Izpiski o encimih

Aktivacijska energija

• Za začetek vsake metabolične reakcije je potrebna aktivacijska energija ($E_a$).
• Aktivacija molekul:
  • S toploto
  • S katalizatorjem

Lastnosti katalizatorja

• Zniža aktivacijsko energijo.
• Pospeši hitrost reakcije.
• Sodeluje v reakciji, a se ne spreminja in ne porablja.
• Ne vpliva na smer reakcije.

Encimi

• Encimi so biokatalizatorji.
• Fermenti so beljakovine, ki uravnavajo hitrost biokemičnih reakcij.
• Zmanjšujejo aktivacijsko energijo.
• Imajo zapleteno terciarno zgradbo.
• Beljakovinska molekula ima aktivno mesto, ki se najbolj prilega substratni molekuli.
• Molekule, s katerimi reagira encim, imenujemo substrat.

Zgradba encimov

• So beljakovine.
• Encim ima beljakovinski del (apoencim) in nebeljakovinski del (kofaktor).
  • Kofaktorji so lahko kovinski ioni (npr. Fe, Mg) ali koencimi (npr. B-vitamini).

Kofaktorji in koencimi

• V energijske pretvorbe v celicah so vključene tudi druge spojine - kofaktorji.
• Organski kofaktorji so koencimi.
• Njihova naloga je pomoč encimom (dehidrogenazam - oksidoreduktazam) pri prenašanju elektronov in protonov.
• Izhodne molekule za koencime so vitamini.
• Primeri koencimov:
  • Nikotinamid-adenindinukleotid (NAD+)
  • Flavin-adenindinukleotid
  • Nikotinamid-adenindinukleotid-fosfat (NADP+) - pri fotosintezi
  • Celično dihanje poteka v membrani, kjer poteka dihalna veriga.

Aktivno mesto encima

• Molekule substrata se vežejo na aktivno mesto encima.
• Nastane kompleks encim-substrat.
• Prostorsko se encim in substrat na določenih mestih skladata kot ključ in ključavnica.
• Pri tem se medatomske sile preuredijo, da se zmanjša energija, potrebna za začetek reakcije.
• Encim sestavi molekulo substrata ali pa jo razcepi.
• Encim ostane nespremenjen.

Specifičnost encimov

• Vsak encim katalizira samo eno reakcijo.
• Primer: encim katalaza v jetrih ($2H<em>2O</em>2 \xrightarrow{katalaza} 2H<em>2O + O</em>2$).
• Končnica -aza (npr. lipaza (razgradnja lipidov), nukleaza (razgradnja nukleinskih kislin), celulaza (razgradnja celuloze), amilaza (razgradnja škroba)).

Vzroki za specifičnost encimov

• Geometrično ujemanje encima in substrata (ključ-ključavnica).
• Ujemanje v naboju encima in substrata.

Dejavniki, ki vplivajo na aktivnost encimov

• Temperatura
• pH (naboj encima je odvisen od pH medija)
• Koncentracija encima in substrata
• Prisotnost drugih snovi (zdravila, strupi)
• Velikost substratnih molekul
• Inhibitorji, aktivatorji

Temperatura in aktivnost encimov

• S povečanjem temperature se hitrost reakcije poveča do optimalne temperature.
• Pri previsoki temperaturi pride do inaktivacije in denaturacije encima.

pH in aktivnost encimov

• Encimi imajo optimalen pH za delovanje (npr. pepsin v želodcu, tripsin v tankem črevesu).

Zaviranje delovanja encimov

• Preprečevanje vezave substrata na encim zaradi prisotnosti zaviralcev.
• Tekmovalni zaviralec: zaviralec ima enako obliko kot substrat in se veže na aktivno mesto.
• Netekmovalni zaviralec: zaviralec se veže na encim izven aktivnega mesta, pri tem se spremeni tridimenzionalna oblika aktivnega mesta.

Uravnavanje delovanja encimov

• Negativna povratna zanka: če je koncentracija končnega produkta visoka, postane končni produkt zaviralec encimske reakcije.
• Končni produkt se veže na encim, pri tem pa se spremeni aktivno mesto encima (feedback inhibition).

Encimsko katalizirana reakcija

• Primer: encim heksokinaza pretvarja glukozo in ATP v glukozo-6-fosfat in ADP.