ENZIMELE

Obiectivele:

•Noţiune despre enzime, natura chimică şi rolul biologic al enzimelor. Diferenţa dintre acţiunea enzimelor şi catalizatorilor nebiologici.

•Dovezile naturii proteice a enzimelor. Structura enzimelor. Proenzimele (zimogenii). Noţiune despre centrul activ şi centrul alosteric al enzimelor.

•Izoenzimele  şi rolul lor.

•Cofactorii enzimelor.  Coenzimele şi  ionii metalici. Funcţiile de coenzime a vitaminelor şi microelementelor.

•Natura chimică  (structura) vitaminelor B1, B2, B6, PP şi rolul lor ca coenzime.

•Mecanismul de acţiune al enzimelor. Centrul activ al enzimelor şi rolul lui în formarea şi transformarea complecşilor intermediari dintre enzimă şi substrat. Rolul modificărilor conformaţionale reciproce ale moleculei enzimei şi substratului la favorizarea catalizei (reacţiei).

•Nomenclatura (denumirea) şi clasificarea enzimelor. Caracteristica generală a claselor şi subclaselor principale de enzime. Numărul de cod al enzimei.

 

Enzimele

- cea mai imensă şi specializată clasă de proteine, care reglează şi coordonează decurgerea armonioasă a reacţiilor chimice.

- reprezintă catalizatori biologici, care măresc viteza reacţiei chimice şi rezultă la sfîrşit nemodificaţi cantitativ şi calitativ.

- acţionează strict într-o anumită consecutivitate şi cu o anumită specificitate.

- energia substanţelor reagente trece dintr-o formă în alta cu o eficacitate mare. Se acumuleză în ATP ce este utilizată în procesele vitale.

 

Particularităţile comune pentru E şi catalizatori nebiologici.

nAmbii respecă aceleaşi legi ale catalizei:

1. catalizează numai reacţiile posibile din punct de vedere termodinamic;

2. nu modifică direcţia reacţiilor;

3. nu modifică echilibrul reacţiei dar conduc la instalarea mai rapidă a stării de echilibru;

4. nu se consumă în procesul reacţiei, deci se regăsesc, din punct de vedere cantitativ şi calitativ, într-o stare chimică neschimbată, putînd participa la un nou act catalitic.

 

Enzimele au particularităţi prin care se deosebesc de catalizatorii nebiologici

1.Viteza reacţiei enzimatice creşte de milioane de ori. Ex:  Atomul de Fe posedă posibilităţi peroxidazice 1 mg de Fe în componenţa catalazei poate înlocui o tonă de Fe metalic.

2. Enzimele posedă o înaltă specificitate de acţiune. Deci fiecare E catalizează, un anumit tip de reacţii sau transformarea unui anumit S.

3. E.catalizează reacţiile fară formarea produselor intermediare adică randamentul este de  100%.

4. Enzimele, reacţionează în condiţii blînde- parametri optimi de acţiune a enzimei - soluţii apoase diluate, pH valorii fiziologice, t anumita şi presiune adecvată.

5. Activitatea E şi de aici şi viteza reacţiilor sunt reglate.

6. E catalizează reacţiile în ambele direcţii

7. Viteza reacţiei enzimatice este direct proporţională cu cantitatea E

8. Există o anumită dependenţă a vitezei reacţiei enzimatice de concentraţia S.

Cu creşterea concentraţiei substratului are loc mărirea proporţională a vitezei reacţiei Ajungînd la o concentraţie maximă mai sus de care viteza nu mai creşte.

 

Natura chimică

nEnzimele sint proteine şi posedă toate proprietăţile fizico-chimice, specifice acestor macromolecule (solubilitate, proprietăţ osmotice, sarcină electrică netă, denaturare termică, reacţii chimice ş.a.)

nActivitatea lor e dependentă de păstrarea structurii native a proteinei.

nDovezile experimentale:

1. Sunt alcătuite din AA

2. Prezenţa macromolecule.

3. În apa formează substanţe coloidale cu proprietdtile sale specifice

4. Prezintd electroliti amfoliti

s. Sunt termolabili şi anume: distrugerea lanţului polipeptidic prin fierbere în soluţii acide sau bazice (hidroliza) sau denaturarea lor.

6. Enzimele, fiind proteine sunt supuse acţiunii altor E care scindează proteinele Ex: Pepsina în mediu acid scindează amilaza.

7. Cel mai solid argument este că in condiţi de laborator din AA

au fost sintetizate: ribonucleaza – scindează  acizii nucleici

lizozima - ce distruge capsulele microorganismelor.

Enzimele pot fi :

nProteine simple sau conjugate.

n Cele simple sint alcătuite numai din AA

nCele conjugate sint asociate cu compuşi ce au mase moleculare mici, dializabili şi termostabili –cofactor

n Cind aceşti compuşi organici sint strins legaţi în structura enzimei poartă denumirea de grupari prostetice: cind, insă imbinarea lor este usor disociabilă-poartă denumirea de coenzime.

nAceşti biocatalizatori se numesc holoenzime, iar componenţa proteică - apoenzima de care depinde specificitatea.

nCofactori pot ti: cationii unor metale,

                              mai rar unii anioni,

                              substanţele asemanatoare cu nucleotidele,

                              precum şi vitaminele în forma lor activă.

 

Coenzimele îndeplinesc diferite roluri :

1. stabilizează conformaţia activă a moleculei

2. prezintă veriga de legatură intre S şi CA prin legături coordinative

3. coenzimele pot indeplini actul de cataliză  Ex: transportul electronilor.

nRolul ionilor este legat de prezenţa lor în componenta E. Ex: Cu-citocromoxidaza

nSubstrat (S)- este substanţa asupra căreia actionează E.

 P- produsul reactiei

 

Clasificarea coenzimelor

nCo vitaminice

nTiaminice

nFlavinice

nNicotinamidice

nPiridoxinice

nFolice

nCobamidice

nBiotinice

nlipoice

nCo nevitaminice

(nucleotidice; metaloporfirinice,peptidice)

 

Structura enzimelor

nMasa moleculara a E e de mii de ori mai mare decît masa moleculară a substratului şi deci E acţionează nu cu toată molecula dar cu o parte, un anumit sector- acest loc de acţiune cu S se numeşte CA

nCA - combinarea unicală în spaţiu şi în timp a anumitor resturi de AA care asigură interacţiunea cu S şi transformarea ulterioară a acestuia

 

Unele particularităţi ale centrului activ (CA):

 Centrul activ este alcătuit dintr-un "centru de legare" şi un "centru catalitic". Adică în centrul activ unele grupări (sau resturi ale aminoacizilor) sint implicate în legarea substratului, altele asigură cataliza propriuzisă.

- CA ocupă o parte relativ mică din volumul enzimei şi majoritatea restului de aminoacizi în molecula enzimei nu contacteaza cu substratul.

- CA e o structura tridimensionala (nu e punct, linie, sau plan) - o structură compusă la formarea careia participă grupe ce aparţin diferitor resturi de aminoacizi, ce în secvenţa liniară se află la depărtare

- S relativ slab se leagă cu E.

-CA are forma de "adîncitură" sau "cavitate" (şant, dispicătură), unde nu-i acces la apa, cu excepţia cînd apa este un reagent al reacţiei.

Fixarea specifică e dependentă de poziţia bine determinată a atomilor în CA. S intra în CA, dacă e asemănător după forma lui.

Centrul alosteric (Allo stereos - alt loc) şi efectorii alosterici

nMulte enzime în afară de centrul activ posedă şi centrul alosteric sau centrul de reglare. Substanţele care se combină cu centrul alosteric al enzimei şi modifică activitatea ei poartă denumirea de efectori alosterici (inhibitori sau activatori). Sub acţiunea efectorilor se modifică configuraţia moleculei enzimatice şi simultan şi conformaţia CA ce la rîndul său posedă proprietatea de a reacţiona cu substratul. Efectorii alosterici realizează prin urmare reglarea metabolismului.

 

Ce e caracteristic pentru enzimele alosterice:

lau ca şi toate enzimele centru catalitic, unde se fixează şi se modifică S, dar mai au un alt centru, pentru fixare a metabolitului reglator, numit efector sau modulator.

lmoleculele E alosterice sint mai mari, mai complexe şi sint oligomere pare;

c)au cinetica lor - viteza reacţiilor în dependenţă de concentraţia substratului are forma sigmoldală, dar nu hiperbolica, cauzată de urmările interacţiunii între protomeri ce leagă S în mod cooperativ (exemplu mioglobina şi hemoglobina).

 

Natura chimică  (structura) vitaminei, PP şi rolul ei ca coenzimă

Rolul:

nParticipă în reacţiile de oxido-reducere:

 

Natura chimică  (structura) vitaminei B1 şi rolul ei ca coenzimă

nDerivaţii vitaminei B1(tiamiana)- TPP

Rolul:

nDecarboxilarea oxidativă a piruvatului

nDecarboxilarea oxidativă a α cetoglutaratului

nReacţii de transcetolare

 

Natura chimică  (structura) vitaminei B2  şi rolul ei ca coenzimă,

nDerivaţi ai vitaminei B2

(FMN sau FAD)

Rolul:

nParticipă în reacţiile de oxido-reducere:

- Dezaminarea AA (aminoacidoxidaza)

- Degradarea aldehidelor (aldehidDH)

- Degradarea purinelor (xantinoxidaza)

- Ciclul Krebs (succinatDH)

- Oxidarea AG (dihidrolipoilDH

 

Natura chimică  (structura) vitaminei B6 şi rolul ei ca coenzimă, Ionii de metale –cofactori ai E

nE care în calitate de cofactori conţin metale – metaloenzime

nMetalele sunt fixate de apoenzimă prin legături electrostatice la care participă resturile de AA acizi (Asp, Glu) sau bazici (Arg, Lyz, His)

nExemple: -  citocromii, catalaza (Fe)

                   -  Citocromoxidaza (Cu)

                   - Amilaza salivară (Cl)

                   - alcoolDH (Zn)

 

Mecanismul de acţiune al enzimelor

Pentru ca o reacţie şi aibă loc e necesar ca moleculele de S şi E să contacteze între ele. Însă nu fiecare moleculă contactînd interacţionează în condiţii obişnuite.  Ex :Hîrtia este în contact permanent cu 02 dar nu se aprinde decit dacă, nu o aprindem cu chibritul. Pot interacţiona numai acele molecule la care energia de activare – energie exprimată în calorii necesară pentru ca toate moleculele unui mol de substanţă          la o temperatură anumită  sa atingă starea de trunziţie, ce corespunde apixului barieirei energetice.

n       Pentru ca reacţia să aibă loc e necesar de îtrodus un exes de energie sau de micşorat bariera energetică.  E accelerează,  viteza reacţiilor chimice (VRC) micşorînd barierul de activare şi reacţia decurge după alt mecanism, ce se caracterizează printr-o energie de tranziţie mult mai mică.

 

Mecanismul de acţiune al enzimelor.

nProcesul catalizei enzimatice poate fi divizat convenţional în trei stadii:

•Difuzia S spre E şi legarea cu CA al E (formarea complexului ES). Prima etapă de scurtă durată depinde de concentraţia Si şi de viteza lui de difuzie spre CA al E. Mecanismul interacţiunii între S şi E este explicat prin două concepte.

2.    Transformarea complexului primar enzima-substrat în unul sau cîteva complexe activate, indicate în ecuaţie prin ES* şi ES**. Această etapă este cea mai  lentă şi depinde de energia de activare a reacţiei chimice respective. La această etapă are loc dereglarea legăturilor substratului, ruperea lor sau formarea noilor legături în urma interacţiunii grupelor catalitice ale enzimei.

3.    Despărţirea  produselor reacţiei de centrul activ al enzimei şi difuzia lor în mediul ambiant (complexul EP disociază în E şi P).

 

Conceptul coencidenţei inductive
“coincidenţa forţată” (Kochland)

ncare presupure o flexibilitate (modificare conformaţională) a CA cît şi o modificare (extindere sau comprimarea legăturilor , eliberarea dipolilor de apă de ce se atinge repede starea de tranziţie) a S.

nDin punct de vedere termodinamic, aşezarea cea mai potrivită a S în raport         cu E reduce la minimum gradele de libertate în ce priveşte mişcarea S, îi micşorează entropia, ceea ce favorizează atingerea uşoară a stării de tranziţie.

nÎn enzima liberă CA este “preformat” (tensionat) ceea ce înseamnă că el are o configuraţie spaţială uşor diferită de cea necesară fixării S. Substratul induce o modificare conformaţională a  CA, care favorizează fixarea S.

 

Proenzimele (zimogenii).

nUnele enzime (proteine) se sintetizează în forma neactivă de precursor, care se activează în anumite condiţii.

Exemplu:

1) enzimele digestiei: pepsinogenul, himotripsinogenul, tripsinogenul, proelastaza, procarboxipeptidaza - scindeaza proteinele in stomac ~i duoden.

2) coagularea singelui e determinată de cascada de reacţii cu activitate proteolitică;

3) hormonii proteici (insulina);

4) proteinele fibrilare (colagenul).

nUnul din mecanismele de activare a proenzimelor este proteoliza limitata.

nProteoliza limitata - este scindarea (înlăturarea) unui sector al catenei în rezultat enzima se restructurează şi se formează CA.

 

Importanla biologică a prezenţei formelor neactive .

1. Protejază de proteoliză proteinele celulelor producătoare de E.

2. Este o forma de rezervă a E, care rapid pot fi activate şi intervin în reacţie.

 

Izoenzimele  şi rolul lor.Izoenzmele.

nPrezintă forme moleculare de E_care apar ca consecinţă de ordin genetic deosebindu-se doar prin structura primară şi mai mult prin proprietăţile fizico-chimice. Ele catalizează una şi aceiaşi reacţie. Se deosebesc prin aceea că pot modifica direcţia şi viteza transformărilor deoarece au afinitate diferită faţă de S.

nLDH care transformă piruvatul în lactat.  Izoenzimele prezintă tetrameri de 2 tipuri H- heart inima şi M musculus muşchi.

nRaportul dintre aceste catene este diferit in fiecare izoenzima. La electroforeza se separa 5 izoenzime: HHHH; HHHM; HHMM; HMMM; MMMM;

nRolul acestor E consta în aceia că ele facilitează adaptarea metabolismului în diferite ţesuturi.

nEx: in miocard predomină HHHH aceasta ezoenzima este inhibata de către piruvat deaceea orientează oxidarea piruvatului pe cale aeroba. Pe cind fracţia M4 este activată de catre piruvat şi orientează transformarea piruvatului pe cale anaerobă spre lactat.

 

Clasificarea actuală a enzimelor.

      Toate enzimele se împart în şase clase, clasele în subclase, subclasele în subsubclase, iar aici E îşi are numărul său de ordin. Clasele, subclasele, sub-subclasele şi enzimele individuale se notează prin cifre despărţite de puncte. Ex: LDH - 1.1.1.27

nClasa reprezintă tipul de reacţie, catalizat de enzime

nSubclasa – precizează acţiunea E, deoarece indică natura grupării chimice a S, atacat de E

nSubsubclasa – precizează natura legăturii S atacat sau natura acceptorului care participă la reacţii

nDenumirea E – denumirea S +tipul reacţiei catalizate +aza

 

Nomenclatura (denumirea)

nSunt cunoscute mai mult de 2500 enzime fiecare E işi are denumirea de la denumirea S în latină cu adiţionarea terminaţiei aza.

Amiloid -amilaza, ureaza.

nS-au păstrat şi denumirile vechi tradiţionale pepsina, tripsina.

nEste utilizată pe larg denumirea sistematică

Denumirea S+ tipul reacţiei (malat DH;piruvat carboxilaza )

 

Proprietăţile generale ale enzimelor

Obiectivele:

1. Proprietăţile generale ale enzimelor (termolabilitatea, specificitatea), acţiunea pH-ului asupra activităţii enzimatice.

2. Activarea şi inhibarea enzimelor:

    a) mecanismele de activare (proteoliza parţială, activarea alosterică, autostructurarea cuaternară, fosforilarea şi defosforilarea, reactivarea).

    b) mecanismele de inhibiţie (specifică şi nespecifică, reversibilă şi ireversibilă, alosterică şi competitivă).

3. Organizarea enzimelor în celulă (ansamblurile enzimatice, compartimentalizarea). Reglarea activităţii enzimatice în celulă — importanţa    principiului de retroinhibitie.

4. Deosebirea privind componenţa enzimatică a organelor şi ţesuturilor. Enzimele organospecifice. Modificarea activităţii enzimatice în diferite afecţiuni (enzimodiagnosticul).

5. Metodele de obţinere şi purificare ale enzimelor. Cromatografia de afinitate.

6. Utilizarea enzimelor în practica medicală. Întrebuinţarea enzimelor imobilizate în medicină.

7. Unităţile de activitate ale enzimelor.

8. Metodele   de   determinare   a   activităţii   enzimelor.

 

Termolabilitatea (-t°)

nTemperatura influenţează pronunţat activitatea enzimei. La t joase E sunt puţin active.

nDacă luăm punctil de plecare 0 grade

s-a constatat ca majorarea t cu 10 grade dubleaza activitatea. Aşa continuă pînă la 40-50 grade. Majorarea de mai departe duce la micşorarea activităţii. La 100 grade toate E organismului sunt inactive. Unele E a microorganismelor termofile sunt active la T 80 grade.

nCreşterea    vitezei reacţiei odată cu creşterea t° este înterpretată prin prisma "energiei de activare". Pentru fiecare enzimă se poate stabili o t° optimă la care viteza ajunge valoarea maxima, mai departe viteza scade din cauza distrucţiei enzimei, denaturarea proteinei.

 

Specificitatea

Deci fiecare E catalizează un anumit tip de reacţii sau transformarea unui anumit S.

1) Specificitatea de reacţie: E-catalizează un anumit tip de reacţie ce stă la baza clasificării enzimelor: o hidroliza, o reacţie redox, formarea unei legături, etc.

2) Enzimele cu o anumită specificitate de reacţie poate avea specificitate de substrat relativă sau absolută:

na. specificitate        relativa - asigura transformarea unui grup de substante inrudite chimic şi se intîlneşte în diferite ipostaze:

                  -  transforma un numar mare de substrate (proteazele): chimotripsina - legatura peptidica, formata de COOH a Phe, Tyr, Trp; tripsina - de COOH ai Lyz si Arg.

                  - transformă mai puţine substrate: alcooldehidrogenaza - dehidrogenaza un grup de alcooli monohidroxilici, recunoscind gruparea OH (specificitatea de grup)

                 - lipazele digestive specific recunosc pozitia legaturii esterice intre glicerina şi acizi graşi:

nb. specificitate absoluta. E recunoaşte un singur substrat Anhidraza carbonica, Ureaza.

3)  Stereospecificitatea de substrat şi de reacţie. 0 enzima poate ataca numai un izomer D sau L.. Majoritatea biomoleculelor poseda un atom de C asimetric şi fiind chirali pot exista sub forma celor 2 enantiomeri. Ex: Amilaza scindează legăturile Alfa 1-4 glucozidice din amidon sau glicogen şi nu influentează asupra legăturilor beta din celuloza.

Acţiunea pH asupra activităţii enzimatice

n      Fiecare enzimă are un pH optim la care işi manifestă activitatea maximală.

n      In CA al E se află grupări ionizabile, acide sau bazice, acestea interacţionează direct cu ionii H+ si OH-, rezultatul fiind creşterea sau scăderea gradului lor de disociere, acţionînd ca adevăraţi inhibitori ai enzimelor (amilaza în sucul gastric). Ionii H+ si OH- au un efect denaturant asupra enzimelor - rup legăturile, ce determină structura terţiară.

nMajoritatea enzimelor celulare au pH-ul optim în jurul pHului fiziologic de 7,4 cu excepţii ca hidrolazele acide lizozomale, pentru care este în jur de 5 sau monoaminooxidaza din membrana mitocondriala externa, circa 10. La enzimele digestive pH-lui optim este cel al sediului lor de actiune: 1,5 – 2 al pepsinei, 7 al amilazei pancreatice, 8 al tripsinei, etc.

n  Deci mărind sau micşorind pH-ul mediului, se poate regla activitatea catalitica a enzimelor. Dependenţa activităţii enzimatice de variaţia pH-ului este deseori descrisă de o curbă în forma de clopot.

 

Mecanismele de activare a E

Sunt :  1.         nespecifice: temperatura , iradierea

           2.           specifice

-     Se activează la majorarea concentraţiei S cînd este insuficient

-     La majorarea cantităţii E (creşte numărul de molecule de produs, în-tr-o unitate de timp)

-La introducerea coenzimelor cînd sunt insuficiente

-Introducerea ionilor metalelor Fe, Cu

-Modificarea chimica sau covalentă a E.    

-proteoliza limitata (pepsinogen - pepsin in HCI)

- Activarea    prin      efectori alosterici          

-Autoasamblarea cuaternara .

-  Aici se mai referă şi reactivarea dar noi ne vom opri la mecanismele de inhibiţie.

 

 

 

Reglarea covalentă (fosforilare-defosforilare)

nActivitatea unor E se modifică prin fosforilare. Fosforilarea se face prin transferul unui rest fosfat de la ATP pe grupările hidroxil ale unor resturi de Ser, Tre; Tyr din componenţa lor.

n   Reacţiile de fosforilare sînt catalizate de kinaze specifice.

n   Este un proces reversibil

   E-OH + ATP --------------→ E-O-P +ADP

nDefosforilarea are loc sub acţiunea fosfotazei specifice

E-OP +H2O --------------→   E-OH +H2PO3

 

nunele enzime sînt active în forma fosforilată Ex: glicogen fosforilaza,

n altele în forma defosforilată Ex:glicogen sintaza.

    

Proteoliză limitată

nProteoliza limitata - este scindarea (înlăturarea) unui sector al catenei în rezultat enzima se restructurează şi se formează CA.

                     H+

Pepsinogen ------→pepsină

                   -42AA

 

Autostructurarea cuaternară

nEste caracteristică E ce posedă structură cuaternară

nFiecare protomer în parte nu posedă activitate enzimatică

nLa asamblarea lor – se modifică conformaţia fiecărui protomer şi corespunzător se modifică şi conformaţia CA, devenind astfel favorabil pentru fixarea şi transformarea S

 

Inhibiţia activităţii enzimelor.

nDeosebim:

    inhibiţie specifică

    inhibiţie nespecifică (T, pH, agenisii denaturării )

nInhibiiţia stă la baza aciţiunii substaniţelor medicamentoase, agenţilor toxici.

 

nInhibiţia poate fi reversibilă şi ireversibilă.

nLa inhibiiţia ireversibilă inhibitorul covalent se fixează de enzimă sau se leagă atît de puternic încît disociaţia are loc foarte incet.

    Exemple: Diizopropilfluorfosfatul (toxina neuroparalitica) se fixează de OH-serinei în CA a acetilholinesterazei (scindează acetilcolina) cu formarea enzimei neactive. În rezultat se menţine efectul acetilcolinei în permanenţă ce duce la paralicii musculare şi moarte..

nLa o inhibiiţie reversibilă - inhibitori se fixeaza slab, necovalent de E

 

Retroinhibiţie

Sistemele polienzimatice

nFiecare celulă a organismului conţine setul său specific de enzime. Unele se găsesc în toate celulele, altele sunt prezente doar în anumite celule sau anumite compartimente celulare. Funcţia fiecărei enzime, nu este izolată, ci strins legată de funcţia altor enzime. Astiel din enzime aparte se formeaza sisteme polienzimatice sau conveiere.

nFuncţtia sistemelor polienzimatice depinde de particularitatile de organizare a lor in celule.

Se cunosc urmatoarele tipuri de organizare a sistemelor polienzimatice:

n- funcţională,

n- structural-funcţională şi

n- mixtă.

Tipurile de organizare a sistemelor polienzimatice:

Organizarea funcţională - enzimele sunt asociate în sisteme polienzimatice, care îndeplinesc o anumită funcţie. Produsul reacţiei prirmei enzime a lanţului serveşte drept substrat pentru enzima următoare etc.

       Ex.de organizare funcţională - enzimele glicolizei, unde toate E participante se găsesc în stare solubilă; Fiecare reacţie este catalizată de enzime aparte. Drept verigă de legătura aici servesc metaboliţii.

Organizarea structural-funcţională consta în faptul ca enzimele formează sisteme structurale cu o anumită funcţie.

       Ex.- complexul polienzimatic piruvatdehidrogenazic, constituit din cîteva enzime, care participă la oxidarea acidului piruvic, sau sintetaza acizilor graşi constituită din şapte enzime legate structural, care în ansamblu îndeplinesc funcţia de sinteza a acizilor grasi.

nAfară de complexele multienzimatice e posibila şi o altă varianta de organizare structural-funcţională. Astfel enzimele se pot aranja în lanţ, fixindu-se de membrana biologică. Ex.enzimele lanţului respirator mitocondrial, care participă la transferul de electroni şi protoni şi la generarea de energie.

Tipul mixt de organizare a sistemelor polienzimatice reprezintă o îmbinare a ambelor tipuri de organizare, adică o parte din sistemul polienzimatic are organizare structurala, iar cealaltă parte - organizare funcţională.

nEx.- ciclul Krebs, unde o parte din enzime sunt asociate în complex structural (complexul 2-oxoglutaratdehidrogenazic), îar altă parte se leagă funcţional prin metaboliţii de legătură.

 

Deosebirea privind componenţa enzimatică a organelor şi ţesuturilor. Enzimele organospecifice. Modificarea activităţii enzimatice în diferite afecţiuni (enzimodiagnosticul).

Enzimele indicatorii – sunt localizate intracelular: în citoplasmă (lactatdehidrogenaza, aldolaza), în mitocondrii glutamatdehidrogenaza), în lizosomi (b-glucoronidaza, fosfataza alcalină). Acestea enzime în normă în plasmă se găsesc în concentraţii foarte mici. La afecţiunile celulare activitatea acestor enzime în plasmă este brusc mărită.

 

Unităţile de activitate ale enzimelor.

nUnitatea Internaţională (U.I.) – cantitatea de E care catalizează transformarea 1μmol de S într-un minut în condiţii standard

nKatal (kat) – cantitatea de E care asigură transformarea unui mol de S într-o secundă în condiţii standard (1U.I.=16,67 nkat)

Terapia cu enzime

nEnzimele sunt agenţi terapeutici unici ce produc efecte importante şi specifice.

nMotivele care au limitat folosirea largă a enzimelor ca medicaţie sunt  legate de natura proteică:

n - distribuţie redusă în organism dependenţa de dimensiuni, sarcina şi de fenomenele de glicozilare (prin glicozilare proteinele sunt recunoscute de receptori şi fixate în anumite locuri

n- posibilitate mică de dirijare extrahepatică, ficatul avînd tendinţă de a căptăta şi reţine proteinele străine;

n- inactivarea lor sub acţiunea proteazelor digestive în cazul administrarii orale, iar proteazele tisulare le scurteaza de asemeni actiunea;

n- potentialul lor antigenic, anticorpii formati pot genera reacţii de hipersensibilizare adesea grave şi pot inactiva enzima.

 

Tehnici propuse pentru optimizarea proprietăţilor terapeutice ale enzimelor.

-  prin N-acilare a fost crescută semiviata asparaginazei, folosită în leucemie

-  S-au incercat de asemeni metode de obţinere a enzimelor imobilizate.

   De ex. prin reticularea enzimei, ce conduce la agregate insolubile, prin adsorbţie pe polimeri sintetici ori prin ataşare covalentă, sau prin incorporare într-un gel in cursul polimerizarii.

nAceste preparate caştiga rezistenţa la enzimele proteolitice şi sunt mai putin imunoactive dar pot fi alterate proprietaisile farmacocinetice. Asemenea avantaje au dovedit conjugatii cu polietilenglicol (PEG) ai arginazei, ai glutaminasparaginazei sau ribonucleaza supusa reticularii, enzime cu efect antitumoral. Un succes în terapia defectelor genetice a fost imobilizarea enzimelor din ciclul ureogenetic pe un suport de fibrina.

nS-au propus noi forme farmaceutice prin incapsularea enzimelor in lipozomi -      microsfere cu membrana bistratificata lipido proteica, in hematii umane, in fantome eritrocitare sau in alti transportori celulari. Noile forme obţinute prezintă un potenţial de ţîntire tisulară. De ex. in cazul unor boli genetice cauzate de deficitul unor enzime lizozomale se impune o terape de substitutie, enzima trebuind tintita direct in lizozomi.