Specificitatea

1. Specificitate asupra unei legaturi

http://www.easybiologyclass.com/

Specificitate

Fosforilarea aldozelor

de grup

Hexokinazele

absoluta

endonucleazele

GAATTCCTTAAG

5’

5’

3’

3’

EcoR I

AGGCCTTCCGGA

5’

5’

3’

3’

Stu I

http://www.namrata.co/ http://hawaiireedlab.com/

Stereospecificitatea

Recunoastere

Izomer optic

Izomer geometric

Lactobacillus plantarum

Ecoli LDHDym et al., PNAS, 2000

Lactat dehidrogenaza

distributia izoenzimelor in organe/tesuturi

Stereospecificitatea

http://vignette3.wikia.nocookie.net/

Influenta unor factori asupra activitatii catalitice

pHul

https://biology.stackexchange.com/ http://www.worthington-

biochem.com/index/manual.html

Worthington Enzyme Manual,

Worthington Biochemical Corp., NJ, US,1993

Influenta unor factori asupra activitatii catalitice

Tăria ionică şi soluţiile tampon

Activitatea lipolitica a două lipaze Rhizopus oryzae

în Tris-HCl pH 7,25 at 30 °CLópez-Fernández, J. et al.,

Catalysts 2019, 9(11), 961

Fosfatului de potasiu ? capacitate de legare cationi

Gonçalves, L. C.P et al., Catal. Sci. Technol., 2019,9, 1365-1371

Influenta unor factori asupra activitatii catalitice

Temperatura

Activitatea amilazeihttps://www.odinity.com

Temperatura optimahttps://youtu.be/1qvMkTlFf2k

Metalul Enzima

Na

K

Mg

Fe

Zn

Mo

Cu

-D-glucohidrolaza din intestin

Piruvat kinaza

Hexokinaza, Piruvat-kinaza, Adenozintrifosfataza

Catalaza, Peroxidaza, Nitrogenaza

Alcooldehidrogenaza, Carboxipeptidaza

Xantinoxidaza, Nitrogenaza

Citocrom c oxidaza, Amin-oxidaza

Influenta unor factori asupra activitatii catalitice

Cofactori - Ionii metalici

Centru catalitic al Carboxipeptidazei A

http://www.mun.ca/biology

Cofactorii organici

biotina

piridoxal

Acid lipoic

Tiamin difosfat

Structura succinat dehidrogenazeihttps://openi.nlm.nih.gov/

Clasificarea enzimelor

3 paliere

Denumire uzuala

Denumire stiintifica

EC

1. Denumire uzuala

enzima “galbena”

catalaza

papaina

tripsina

rodanazaStructura 3D a enzimei “galbene”

Williams & Bruce, Microbiology, 2002, 148, 1607

1. Denumire uzuala

Enzima “galbena”

Situsul activ al enzimei “galbene”

F (tipul reacţiei catalizate):

• reacţii de oxido-reducere oxidoreductaze;

• reacţii de transfer a unor grupe transferaze;

• reacţii hidrolitice hidrolaze;

• reacții de eliminare =, catalizate de liaze;

• reacţii de izomerizare izomeraze;

• reacţiile de formare a unor legături chimice

↑ energie (ATP) ligaze (sintetaze)

Clasificarea enzimelor

https://www.brainkart.com/

Aox + Bred Ared + Box

donor:acceptor-oxidoreductaza

Oxidoreductazele

Gliceraldehid fosfat-dehidrogenaza

Clasificarea enzimelor

PDB:2CZCDand, G.V., BMC Biology

11, Article no: 3 (2013)

vLCAD-2 (ACAD-9)C16:0 ; cis-9-C16:1 ; cis-9,12-C18:2

Gel filtrareDimerEnsenauer, R. et al. JBC 90, Jun (2005)

vLCAD-1 / >C16

Gel filtrareDimerZhang, J. et al, BBRS297, 1033-1042

ETF

ETF

DH

Lant respirator

i2VD (SBCAD) / iLeuCOSCoAUman+aceto-acetil-CoATetramer, Res 2.6 ÅPreliminary data

i3VD / i3vCOSCoATiffany, K. A. et al.Biochemistry 36,8455 (1997)Tetramer, Res 2.6 Å

iBD / iBuCOSCoA Uman + iBD-CoABattaile, K. P. et al.JBC 279,16526 (2004)Tetramer, Res 1.8 Å

GD / GCOSCoAUman +4-NBCoAFu, Z et al.Biochemistry 43,9674 (2004)Res 2.1 Å

e-

e-

2e-

R3

|R1— C=C—COSCoA

| R2

+2H+

MCAD/C6—C10

S.s. +C8CoAKim, J.-J. et al. PNAS 90, 7523 (1993)Res 2.4 Å

SCAD/C4—C6

M.e. + 3-keto-C4CoADjordjevic, S et al.Biochemistry 34,2163 (1995)Res 2.5 Å

LCAD/C10—C18; C12

Eder, M. et al, EJB,245, 600-607Gel filtrareTetramer

-oxidarea

mitochondriala

Catabolismul

aminoacizilor

Oxidarea acizilor grasi

Oxidoreductazele

0

20

40

60

80

100

120

4 6 8 10 12 14 16 18

rela

tive

activity

substrate chain length

LCAD VLCADMCADSCAD

MCAD tetramer (D = 90 Å)

MCAD – enzima care catalizeaza prima etapa din cadrul oxidarii acizilor grasi cu lant mediu (C4-C16)

Mutatii punctiforme G985A sau K304Ela interfata dintre monomeri

Fro

m K

im, J.-J., S

., Miu

ra, R,

Eu

r. J.B

ioch

em.271

, 48

3-4

93 (2

00

4)

Proprietati selectate ale MCAD

Oxidoreductazele

Ghisla, S.& Thorpe, C.,J. Biochem. 271, 496 (2004)

Lehman, S.& Thorpe, C., Biochemistry 29, 10594 (1990)

Mecanismul de reactie si determinareaactivitatii enzimatice

Oxidoreductazele

CYP 1A1

Citocrom P450

familia

subfamilia

Primul membru al subfamiliei

Nomenclatura

Shewale – Enzyme everywere - 1996

EC 3.4.21.4 Tripsina

EC 1.1.1.1 Alcool dehidrogenaza

EC 2.6.1.1 Aspartat transaminaza

EC 6.3.1.2 Glutamat sintetaza

EC 4.1.2.13 Fructoz bifosfat aldolaza

EC 5.1.1.1 Alanin racemaza

Transferazele

Aminotransferazele

30% din totalul enzimelor

Alanil-aminotrasferaza umana 1 (EC 2.6.1.2) + piridoxal fosfathttp://www.thesgc.org/structures/3ihj

Aspartat-aminotransferaza L-aspartat: -cetoglutarat- aminotransferazasau glutamat-oxaloacetat-trasaminaza, TGO

TGO: forma citozolica forma mitocondriala

TransferazeleAminotransferazele

www.med4you.at

Atac de cord– TGO Injurii musculare

alanin-aminotransferaza (L-alanin--cetoglutarat- aminotransferaza

glutamat-piruvat transaminaza, TGP)

ficatul afectat – TGP în sistemul sangvin

TransferazeleAminotransferazele

http://www.medicinenet.com/liver_blood_tests

Hidrolazele-Fosfolipazele

Hidrolazele-Amilazele

-amilaza salivara umana

PDB 1SMDE.C. 3.2.1.1

Ionul de Cl- (verde)

-amilaza PDB 1BYAEC 3.2.1.2

Hidrolazele-Amilazele

Iso-amilaza PDB 1bf2

EC 3.2.1.68

www.plospathogens.org

Hidrolazele

www.mun.ca

Liazele

Reacții de eliminare /adiție

Piruvat decarboxilază

van Maris, A.J.A et al., 2004

American Society for Microbiology Journals

10.1128/AEM.70.1.159-166.2004

Fructoz bifosfat aldolaza

Eun Jeong Cho et al, SLAS DISCOVERY:

Advancing Life Sciences R&D (2017).

Izomerazele

Izomerazele

Racemaze

Epimeraze

Cis-Trans Izomeraze

Tautomeraze

Catalizeaza rearanjarea unor legaturi dintr-o molecula

Racemazele

Amino-acid racemazele

L-aminoacid D-aminoacid

Racemaze

Alanil-racemaza

Metionin-racemaza

Glutamat-racemaza

Structura alanil racemazei (S Aureus)Scaletti, Acta Cryst, D68, 82-92, 2012

Piridoxalfosfat

Bacillus anthracis

Alanil-racemaza

Racemazele

Amino-acid racemazele

Cis-trans izomeraze

Izomerazele

Protein disulfid izomeraza

• >10 proteine de tip PDI in tesuturile umane

Gruber, CW et al. TIBS, 2006, 31: 455-464.

ox

red

Izomerazele

https://www3.nd.edu/

Sintetaze (ligaze)

Acetil-CoA sintetaza

https://www.westburg.eu/Biamonti G, et al. (2018)

Front. Oncol. 8:408

Sintetaze (ligaze)

fiecare molecula ARNt

un aminoacid

Aminoacil-adenilat (anhidrida mixta)

Aminoacil-ARNt

Aminoacil-ARNt transferaza

Maria Rubini, München, Techn. University, Diss., 2004

Sintetaze (ligaze)

Glutamin sintetaza

https://www.hort.purdue.edu/Watford, M., Conference Paper, 2014

ADSA-ASAS-CSAS Joint Annual Meeting

Aplicatii ale enzimelor in industrie

Enzimele din detergenti

Avantajele folosirii enzimelor

Concentratiireduse Actioneaza

la T mica

Biodegradabilitate

Amestecuri adaptatede enzime hidrolitice

Marirea performantei detergentilor moderni

Atuurile enzimelor

Activitate hidrolitica ridicata

Specificitate redusa

Functionali la pH alcalin/prezenta inalbitorilor

Enzimele modificate:activitate mare 20 – 40 C

www.kaolaundry.com.sg

ww

w.b

uyk

ore

a.o

rg

Enzimele in industria detergentilor

Conditiile de spalare

o Parametrii (T, pH, c)

Actiunea sinergetica a enzimelor + alte ingrediente

Amestecul enzimatic

Proteaze

Amilaze

Lipaze

Indepartarea particulelor de sol

murdariei din produsele naturale

http://biology-igcse.weebly.com/

Enzimele in industria detergentilor

Hidrolaze din detergenti

Proteazele alcaline

M ~ 24 KDa

Efectul: hidroliza legaturilor peptidice

indepartarea proteinelor de pe fibrapHoptim = 10-11

Toptima = 60 oC

Functia: îndepărtarea resturilor de iarbă, mucus,excremente, sânge, sos, spanac,produselor alimentare (gălbenușului de ou)

Shawale-Enzyme Everywhere-1996

Enzimele in industria detergentilor

Hidrolaze din detergenti

Proteazele alcaline - subtilizina

Bacillus licheniformis

Structura cristalina a proteazei alcaline (B. lentus)Triada catalitica Asp 32-His62-Ser215 (cian)

Galben: ioni de calciuGoddette et al., J. Mol Biol. (1992) 228: 580-595

Enzimele in industria detergentilor

Hidrolaze din detergenti

Proteazele alcaline – subtilizina- serin proteaze

Reactia de hidroliza mediata de serin proteazeReactia de acilare – etapa determinanta de viteza

Reactia de dezacilare – viteza de 33 mai mare decat acilarea

Branden & Tooze (1999) Introduction to protein structure. Garland Publishing, Inc.

Enzimele in industria detergentilor

Hidrolaze din detergenti

-Amilaze

M ~ 40-50 KDa

Efectul: hidroliza legaturilor -1,4-glicozidice (polizaharide)

indepartarea amidonului

pHoptim = 8

Toptima > 60 oC

Functia: îndepărtarea pastelor, sosurilor (de carne),budincii, cacao (ciocolată), alimentelor pentrucopii, cartofi

-Amilaza microbianade Souza, Br. J. Microbiol. (2010) 41: 850-861

Enzimele in industria detergentilor

Hidrolaze din detergenti

Celulazele

M ~ 52 KDa

Efectul: hidroliza legaturilor -1,4-glicozidice (din celuloza amorfa)

descompunerea microfibrilelor, îndepărtarea murdăriei solide

pHoptim = 7-10

Toptima = < 60 oC

Functia: Obtinerea de fibre fine proeminente;Intensificarea culorii, previne albirea

Joana L. A. Brás et al. PNAS 2011;108:5237-5242

Enzimele in industria detergentilor

Hidrolaze din detergenti

Celulazele

descompunerea

microfibrilelor

Lanturi de celuloza (galbena) aflate in exteriorul microfibrilelor de celuloza cristalina

http://www.viostel.ro/pics/

Enzimele in industria detergentilor

Hidrolaze din detergenti

Lipazele

M ~ 52 - 67 KDa

Efectul: hidroliza gliceridelor

pHoptim = 10

Toptima = 60 oC

Functia: Indepărtarea uleiurilor, margarinei, grăsimilor, cosmeticelor(make up, cremelor de soare, rujului)

Lipaza din P. mendocina

http://www.iitg.ernet.in/tldb/ P. mendocina siparticule de hematita

https://microbewiki.kenyon.edu

ENZIME MICROBIENE

Detecțiapoluanților toxici

Degradarearezidurilor

Produșide curățare(reducerea

poluării)

Mediu

Agroprocesare

Aditivi alimentari(animale)

Agricultură

Resturi vegetale(hranire animale)

Agrochimicale

Hârtiei

Industrie

alimentelorȘi băuturilor

Farmaceutică și chimică

Textilă

Tăbăcărie

Hidroliza proteică

Detergenților

Amidonului/combustibili

Agricultură