Specificitatea - WordPress.com...Influenta unor factori asupra activitatiicatalitice Tăria ionică...
Transcript of Specificitatea - WordPress.com...Influenta unor factori asupra activitatiicatalitice Tăria ionică...
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