Page 36 - Perdih, Andrej, Katja Lakota, Alja Prah. 2020. Strukture bioloških molekul. Univerzitetni učbenik z recenzijo in navodila za vaje. Koper: Založba Univerze na Primorskem.
P. 36
andrej perdih, katja lakota, alja prah
• EC 3: hidrolaze, ki katalizirajo hidrolizo raznih vezi (npr. lipaze, amilaze, peptidaze,
fosfataze)
• EC 4: liaze, ki katalizirajo razcep vezi, ki ne poteka s hidrolizo ali z oksidacijo (npr.
dekarboksilaze)
• EC 5: izomeraze, ki katalizirajo prenos skupin znotraj molekule (npr. izomeraze, mutaze)
• EC 6: ligaze, ki katalizirajo spajanje dveh molekul s kovalentnimi vezmi (npr. sintetaze)
• EC 7: translokaze, ki katalizirajo prenos ionov ali molekul preko membrane
Tako lahko npr. encim laktat dehidrogenazo opišemo z EC številom 1.1.1.27, encim amilazo s
številom 3.2.1.1, encim holin acetiltransferazo pa s številom 2.3.1.6.
Veliko encimov za svoje delovanje potrebuje kofaktor. To je ne-aminokislinska molekula, ki
sodeluje v kemijski reakciji, ki ne more poteči s katero od dvajsetih aminokislin. Kofaktorji so
lahko anorganski (kovine, npr. železo ali cink) ali organske molekule (tj. koencimi, kot so FAD =
flavin adenin dinukleotid, NAD = nikotin adenin dinukleotid in TPP = tiamin pirofosfat).
Apoencim imenujemo (neaktivni) encim brez kofaktorja, apoencim skupaj s kofaktorjem pa
holoencim.
Na delovanje encimov vpliva več različnih dejavnikov, kot so temperatura, pH, koncentracija
substrata in prisotnost inhibitorjev. Višja temperatura ponavadi pomeni tudi večjo hitrost
reakcije, ob prisotnosti encimov ali brez. Potrebno pa je poudariti, da imajo encimi nek
temperaturni optimum, pri katerem najbolje delujejo in da tako kot vsi proteini pri višjih
temperaturah denaturirajo, tj. izgubijo svojo obliko in s tem tudi aktivnost. Pri običajnih
živalskih proteinih se to zgodi nad približno 40 °C. Obstajajo pa tudi encimi, pri katerih je ta
meja znatno višja, npr. pri nekaterih termofilnih bakterijah (kot primer lahko navedemo DNA
polimerazo I iz Thermus aquaticus), ki živijo na geotermalnih območjih in prenesejo
temperature tudi do 120 °C. Temperaturno neodvisne oz. manj odvisne so encimske reakcije
pri nekaterih psihrofilnih (nizkotemperaturnih) organizmih, pri katerih je glavni prispevek k
prosti energiji aktivacije entropijski.
Podobno kot za temperaturo, velja tudi za pH, da imajo encimi nek optimalen pH, pri katerem
najbolje delujejo. Ta optimalna vrednost se od encima do encima razlikuje. Tako npr. pepsin, ki
deluje v želodcu, svojo maksimalno aktivnost dosega pri pH vrednostih okoli 2.0. V bolj
bazičnem okolju bo neaktiven, pri pH nad 8.0 bo denaturiral. Ravno obratno velja za tripsin, ki
deluje v tankem črevesju, in svojo optimalno aktivnost dosega pri pH vrednostih okoli 8.0.
Z večanjem koncentracije substrata se veča hitrost tvorbe kompleksov encim-substrat in s tem
tudi aktivnost encima. Seveda le do takrat, ko so vsa aktivna mesta encima zasedena z
molekulami substrata, tj. pride do nasičenja encima. Takrat se tudi aktivnost encima ustali.
Encimske reakcije lahko upočasnijo ali celo ustavijo encimski inhibitorji oz. zaviralci (Slika 38).
Le–ti so lahko kompetitivni (če tekmujejo s substratom za vezavno mesto) ali nekompetitivni
(vežejo se na drugo vezavno mesto kot substrat, kar konformacijsko spremeni aktivno mesto
encima) in reverzibilni (vezava je začasna, nekovalentna) ali ireverzibilni (ostanejo kovalentno
vezani, tak encim ne deluje več). Poznamo tudi alosterične aktivatorje, ki se vežejo na encim in
konformacijsko spremenijo aktivno mesto k delovanju.
36
• EC 3: hidrolaze, ki katalizirajo hidrolizo raznih vezi (npr. lipaze, amilaze, peptidaze,
fosfataze)
• EC 4: liaze, ki katalizirajo razcep vezi, ki ne poteka s hidrolizo ali z oksidacijo (npr.
dekarboksilaze)
• EC 5: izomeraze, ki katalizirajo prenos skupin znotraj molekule (npr. izomeraze, mutaze)
• EC 6: ligaze, ki katalizirajo spajanje dveh molekul s kovalentnimi vezmi (npr. sintetaze)
• EC 7: translokaze, ki katalizirajo prenos ionov ali molekul preko membrane
Tako lahko npr. encim laktat dehidrogenazo opišemo z EC številom 1.1.1.27, encim amilazo s
številom 3.2.1.1, encim holin acetiltransferazo pa s številom 2.3.1.6.
Veliko encimov za svoje delovanje potrebuje kofaktor. To je ne-aminokislinska molekula, ki
sodeluje v kemijski reakciji, ki ne more poteči s katero od dvajsetih aminokislin. Kofaktorji so
lahko anorganski (kovine, npr. železo ali cink) ali organske molekule (tj. koencimi, kot so FAD =
flavin adenin dinukleotid, NAD = nikotin adenin dinukleotid in TPP = tiamin pirofosfat).
Apoencim imenujemo (neaktivni) encim brez kofaktorja, apoencim skupaj s kofaktorjem pa
holoencim.
Na delovanje encimov vpliva več različnih dejavnikov, kot so temperatura, pH, koncentracija
substrata in prisotnost inhibitorjev. Višja temperatura ponavadi pomeni tudi večjo hitrost
reakcije, ob prisotnosti encimov ali brez. Potrebno pa je poudariti, da imajo encimi nek
temperaturni optimum, pri katerem najbolje delujejo in da tako kot vsi proteini pri višjih
temperaturah denaturirajo, tj. izgubijo svojo obliko in s tem tudi aktivnost. Pri običajnih
živalskih proteinih se to zgodi nad približno 40 °C. Obstajajo pa tudi encimi, pri katerih je ta
meja znatno višja, npr. pri nekaterih termofilnih bakterijah (kot primer lahko navedemo DNA
polimerazo I iz Thermus aquaticus), ki živijo na geotermalnih območjih in prenesejo
temperature tudi do 120 °C. Temperaturno neodvisne oz. manj odvisne so encimske reakcije
pri nekaterih psihrofilnih (nizkotemperaturnih) organizmih, pri katerih je glavni prispevek k
prosti energiji aktivacije entropijski.
Podobno kot za temperaturo, velja tudi za pH, da imajo encimi nek optimalen pH, pri katerem
najbolje delujejo. Ta optimalna vrednost se od encima do encima razlikuje. Tako npr. pepsin, ki
deluje v želodcu, svojo maksimalno aktivnost dosega pri pH vrednostih okoli 2.0. V bolj
bazičnem okolju bo neaktiven, pri pH nad 8.0 bo denaturiral. Ravno obratno velja za tripsin, ki
deluje v tankem črevesju, in svojo optimalno aktivnost dosega pri pH vrednostih okoli 8.0.
Z večanjem koncentracije substrata se veča hitrost tvorbe kompleksov encim-substrat in s tem
tudi aktivnost encima. Seveda le do takrat, ko so vsa aktivna mesta encima zasedena z
molekulami substrata, tj. pride do nasičenja encima. Takrat se tudi aktivnost encima ustali.
Encimske reakcije lahko upočasnijo ali celo ustavijo encimski inhibitorji oz. zaviralci (Slika 38).
Le–ti so lahko kompetitivni (če tekmujejo s substratom za vezavno mesto) ali nekompetitivni
(vežejo se na drugo vezavno mesto kot substrat, kar konformacijsko spremeni aktivno mesto
encima) in reverzibilni (vezava je začasna, nekovalentna) ali ireverzibilni (ostanejo kovalentno
vezani, tak encim ne deluje več). Poznamo tudi alosterične aktivatorje, ki se vežejo na encim in
konformacijsko spremenijo aktivno mesto k delovanju.
36
