Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE




loading...



AstronomieBiofizicaBiologieBotanicaCartiChimieCopii
Educatie civicaFabule ghicitoriFizicaGramaticaJocLiteratura romanaLogica
MatematicaPoeziiPsihologie psihiatrieSociologie


Mecanismul de actiune al enzimelor. Centri activi - Clasificarea enzimelor

Chimie

+ Font mai mare | - Font mai mic








DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
Clorura de calciu - DEPOZITARE, AMBALARE
Aluminiu si aliaje din aluminiu
Metalele - Proprietatile metalelor
ANALIZA BRINZETURILOR
PREDIMENSIONAREA UNUI REACTOR DE DEHIDROGENARE A ETILBENZENULUI CU FORMARE DE STIREN
SPECTROMETRIE DE MASA - Aplicatii in chimia polimerilor
Mecanismul de actiune al enzimelor. Centri activi - Clasificarea enzimelor
Reactii de acilare
Reactii de eterificare
Hidroxid de sodiu - Soda caustica fulgi - UTILIZARI

Mecanismul de actiune al enzimelor.

Centri activi




Se stie ca intr-un sistem chimic nu toate moleculele reactioneaza cu aceeasi viteza. Moleculele care reactioneaza se gasesc pe un nivel energetic superior celui pe care se gasesc moleculele obisnuite. Diferenta de energie dintre moleculele active si cele pasive poarta numele de energie de activare.

Un catalizator este o substanta care, prin prezenta ei, determina intr-o substanta sau un amestec de substante o reactie ce nu are loc in absenta ei (definitie dupa Berzelius, 1836) sau care mareste viteza unei reactii, ce are loc si in absenta ei, dar cu viteza mai mica, eventual imperceptibila(definitie dupa Ostwald, 1894). Catalizatorul se regaseste neschimbat, calitativ si cantitativ, dupa reactie. Aparent catalizatorul nu ia parte la reactie.

Este necesar sa se accentueze caracterul de substante al catalizatorilor. Ar fi gresit sa se vorbeasca de actiunea catalitica a unei forme de energie, caldura, lumina sau electricitate.

Se numeste substrat substanta sau amestecul de substante asupra carora actioneaza un catalizator.

Catalizatorii determina sau accelereaza numai reactii termodinamic posibile, adica reactii decurgand spontan, cu cresterea entalpiei libere de reactie, in sensul stabilirii unui echilibru. Exista catalizatori (MnO2, NaOH) care accelereaza transformarea ozonului, O3 in O2, dar nu exista un catalizator care sa produca ozon din oxigen.

Aceasta scadere a energiei de activare se datoreaza formarii unui “complex activat” intre catalizator si reactant, pentru care energia de activare este mult mai mica.

In cazul catalizei enzimatice, intre enzima si substratul care se transforma, se formeaza un complex activat enzima-substrat, care apoi se transforma cu viteza mare in produsii finali de reactie.

La formarea complexului activat enzima – substrat, substratul se fixeaza pe regiuni bine determinate de pe suprafata enzimei, care poarta numele de centri activi si molecula substratului, exista complementaritati conformationale si chimice care permit asamblarea lor.

Centrul activ al unei enzime este construit dintr-un numar redus de aminoacizi situati in vecinatate sau la distanta. In general, se admite ca pentru o reactie chimica obisnuita, enzima participa cu doi centri activi. Pentru enzimele cu structura binara unul dintre centrii activi este, in general, situat in fragmentul protetic, iar al doilea in fragmentul prostetic.

Pentru reactiile care prezinta specificitate stereochimica se admite ca fixarea subtratului pe enzima se face prin intermediul a 3 centri activi.

Fixarea substratului pe enzima ii imprima acestuia o stare de tensiune moleculara care faciliteaza reactia biochimica, sau orienteaza favorabil una in raport cu cealalta, moleculele ce urmeaza sa reactioneze.

Desi actiunea enzimelor este catalitica, enzimele prezinta unele caractere care le diferentiaza de catalizatorii tipici.

Astfel, cataliza enzimatica are elemente comune cu cataliza omogena deoarece enzima este adeseori repartizata uniform in sistemul chimic al carui transformare o asigura. Cataliza enzimatica are caracter si de cataliza eterogena, reactia biochimica desfasurandu-se in regiuni bine determinate de pe suprafata enzimei, situate la limita de separare dintre sistemul reactant si macromolecula catalizatorului.

Un alt caracter tipic este marea eficienta catalitica a enzimelor. O reactie decurge in prezenta enzimei de 108 pana la 1011 ori mai repede decat in absenta ei. Numarul de molecule de substrat transformate sub actiunea enzimei intr-un minut (numar de transfer, turnover) variaza intre 1000 – 1000000.

Cataliza enzimatica are loc in conditii blande. Reactii care necatalizate nu au loc decat la temperaturi inalte, presiuni mari, valori extreme de pH, sub influenta enzimelor evolueaza cu mare viteza la temperaturi in jurul lui 37s, la presiune atmosferica, la pH aproape neutru.

Enzimele se caracterizeaza printr-o remarcabila specificitate in raport cu tipul de reactie catalizat si cu natura substratului transformat. Sunt unele enzime(ureaza, arginaza) care nu catalizeaza decat o singura reactie bine determinata.

Remarcabila este de asemenea multitudinea reactiilor catalizate de enzime. Astfel, enzimele intervin in reactii de hidroliza, de polimerizare si policondensare, de oxidoreducere, de transfer de grupari functionale(formil, metil, amino, acil, carboxil), de formare si scindare de legaturi covalente, de reactii prin radicali liberi etc.

Unele cracteristici ale enzimelor sunt imprimate de structura lor proteica. Astfel, activitatea lor in cursul metabolismului intermediar este limitata in timp. Ele se degradeaza relativ rapid sub influenta altora. Activitatea, degradarea si biosinteza enzimelor, sunt reglate de factori si mecanisme de control, de complexitate deosebita si situate la nivele variate de organizare a sistemelor biologice.

I.5.Clasificarea enzimelor

I. Hidrolaze

1. Esteraze

Reactii: hidrolize de esteri, amide, peptide

a. Carboxisteraze (ficat, alte organe)

Butirat de etil, alti esteri acizi + alcooli

b. Lipaze (pancreas, seminte, bacterii)

Grasimi acizi + glicerina

c. Colinesteraza (sange, tesuturi animale)

Acetilcolina colina + acid acetic

d. Tanaza (plante)

Galotanin acid galic + monozaharide

e. Fosfataze (tesuturi vegetale si animale)

Esteri ai ac. fosforic ac. fosforic + alcooli

f. Sulfataze (tesuturi vegetale si animale)

Esteri ai ac. Sulfuric ac. sulfuric + alcooli

2. Glicozidaze

Hidrolizeaza legaturi glicozidice

A. Oligozaharidaze

Ex:a-Glocozidaze (maltaze)

b-Glicozidaze (emulsina)

a-Galactozidaze

b-Galacctozidaze

Invertaza (hidrol. zaharoza) etc.

B. Polizaharidaze

a-Amilaze

b-Amilaze

Cicloamilaze (din Bacillus macerans)

Celulaze

Poligalacturonidaze

Chitinaze

Hialuronidaze

3. Amidaze

Hidrolizeaza legatura C-N

a. Asparaginaza

Asparagina acid aspargic + NH3

b. Glutaminaza

Glutamina acid glutamic + NH3

c. Arginaza (ficat)

Arginina ortinina + uree

d. Ureeaza (bacterii, soia)

Uree CO2 + NH3

4. Proteaze

Hidrolizeaza legaturi peptidice

A. Endopeptidaze

Proteine peptide

Pepsina (suc stomacal)

Tripepsina si chimotripsina (suc intestinal)

Catepsina (intracelulara)

B. Exopeptidaze

Carboxipeptidaze

Aminopeptidaze

Glicil-glicin-peptidaza

L-Alanil-glicin-peptidaza

Prolidaza

Prolinaza etc.

5. Purin-desaminaze

Amino-purine hidroxi-purine + NH3

a. Adenaza

Adenina hipoxantina + NH3

b. Guanaza

Guanina xantina + NH3

6. Nucleaze

Hidrolizeaza acizi nucleici

A. Polinucleotidaze (ribonucleaza si desoxiribonucleaza) (suc pancreatic si suc intestinal)

Polinucleotide mononucleotide

B. Nucleotidaze

Nucleotide nucleozide

C. Nucleozidaze

Nucleozidepentoza +pirimidina sau purina

II. Transferaze



Reactii:

1. Transmetilaze

a. Transmetilaza colina-homocisteina

Colina + homocisteina metionina

b. Transmetilaza betaina-homocisteina

Betaina + homocisteina metionina

c. Transmetilaza metionina-glicocol

Metionina + glicocol sarcosina

d. Transmetilaza metionina-noradrenalina

Metionina + noradrenalina adrenalina

2. Transacliaze (in special transacetilaze)

Transfer de grupe acetil de la acetil coenzima A la diferite substraturi

a. Arilamino-transacetilaza (ficat)

Acetil-CoA + arilamine acetil-arilamine

b. Glucozamin-transacetilaza (ficat)

Acetil-CoA + D-glucozamine N-acetil-D-glucozamina

c. Colin-acetilaza (tesut nervos)

Acetil-CoA + colina acetil-colina

d. Acetil-CoA-transacetilaza (tesuturi animale)

2 Acetil-CoA acetoacetil-CoA

e. Oxaloacetat-transacetilaza (raspandire univ.)

Acetil-CoA + acid oxalilacetic acid citric

3. Transglicozilaze

Transfera la alte substraturi resturi de D-glucoza legata in pozitia 1a, de diferite grupe R

a. Fosforilaza amidonului (sau enzima P) (univ.)

Amiloza + glucoza-1-fosfat lungeste catena amilozei cu un rest de glucoza eliberand H3PO4

b. Enzima Q (factorul de ramificare) (univ.)

Transfera o portiune dintr-o catena de amiloza (poliglucoza cu legaturi 1,4-a) de la o pozitie 4 la o pozitie 6

c. Transglucozilaza zaharozei (bacterii)

n Zaharoza (1,4-a-glucoza) n + n fructoza

4. Transfosfataze (fosfokinaze)

Transfera resturi de fosfat de la acid adenosin trifosforic la cele mai variate substraturi, conservand energia in noua legatura de fosfat

a. Hexokinaza (drojdie, tesuturi animale) (Mg2+)

D-glucoza + ATP D-glucoza-6-fosfat + ADP

b. Fructokinaza (ficat,muschi,bacterii)(Mg2+,K+)

D-fructoza + ATP fructoza-6-fosfat + ADP

c. Fosfohexokinaza (in toate tesuturile) (Mg2+)

Fructoza-6-fosfat + ATP fructoza-1,6-difosfat + ATP

d. Triokinaza (ficat) (Mg2+)

D-glicerinaldehida + ATP D-glicerinaldehida-3-fosfat + ADP

e. Adenosinkinaza (in toate tesuturile) (Mg2+)

Adenosina + ATP acid adenosin-5 -fosforic + ADP

f. Adeninkinaza (miokinaza) (in toate tes)(Mg2+)

Acid adenosin-5 -fosforic + ATP 2 ADP

g. Enz. codehidraza I (tes. anim., drojdie) (Mg2+)

DPN + ATP TPN + ADP

h. Flavokinaza (tes. anim., plante, drojdie) Mg2+

Riboflavina + ATP acid riboflavinfosforic + ADP

i. Fosfokinaza panteteinei (Mg2+)

Panteteina + ATP pantetein-4 -fosfat + ADP

j. Fosfokinaza creatinei (Mg2+)

Creatina fosfocreatina

k. Fosfokinaza argininei (muschii nevertebr.)

Arginina fosfoarginina

5. Transaminaze

(Coenzima: fosfat de piridoxal)

Transfera reductiv si stereospecific grupa NH2 de la acil L-glutamic la diferiti acizi a-cetonici

Tranaminaza L-glutamica

Acid L-glutamic + acid piruvic L-alanina + acid a-cetoglutaric (sinteze de aminoacizi)

III. Oxido-reductaze

1. Transhidrogenaze anaerobe

Reactia generala (A = substrat)

A Coenzime: codehidrazele I sau II

AH2 + DPN / TPN A + DPNH / TPNH + H+

(DPNH si TPNH sunt oxidate de flavoproteine)

a. Dehidrogenaza a-glico-fosforica (drojdie, tesuturi animale)

Acid D(-)-a-glicerin-fosforic + DPN fosfo dihidroxiacetona + DPNH

b. Dehidrogenaza lactica (tesuturi animale)

Acid L(+)-lactic + DPN acid piruvic + DPNH

c. Dehidrogenaza alcoolilor (drojdie, unele tesuturi animale)

Alcooli (de ex. CH3CH2OH) + DPN aldehide (CH3CHO) + DPNH

d. Dehidrogenaza fosfatului de trioza (drojdie, tesuturi animale)



D-glicerinaldehid-fosfat + DPH acid fosfo-D-gliceric + DPNH

e. Dehidrogenaza malica (tesuturi animale, plante, bacterii)

Acid L-malic + DPN acid oxalilacetic + DPNH

f. Dehidrogenaza izocitrica (mai mult raspandita) (Mg2+)

Acid izocitric + DPN acid a-cetoglutaric + CO2 + DPNH

g. Dehidrogenaza L-glutimica (tesuturi vegetale)

Acid L-glutamic + H2O + DPN / TPN acid a-cetoglutaric + NH2 + DPNH / TPNH

h. Dehidrogenaza D-glucozei (globulele rosii din sange)

D-glucoza + TPN acid D-gluconic + TPNH

B. Transhidrogenaze anaerobe fara coenzima

Reduc direct citocromul b si (experimental) albastrul-metilen

a. Dehidrogenaza a-glicero-fosfatului (insolubila) (plante, animale, bacterii)

Acid L(+)-glicerin-fosforic fosfat de 3-glicerinaldehida

b. Hidrogenaza fumarica (raspandita universal)

Acid succinic acid fumaric (reactie din ciclul acidului citric)

c. Dehidrogenaza lactica (drojdie)

Acid L-lactic acid piruvic

d. Dehidrogenaza colinei (tesuturi animale)

Colina betainaldehida

2. Transhidrogenaze aerobe

Reactii: 1) AH2 +FAD A + FADH2

2) FADH2 + O2 FAD +H2O2

A. Grupa prostetica: flavin-adenin-dinucleotida

(FAD); ataca direct substratul (flavoproteine)

a. Xantin-oxidaza (enzima lui Schardinger) (lapte, tesuturi animale)

Hipoxantina + FAD Xantina + FADH2

Xantina + FAD acid uric + FADH2

Aldehide + FAD acizi + FADH2

b. D-aminoacid-oxidaze (tesuturi animale)

RCH(CO2H)NH2 + O2 RC(CO2H)=NH + H2O2

c. L-aminoacid-oxidaze (tesuturi animale)

RC(CO2H)=NH + H2O RCOCO2H + NH3

B. Grupa prostetica FAD; accepta hidrogen numai de la DPNH sau de la TPNH

a. Diaforaza I

DPNH + FAD DPN + FADH2

b. Diaforaza II (tesuturi animale)

TPNH + FAD TPN + FADH2

C. Grupa prostetica FMN; accepta hidrogen de la TPNH

TPNH + FMN TPN + FMNH2

Enzima galbena veche (Warburg) (globule rosii ale sangelui)

Reduce albastrul-metilen (nu insa citocromul ei)

3. Transelectronaze

A. Transelectronaze anaerobe

Reactie: R+ R’+ R+ + R’

a. Reductaza citocromului c (in toate celulele anaerobe)

FADH2 + 2Cit*Fe3+ FAD + 2Cit*Fe2++ 2H+

b. Reductaza citocromului b (in toate celulele anaerobe)

Catalizeaza reducerea citocromului b de catre sistemul dehidrogenazelor fara coenzima. (Citocromul b redus este oxidat de citocromul c, sub actiunea unei alte enzime; poate fi oxidat incet si de O2, fara o oxidaza)

B. Transelectronaze aerobe

Citocrom-oxidaza (oxidarea citocromului c) sau fermentul respirator rosu al lui Warburg.(In toate celulele aerobe)

Reactie:

Cit. c. Fe2+ + Cit. hem. Fe3+ Cit. c. Fe3+ + Cit. hem. Fe2+

2Cit. hem. Fe2+ + O2 2Cit. hem. Fe3+ + O2-

(Oxideaza citocromul c. Citocrom-oxidaza redusa oxideaza direct O2

4. Oxidaze

a. Monofenol-oxidaze (tirosinaza) (ciuperci) (grupa prostetica: cupru)

b. Polifenol-oxidaze (ciuperci, cartofi) (grupa prostetica: cupru)

c. Oxidaza ascorbica (plante) (grupa prostetica: cupru)

Acid ascorbic acid dehidroascorbic

d. Uricooxidaza (uricaza) (ficatul mamiferelor cu exceptia primatelor; diptere; gasteropode) (grupa prostetica: zinc)

Acid uric alantoina (cu formare de H2O2

5. Peroxidaze si catalaze

Enzime distrugatoare ale apei oxigenate

a. Peroxidaze (aproape in toate celulele vegetale)

b. Catalaze (in toate celulele animale si vegetale)

H2O2 H2O + O2

IV. Liaze si sintetaze

1. Carboliaze si corbosintetaze

Rup, respectiv creeaza, o legatura intre doi atomi de carbon

A. Carboxilaze si decarboxilaze

Coenzima: cocarboxilaza (tiamina-pirofosfat)

a. Carboxilaza (drojdie, bacterii)

CH3COCOOH CH3CHO + CO2

b. Oxidaza piruvica (tesuturi animale)

(necesita, pe langa cocarboxilaza, coenzima A si DPN)

CH3COCOOH + H2O + CoA + DPN



CH3COCoA + DPNH (reactie din ciclul acidului citric)

c. Aminoacid-decarboxilaze (bacterii)

R-CH(NH2)COOH R-CH2NH2 + CO2

Exista enzime specifice pentru lisina, tirosina, arginina, ornitina, acid glutamic etc.

d. Decarboxilaza oxalo-succinica

Acid oxalilsuccinic acid a-cetoglutaric

(reactie din ciclul acidului citric)

B. Carboligaze

Carboligaza acetaldehidei (drojdie)

R-CHO + OHC-CH3 (-)R-CHOH-CO-CH3

(necesita tiamina-pirofosfat)

C. Aldolaze

a. Aldoza (trioze-fosfat-liaza) (drojdie, tesuturi animale si vegetale)

1,6-Difosfat de furanoza 2-fosfat de trioza (“decondensarea aldolica” din fermentatie si glicoliza)

b. Citraza (bacterii)

Acid acetic + acid oxalilacetic acid citric

(reactie din ciclul acidului citric)

2. Hidrataze si dehidrataze

a. Fumaraza

Acid fumaric + H2O acid (-)-malic

(ciclul acidului citric)

b. Aconitaza

Acid citric acid aconitic acid izocitric

c. Enolaza (drojdie, multe tesuturi)

Acid 2-fosfoglicerina acid 2-fosfo-enol-piruvic + H2O

3. Liaze si sintetaze ale legaturii C-N

a. Aspartaza

Acid aspargic acid fumaric + NH3

V. Izomeraze si racemaze

a. Oxo-izomeraza (epimeraza)

D-glucopiranoza-6-fosfat D-fructofuranoza-6-fosfat

b. Izomeraza fosfatilor de trioze

D-glicerinaldehida-3-fosfat dihidroxiacetona-fosfat

c. Fosfo-gliceromutaza (a,b si c; se gasesc in cele mai variate tesuturi animale si vegetale)

Acid 2-fosfogliceric acid 2-fosfogliceric

(reactii in cursul fermentatiei si glicolizei)

d. Racemaza lactica (tesuturi animale, bacterii)

Acid D-lactic acid L-lactic

e. Racemaza alaninei (bacterii)

L-Alanina D-Alanina

I.6.Procesele biotehnologice de obtinere a preparatelor microbiene

Sunt complexe, iar realizarea lor presupune parcurgerea a trei etape:

1. Pregatirea mediului de cultura, prin prelucrarea mecanica si fizico chimica a materiilor prime ce intra in compozitia mediului de cultura (fermentativ). Aceasta etapa presupune operatii de dozare, maruntire, solubilizare, sterilizare etc.

2 Etapa biologica care consta in obtinerea culturilor starter intermediare si a culturii de productie, urmata de etapa fermentativa prorpiu-zisa.

3. Etapa de separare, purificare si standardizare a enzimelor.

Etapa de separare a enzimelor

Extractia. La procedeul discontinuu (nealimentat) si cel alimentat, dupa terminarea fermentatiei se separa partea solida insolubila (celule si produse insolubile) de partea lichida care contine enzimele, separare care se poate face prin centrifugare, filtrare frontala sau microfiltrare. Solutia sterila obtinuta este apoi ultrafiltrata pentru a concentra enzimele. In cazul in care enzimele sunt destinate a intra in compozitia unui preparat comercial lichid, ultrafiltratul se stabilizeaza cu polioli (sorbitol, glicerol) si/sau saruri (NaCl, MgSO4), respectiv se adauga bacteriostatici alimentari (benzoat, sorbat, ascorbat).

In cazul in care enzima (enzimele) intra in compozitia unui preparat comercial pulbere, ultrafiltratul se suplimenteaza cu un suport si se usuca prin atomizare (suplimentarea se face cu amidon, dextrine). Inainte de atomizare mai poate fi realizata o filtrare sterila.

Pentru a obtine si enzimele intracelulare, biomasa din fermentator, separata de partea lichida, este supusa lizei. Liza poate fi realizata chiar de enzimele proprii microorganismelor ce alcatuiesc biomasa, fie prin folosirea de preparate exogene, cum ar fi lizozimul din albusul de ou, preparate enzimatice exogene complexe de natura bacteriana care contin chitinaza, mananaza, a-1,6–glucanaza, proteaze, cateodata in combinatie cu adaosul de metabisulfit.

In cazul in care enzima este periplasmica, un soc osmotic este suficient pentru a elibera enzimele. Se poate realiza si o liza mecanica (folosire de presiuni mari de 600 – 1000 bar, urmata de detenta brutala) Se pot folosi si ultrasunetele cu frecvente mai mari de 20 MHz pentru liza celulelor si deci pentru eliberarea enzimelor intracelulare. Odata eliberate, enzimele intracelulare sunt supuse operatiilor aplicate si enzimelor extracelulare.

Preparatele enzimatice se comercializeaza de regula sub forma de pulbere, de microgranule, precum si sub forma lichida.

Preparatele enzimatice sub forma de pulbere sunt formulate cu un suport cum ar fi amidonul, maltodextrinele, zaharul, sarea. La aceste preparate se controleaza granulometria, umiditatea ( 6%). Suportul trebuie sa nu fie higroscopic pentru a se evita formarea de cocoloase. In preparatele comerciale pulbere sau lichide, continutul de enzima este redus raportat la suport si de aceea cantitatea de preparat comercial este mult mai mare, in comparatie cu nivelul de enzima continut.

In ceea ce priveste preparatele comerciale microgranulate, acestea se obtin dintr-un ultrafiltrat care se amesteca cu un suport (sare, amidon solubil, maltodextrine etc.). Cantitatea de substrat este astfel calculata incat sa se obtina titrul enzimatic dorit in microgranule. Amestecul respectiv este pulverizat impreuna cu un agent liant care reprezinta 0,1% pana la 0,5% fata de masa suportului. Picaturile pulverizate sunt uscate intr-un turn de uscare, cu aer la 70 - 90 C.

Preparatele comerciale lichide sunt formulate in general cu polioli (gliceroli, sorbitol) care se utilizeaza in proportie de 20 – 50% fata de preparatul lichid. La aceste formulari se adaoga o substanta bacteriostatica (de exemplu benzoat de sodiu in proportie de 0,1 – 0,2%).



loading...







Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 1553
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2020 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site