الانزيمات-1
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
قسم الكيمياء الحيوية<br />
كيمياء االنزيمات<br />
Enzymes chemistry<br />
اعداد<br />
د.دولت على سالمه<br />
استاذ الكيمياء الحيوية<br />
2017-2016<br />
المحاضرة االولى
ما نأمل تعلّمه في هذا المقرر!<br />
)<br />
•<br />
•<br />
التمييز بين اإلنزيمات والحفازات ، المادة األساس المادة الهدف(<br />
والمرافق اإلنزيمي، المنشط والمثبط.<br />
التعرف على اإلنزيمات تركيبا ووظيفة وتنوعا.<br />
• دراسة تعجيل التفاعالت الكيميائية بإستخدام اإلنزيمات كحفازات<br />
خلوية بصورة كيفية وكمية.<br />
• معرفة الوسائل الخلوية المستخدمة في التحكم باإلنزيمات.<br />
• كيفية عزلها وتنقيتها.
مقدمه :<br />
•<br />
•<br />
•<br />
تحدد فدي اليايدا الحيدة هادداد هاللدة مدل التاداااؤ الكيمياليدة تد دي إلدى<br />
النمو والتكاثر والحركة. ونتيجة لهذه التااااؤ الكيميالية تتحدول المركبداؤ<br />
البسددي ة إلددى ادددد كبيددر مددل المركبدداؤ الحيويددة الضددرورية لقيددام اليليددة<br />
بوظالاهدا, ولبنداء اليليدة, وتزويددها بال اقدة الازمدة للقيدام بوظالاهدا وبنداء<br />
المركباؤ المعقدة.<br />
تمتاز هذه التااااؤ الكيميالية اليلوية بأنها تتم بسراة مناسبة في ظروف<br />
اليلية المعتدلة مل حي درجة الحرارة والحموضة(PH)، كما إنها تتوقف<br />
هو تتبا أ اندما تنتهي حاجة اليلية إلى نواتجها.<br />
تحد هذه التااااؤ في اليلية باضل ادد كبير مل المحازاؤ وهي ما<br />
تعرف باإلنزيمات.<br />
اإلنزيم )ويداوه البعض إنظيم( Enzymeوهي كلمة التينية تعني في اليميرةyeast in<br />
إذ ال املية الحاز الحيوي ،اكتشاؤ اوال في املية تيمر الجلوكوز إلى كحول بوسا ة<br />
اليميرة.<br />
)
التفاعل الكيميائي Chemical Reaction<br />
• هي<br />
عملية تغيير تخضع فيهاا الجزيئاات المتفاعلاة لتغياير فاي خصائصاها<br />
لتكوّ ن روابط كيميائية جديدة أو/ و تكسير روابط كيميائية موجودة.<br />
• عند ثبات درجة حرارة التفاعل، فإنّ له ثابت إتزان<br />
وكذلك ثابتاً للسرعة النوعي<br />
أيّ تفاعل كيميائي البد وأن يصاحبه تغيّر في الطاقة الحرة<br />
مقداره= الفرق بين الطاقة الحرة في الحالة<br />
اإلبتدائية مطروحاً منها الطاقة الحرة<br />
عند حالةاإلتزان.<br />
Equilibrium Constant<br />
. Specific Rate Constant (k)<br />
(DG)<br />
(K eq )<br />
•<br />
نتيجاة
ما هو الحَاّاز Catalyst؟<br />
الحادّاز هدو جدزيء هو مجموادة مدل الجزيلداؤ الكيمياليدة القدادرة<br />
الددى تعجيددل تاااددل )زيددادة سددراته( هو تادداااؤ كيمياليددة معينددة<br />
وذلك بتقليص كمية اقدة التنشدي الازمدة للتااادل، ممدا يزيدد مدل<br />
سراة هذه التااااؤ.<br />
يجب هل يستيلص الحااز بنهاية التااال بناس الشكل الكيميالي<br />
والتركيز الذي بدهنا به التااال.<br />
الحااز ال يغير مل يواص التااال األيرى مثل ثابؤ اإلتزال هو<br />
التغير في ال اقة الحرة للتااال.<br />
•<br />
•<br />
•
.<br />
كيف يُقَلّ ِّصْ الحااز حاجة التااال إلى<br />
.<br />
.<br />
اقة التنشي ؟<br />
ميكانيكية تعجيل الحااز أليّ تااال ما تيتلف بنوع الحااز والتااال<br />
، بَيْدَ هنّها تقع في هحد هو بعض الوسالل التالية:<br />
تقليص حجم التفاعل.<br />
زيادة ضغ التااال<br />
تقريب المتفاعالت<br />
توجيه المتااااؤ الوجهة الصحيحة للتصادم المثمر.<br />
اإلستفادة من طاقة الربط<br />
جميع هذه الوسالل هو بعضها تساهم في تقليص اقة تنشي التااال<br />
الازم إضافتها.<br />
•
catalyst<br />
enzyme<br />
7
تعريف اإلنزيمات:<br />
))هو عامل مساعد ذو تركيب بروتيني عالي الوزن الجزيئي تكون بواسطة<br />
الخاليا الحية وهي تساعد على سرعة تفاعالت معينة بدون التأثير على<br />
ثابت االتزان للتفاعل، وذلك بتقليل طاقة التنشيط الالزمة للتفاعل<br />
.))<br />
تعمل في أنسجة الكائنات الحية عند درجة حرارة الجسم وعند PH<br />
الجسم لسوائل<br />
مماثلة لدرجة ال<br />
PH<br />
.<br />
•<br />
يعمل اإلنزيم دايل اليايا الى تعجيل تااال كيميالي معيل<br />
بمقدار<br />
12<br />
10 - 4 10<br />
•<br />
، وذلك بزيادة سراته<br />
فيما ادا زيادة سراة التااال الكيميالي، فإلّ اإلنزيم ال يُغيّر مل اليواص الكيميالية هو<br />
الايزيالية للتااال مثل ثابؤ اإلتزال، هو مقدار التغير في ال اقة الحُرة للتااال.
What Are Enzymes?<br />
Enzymes are:<br />
• Biological catalysts,<br />
• Protein in nature,<br />
• Catalyze chemical reactions without being<br />
change
و كغيرهاااا مااان البروتيناااات يتاااملف اإلنااازيم مااان اتحااااد عااادد كبيااار مااان<br />
األحماض األمينية تكون فيما بينها سلسلة أو أكثر من عديد الببتيد.<br />
و توجد األحماض األمينية في هذه السالسل وفق تتابع معاين خااص بكال<br />
إنزيم مما يؤدي فاي النهاياة إلاى تركياب فراحاي محادد يمكان اإلنازيم مان<br />
القدرة على تسريع حدوث تفاعل خاص به.<br />
•<br />
•
•<br />
مالحظه<br />
يوجد للبروتيل<br />
تركيب هولي<br />
4 تركيباؤ هما<br />
Primary structure<br />
وهو يوضح ترتيب األحماض األمينيه في<br />
السلسله اديدة الببتيد<br />
تركيب ثانوي<br />
.)<br />
------------<br />
Secondary structure<br />
(<br />
وهو يوضح ريقة لف السلسله<br />
.<br />
.<br />
تركيب ثالثىTertairystructure<br />
وهو يوضح ريقة تجمع الساسل هي<br />
ريقة اإلن واء في سلسله اديدة الببتيد<br />
تركيب رابع<br />
Quarternary structure<br />
وهو يوضح ريقة إرتبا وحداؤ البروتيل<br />
)اكثرمل وحدتيل(.
جزيءاالنددزيم يصدنع بواسد ة اليايدا الحيدة لده نادس صدااؤ البروتينداؤ ,<br />
يتدأثر باألحمداض والقواادد ويتكسدر بالعوامدل التدي تح دم البدروتيل. الدوزل<br />
الجزيلي له مرتاع ، حجم األنزيم كبير مقارنة بالمادة هساس.
What is the difference between an<br />
enzyme and a protein?<br />
Protein<br />
Enzymes<br />
RNA<br />
•All enzymes are proteins except some RNAs<br />
• not all proteins are enzymes<br />
Most enzymes are three dimensional globular proteins<br />
(tertiary and quaternary structure).<br />
Some special RNA species also act as enzymes<br />
and are called Ribozymes e.g. hammerhead ribozyme.
تابع تعريف األنزيمات<br />
ا• غلب األنزيماؤ تعمل دايل اليلية المنتجة لها وتسمى هو هنها<br />
مثل هنزيماؤ الهضم( تبقى معظم<br />
تعمل يارج اليايا وتسمى<br />
األنزيماؤ في اليايا التدي تنتجهدا ولكدل بعضدها تتكدول دايدل اليايدا وتعمدل<br />
بشكل مستقل انها كما في هنزيم الابيز الذي يارز مل البنكريداس وينتقدل إلدى<br />
األمعاء الدقيقة حي يقوم بتحليل الدهول) .<br />
Intracellular<br />
extracellular<br />
•يحتوي األنزيم الى موقع فعالsite Activeيوافق تماماً الجزيء الذي يعمدل<br />
اليده األندزيم توافقداً يشدبه توافدق القادل والماتداد ، وتسدمى المدادة التدي يعمدل<br />
اليها االنزيم المادة األساسSubstrate
الموقع النشط Active site<br />
الموقع النش لإلنزيم هي المن قة التي ترب الركالز<br />
والعوامل المساادةco-factors ومجموااؤ<br />
ويحتوي الى بقايا مل االحماض االمينية هل تسااد الى<br />
، substrates<br />
prosthetic groups<br />
substrate<br />
•<br />
المواقع الاعالة تحتل اموما هقل<br />
مل ٪5<br />
الركيزة اقد<br />
مل المساحة اإلجمالية لإلنزيم.<br />
Active Site<br />
Binding Site<br />
It chooses the substrate<br />
and binds it to active site.<br />
Catalytic Site<br />
It performs the catalytic<br />
action of enzyme.
The Active Site<br />
Binding<br />
Site<br />
holds substrate<br />
In place<br />
Catalytic site<br />
Where reaction<br />
occurs<br />
Substrate<br />
Enzyme
Active site of enzyme and Catalytic Cycle<br />
Sucrose<br />
Sucrase<br />
Glucose<br />
H 2 O<br />
Fructose
ظفح <br />
نزاوت<br />
قيرط نع مسجلا<br />
مكحتلا<br />
هتلاعافتب<br />
.ةيئايميكلا<br />
<br />
لمعت<br />
تاميزنلإا<br />
يف<br />
ليلقت<br />
ةيمك<br />
ةقاطلا<br />
ةمزلالا<br />
ءدبل<br />
لعافت<br />
يئايميك<br />
اذهو<br />
دعاسي<br />
يف<br />
اهتيامح<br />
نم<br />
ضرعتلا<br />
ىلإ<br />
ةرارحلا<br />
ةيلاعلا<br />
يتلا<br />
يدؤت<br />
ىلإ<br />
كيكفت<br />
ةينب<br />
نيتوربلا<br />
يف<br />
.مسجلا<br />
<br />
دقو<br />
تلد<br />
براجتلا<br />
ةديدعلا<br />
ىلع<br />
نأ<br />
عيمج<br />
تاميزنلإا<br />
ةرابع<br />
نع<br />
تانيتورب<br />
يف<br />
اهبيكرت<br />
دجوو<br />
نأ<br />
ةرارحلا<br />
ةيلاعلا<br />
تلاوحكلاو<br />
حلامأو<br />
نداعملا<br />
ةليقثلا<br />
ضامحلأاو<br />
ةيندعملا<br />
ةزكرملا<br />
ببست<br />
بيسرت<br />
تاميزنلإا<br />
يلاتلابو<br />
اهنادقف<br />
.اهطاشنل
لها خواص<br />
البروتينات<br />
وتحتوي على<br />
اإلنزيم نشاط بمركز يسمى أكثر أو واحد فعال مركز<br />
•<br />
.<br />
• محدد جدا بشكل تعمل<br />
.<br />
تؤثر عليها<br />
العوامل<br />
الفيزيائية<br />
والكيميائية<br />
منه تزيد قد أو نشاطها من وتقلل<br />
•<br />
.<br />
باتجاهين تعمل – هدم –<br />
بناء<br />
•<br />
االنزيمات اما تكون بسيطه او مركبه والمركبه تتطلب وجود مواد غير بروتينيه ترتبط بها<br />
تصنع بأستمرار وفي الغالب على شكل مركبات غير فعالة<br />
مع مركبات أخرى إنزيمات فعالة<br />
)pro – Enzymes(<br />
.<br />
وتكون<br />
•<br />
.<br />
بشكل تعمل<br />
قصوى عند PH<br />
قاعدي( أو )حامضي محيط في معين وبحد المتعادل<br />
•<br />
.<br />
،<br />
،<br />
تتأثر<br />
بعوامل عدة<br />
)الحرارة<br />
األمالح<br />
من عملها يقلل مما المعادن(<br />
الوظيفي<br />
•<br />
تشكل<br />
مركبات خاصة<br />
. تتجزء( او )تترسب الماء داخل<br />
•
تتكون بعض اإلنزيمات من مواد بروتينية فقط وتسمي اإلنزيمات البسيطة)اليورييز<br />
وإنزيم األميليز(.<br />
البعض اآلخر تسمي<br />
غير بروتينيه لتتمكن<br />
–<br />
اإلنزيمات معقدة حيث ترتبط المواد البروتينية بجزيئات أخري<br />
من أداء وظيفتها.<br />
هذه الجزيئات الغير بروتينية إما أن تكون:<br />
أ. معادن أو أيونات.<br />
ب. جزيئات عضوية تسمي )اإلنزيم المشارك(<br />
•<br />
•
Enzymes<br />
Complex or holoenzymes (protein part and<br />
nonprotein part – cofactor)<br />
Simple (only protein)<br />
Apoenzyme (protein<br />
part)
Types of cofactors<br />
العامل المعاون<br />
اإلنزيمات<br />
المساعدة<br />
معادن أو أيونات<br />
العامل المعاون<br />
enzymes that contain<br />
tightly bound metal ions<br />
NAD+ ATP<br />
-Hemin<br />
-Biotin<br />
-Flavins<br />
--Pyridoxal Phosphate<br />
22
ويمكن تقسيم العوامل المرافقة )cofactor)<br />
-إلى ثالثة أقسام:<br />
Prosthetic Groups -(وهذه يمكن اعتبارها كعامل مرافق مرتبط بشكل قوي بجزيء<br />
االنزيم البروتيني وال يستطيع أي انزيم يحتاج إلى مثل هذه المجاميع القيام بعمله في<br />
حيابها.<br />
•Example: Heme groups of cytochromes oxidas and bitotin group of<br />
acetyl-CoA carboxylase and pyridoxal phosphate (The role of<br />
pyridoxal phosphate in transamination and decarboxylation of amino<br />
acids )<br />
ب -مرافقات األنزيمات ،Coenzymes وهي عبارة عن جزيئات عضوية صغيرة نسبياً<br />
ومقاومة للحرارة وتتحرر بسهولة من جزيء االنزيم عند الحاجة ..وحالبا الفيتامينات<br />
اومخلقة من فيتامينات<br />
-Example: FAD - Flavin Adenine Dinucleotide, FMN - Flavin Mono<br />
Nucleotide, NAD - Nicotinamide Adenine Dinucleotide, NADP -<br />
األدينوسين ثالثي الفسفات Dinucleotide. Nicotinamide Adenine<br />
ج -المنشطات المعدنية Activator. Metalوهذه قد ترتبط بجزيء البروتين ارتباطاً<br />
ضعيفاً أو أنها تتحد معه بشكل وثيق وذلك مع مجاميع االمينو أو الكربوكسيل أو الفينول.<br />
-Example: Fe - cytochrome oxidase, CU - catalase, Zn - alcohol
Cofactor Vitamin Enzyme reaction (example)<br />
Thiamine diphosphate Thiamine, B 1 Oxidative decarboxylation<br />
FAD, FMN Riboflavin, B 2 Redox reactions (transfer of H + )<br />
NAD + , NADP + Niacin, B 3 Redox reactions (transfer of H + )<br />
Coenzyme A<br />
Pantothenic acid,<br />
B 5<br />
Metabolism of FA (transfer of acyl<br />
groups )<br />
Pyridoxal phosphate Pyridoxine, B 6 Transamination, decarboxylation<br />
of AA<br />
Carboxybiotin Biotin, H, B 7 Carboxylation (CO 2 )<br />
Tetrahydrolic acid Folic acid, B 9 Transfer of C1<br />
Ascorbic acid Vitamin C Hydroxylation reaction (collagen)<br />
cis-retinal + opsin Retinol, A Electron transport , antioxidant<br />
? Tocoferol, E Redox reaction, antioxidant<br />
Menaquinone Vitamin K Transfer of carbonyl group and<br />
electrons<br />
Lipoamide Lipoic acid Transfer of electrons and acyl<br />
group<br />
Cobalamine Cobalamine, B 12 Izomeration, transfer of methyl group
Cofactor<br />
Adenosine triphosphate (ATP)<br />
Group transferred<br />
Phosphate group<br />
S-adenosylmethionin (SAM)<br />
Coenzyme Q<br />
Cytidine triphosphate (CTP)<br />
Methyl group<br />
Electrons<br />
Diacylglycerols and lipid head<br />
groups<br />
Glutathione<br />
Heme<br />
Tetra hydro biopterin<br />
Electrons<br />
Electrons<br />
Oxygen atom and electrons
Prosthetic groups<br />
Biotin (vit. H)<br />
Heme ( ferri-protoporphyrin)<br />
pyridoxal phosphate PLP<br />
(derivate of vitamine B6)
Malonyl CoA<br />
Biotin<br />
Acetyl CoA + CO2<br />
ADP + Pi<br />
ATP<br />
Enzyme is Acetyl CoA carboxylase or Acetyl CoA-CO 2 ligase<br />
(systematic), code number EC.6.4.1.2 the enzymes link<br />
two substrates together, usually.
Coenzymes<br />
NAD + ↔ NADH + H + FAD ↔ FADH 2<br />
nicotinamide adenine dinucleotide flavin adenine dinucleotide<br />
(vit. B2 = riboflavin)<br />
Other examples: coenzyme A, coenzyme Q, tetrahydrofolate,<br />
thiamine diphosphate (vit. B1 = thiamine)
Lipoic acid<br />
حمض دهنى مشبع ذو 8 ذراؤ كربول<br />
كربول 6و7و 8مكونة حلقة غير متجانسة بذرتال كبريؤ.<br />
يعمل كمجمواة تعويضيةgroup prosthetic النزيماؤ<br />
:نقل الهيدروجيل ومجمواة<br />
.<br />
acyl group<br />
• Covalently attached to Apo enzyme – binds<br />
an amide bond to ε-amino group of lysine,<br />
why it is also called lipoamid.<br />
•<br />
•<br />
•<br />
• Oxidation and decarboxylatio of a-ketoacids<br />
(pyruvate dehydrogenase, a-ketoglutarate<br />
dehydrogenase).<br />
• Antioxidant (reduced form is regenerated vit.<br />
C and vit. E).
Functions of Coenzymes<br />
• to prepare the active site for proper substrate binding and/or<br />
participate in catalysis<br />
• Because they are not destroyed during the reaction,<br />
coenzymes are only required in small quantities<br />
تلعب مرافقات االنزيمات عادة دور نواقل لإللكترونات و الذرات أو المجموعات الفعّالة ..................<br />
اشرح هذه العبارة باالمثلة )الرموز البنائية مطلوبة بالمعادالت<br />
-2<br />
)<br />
-1
Enzymes lower activation energy:<br />
All chemical reactions in body must be conducted at body temp.!!<br />
Enzymes accelerate reaction rates by forming<br />
transitional state having low activation energy.
How do enzymes lower activation energy ?<br />
Enzymes bind to reactant molecules and bring them<br />
together in best position for rx.
والدور الذي تقوم به اإلنزيماؤ هو اإلقال مل اقة التنشي الازمة<br />
للتااال ، هي اتمام التااال بأقل كمية مكلاة مل ال اقة.<br />
وتعتمد آلية امل االنزيماؤ باتصاله مل يال الموقع النش<br />
SITEبجزيء المادة الياضعة )مادة التااال( Substrateبحي يكول<br />
معقد اإلنزيم والمادة الياضعة<br />
اى يديل اإلنزيم مع مادة التااال في اتحاد كيميالي مكوناً مركباً م قتاً<br />
ينش بكمية ضليلة مل ال اقة الحرارة مثاً إذا ما قورنؤ بال اقة<br />
الازمة لتنشي مادة التااال ناسها في غياب اإلنزيم ، وبعد ذلك يتحلل هذا<br />
المركب الم قؤ إلى نواتج التااال وين لق اإلنزيم ليعيد ناس<br />
الدورة مع جزيء جديد مل مادة التااال.<br />
ACTIVE<br />
)<br />
.<br />
(<br />
)<br />
E + S<br />
(<br />
•<br />
•<br />
•
كيفية عمل اإلنزيم كحفاز –<br />
مثال آخر!
كيفية عمل اإلنزيم كحفاز –<br />
مثال آخر!
How do enzymes work?
أوال: •<br />
Two models for substrate binding<br />
فرضية القفل والمفتاح:<br />
Lock and key model of the active site<br />
وضعؤ هذه الارضية مل قبل اميل فيشر لتاسير اص االية األنزيماؤ<br />
حي افترض ال موقع االرتبا في األنزيم يشابه دور القال الذي ال ياتحه<br />
إال ماتاد ميصص له ين بق شكله الى مت لباؤ هذا القال<br />
وهذا ما ي دي إلى ال جزيلاؤ معينة فق تست يع االرتبا باإلنزيم في موقع<br />
ارتبا ه التااالي لتيضع للتااااؤ التي ينجزها األنزيم<br />
Emil Fischer (1890)
•<br />
•<br />
ثانيا:<br />
فرضية التالءم<br />
المحرض<br />
)نظرية<br />
التطابق المستحث<br />
:)<br />
Induced fit model of the active site<br />
-اقترح كوشالند فرضية معدلة عن فرضية القفل و المفتاح ,آخذا بعين االعتبار حركية<br />
الجزيئات البروتينية ، حيث افترض أن السالسل الببتيدية في موقع االرتباط تستطيع أن<br />
تغير مواقعها لتالءم ارتباط بعض األهداف، كما إن هذه السالسل الببتيدية تمخذ في شكلها<br />
.<br />
Daniel Koshland (1958)<br />
الجديد وضعية تسهل عملها التحفيزي مما يؤدي إلى إنجاز التفاعل الكيميائي المطلوب
MECHANISM OF ENZME ACTION<br />
Which substrate can bind to active site of enzyme sucrase?<br />
Sucrase<br />
Sucrose can bind to<br />
active site of sucrase<br />
Sucrose<br />
Maltose<br />
Enzymes<br />
have<br />
specific<br />
sites called<br />
active site<br />
which bind<br />
to specific<br />
substrates<br />
Maltose CANNOT bind to active site of<br />
sucrase
1- Fill the blank with the correct answer.<br />
1. A specific ______________ molecule arrives<br />
at the active site of the ______________ molecule.<br />
2. The substrate molecule binds to the active site of the<br />
enzyme to form an ______________.<br />
Product<br />
enzymesubstrate<br />
complex<br />
enzyme<br />
3. The enzyme is free to take another substrate molecule<br />
into its ______________ to catalyse another reaction.<br />
active site<br />
substrate<br />
4. ______________ molecules leave the active site of the<br />
enzyme.
Which of the following shows the characteristic of enzymes?<br />
A. Enzyme reaction is specific<br />
B. Enzyme reaction is influenced by pH<br />
C. Enzyme reaction is influence by temperature<br />
D. The structure of the enzyme change at the end of the<br />
reaction.
Match the enzymes with it function<br />
Protease<br />
Dissolve starch<br />
stains on cloth<br />
Amylase<br />
Ripening cheese<br />
Lipase<br />
Dissolve protein<br />
stains on cloth
4-Enzyme is used to wash away the blood stain on a<br />
shirt.<br />
Explain how the enzyme acts on the blood stain at a<br />
maximum rate.<br />
ANSWER :<br />
Blood is made up from proteins. Protease in<br />
detergent will break down protein into amino<br />
acids. This reaction occur effectively at 40 ºC<br />
which is optimum temperature for enzyme<br />
action.
التغير القياسي للطاقة الحرة<br />
هو الفرق بين طاقة المواد الداخلة في التفاعل وطاقة المواد الناتجة منه.<br />
طاقة التنشيط<br />
هي الطاقة الالزمة لبدء التفاعل حيث تنقل المواد المتفاعلة إلي مستوي<br />
طاقة يكفي لتحويل المواد المتفاعلة إلي نواتج مروراً بحالة إنتقالية مؤقتة<br />
هي الفرق بين مستوي الطاقة للمواد المتفاعلة ومستواها في المرحلة<br />
اإلنتقالية
الوحدة الدولية لقياس نشاط اإلنزيم: IU<br />
<br />
هي كمية اإلنزيم الالزمة لتحويل<br />
إلى نواتج عند درجة حرارة<br />
لإلنزيم.<br />
1<br />
30<br />
مول من المادة الداخلة<br />
درجة مئوية وعند الرقم<br />
في التفاعل في الدقيقة<br />
الهيدروجيني المناسب<br />
النشا النواي لإلنزيم<br />
ادد وحداؤ اإلنزيم الموجودة في الملليجرام بروتيل.<br />
• Turnover number:<br />
The “turnover number” is the number of substrate molecules<br />
converted into product by an enzyme molecule in a unit time<br />
when the enzyme is fully saturated.
.<br />
•<br />
•<br />
يمكن أن تقسم البروتينات االنزيمية إلى ثالث مجموعات رئيسية:<br />
أ -األنزيمات األحادية: (المؤلفة من سلسلة ببتيد عديد واحدة<br />
االنزيم ).ويطلق على هذه المجموعة االنزيمات الوحيدة<br />
تحوي المركز الفعال في<br />
Monomeric Enzymes<br />
ب •<br />
أي انها مؤلفة من تحت وحدة واحدة ال ترتبط بغيرها (مثل انزيمtrypsin)<br />
-األنزيمات المركبة<br />
Oligomeric Enzymes<br />
60<br />
وهي تلك التي تتألف مل ادد مل تحؤ الوحداؤ ,الحد األدنى اثنتال وقد يصل ادد تحؤ<br />
الوحداؤ إلى ترتب مع بعضها بشكل قوي لت لف الجزيء االنزيمي الاعال حيوياً.<br />
usually linked to each other by non covalent interactions and never by peptide bonds.
ج<br />
•<br />
-المعقدات متعددة األنزيمات<br />
هحسل مثال الى هذه المجمواة مل االنزيماؤ تلك المعقداؤ التي تشمل<br />
:<br />
–<br />
نازاة الهيدروجيل مل االحماض الاا<br />
البكتيريا واألنسجة الحيوانية<br />
كيتونية<br />
α- Keto acid degydrogenase<br />
Pyruvic dehydrogenase<br />
•<br />
في<br />
والى سبيل المثال فإل المعقد الم كسد لحمض البيروفيك<br />
المستيرج مل البكتيريا – Coli .Eوهو الذي يقوم بأكسدة حمض البيروفيك الى المشتق السيسيلي<br />
لمرافق االنزيم<br />
A) Aوثاني (Acetyl Co - اوكسيد الكربول<br />
•<br />
يتألف المعقد مل ثاثة انزيماؤ مرتب ة مع بعضها بالشكل الاراغي المناسب كما<br />
يتمكل كل انزيم مل القيام بالتااال االفرادي الذي يامسه ضمل التااال الكلي<br />
باإلضافة إلى معقداؤ التصنيع الحيوي لألحماض الدهنيةsyathetase<br />
في اليايا الحيوانية واليمالر<br />
.<br />
:<br />
(Fatty acid<br />
Multienzyme Complexes<br />
–<br />
وفيها يشترك عدد من االنزيمات في سلسلة متواصلة من التفاعالت لتحول مادة واحدة أو<br />
عدة مواد إلى نواتجها .<br />
-وهنا أيضاً نرى أن مجموعة االنزيمات في المعقد مترابطة مع بعضها بشكل قوي بحيث أن<br />
جميع المحاوالت التي تبذل لفصلها عن بعضها كانت تؤدي دائماً إلى فقدان المعقد لنشاطه<br />
الحيوي
تسمية اإلنزيمات أصبحت معقدة مع ازدياد اكتشاف العديد من اإلنزيمات المتخصصة<br />
وعندما اكتشفت اإلنزيمات كانت تسمى تبعا لمصدرها أو تبعا لطريقة استخالصها<br />
•<br />
•<br />
عموما تسمى اإلنزيمات بإضافة المقطع<br />
يز<br />
(( " "ase إلى اسم المركب اذي يعمل عليه<br />
((<br />
•<br />
• على سبيل المثال :<br />
• إنزيم اليورييز يحلل اليوريا.<br />
إنزيم السكريز يحلل المركب سكروز<br />
إلى جلوكوز وفركتوز<br />
) وهكذا<br />
(<br />
•<br />
ومن الممكن أيضا إضافة المقطع<br />
يز<br />
(( " ase"إلى اسم التفاعل وفي هذه الحالة يكون االسم معبرا<br />
((<br />
•<br />
عن مجموعة من اإلنزيمات ،<br />
فمثال إنزيمات البروتييز تحلل البروتين تحليال مائيا إلى أحماض امينية وأيضا إنزيمات األكسدة<br />
وهكذا. (( أكسديز )) واالختزال<br />
•
ومع اكتشاف العديد من اإلنزيمات في السنوات السابقة كانت الحاجة ملحة إلى<br />
طريقة أكثر دقة لتسمية اإلنزيمات<br />
وضع<br />
.<br />
ولقد تم ذلك في المؤتمر العالمي للكيمياء الحيوية الذي عقد عام 1961م حيث<br />
أعطى اسمان لكل إنزيم<br />
(<br />
االسم التصنيفى والرقم التقسيمى طبقا للجنة االنزيمات(:<br />
<br />
يكتب<br />
االنزيم مبتدئا<br />
بمادة التفاعل وآلية التفاعل ونوع<br />
التفاعل<br />
من االقسام الستة<br />
واالسم اآلخر هو عددي وهو رقم كودي لكل إنزيم)والرقم :<br />
التقسيمى(<br />
a Systematic Code number for each enzyme<br />
هذا الرقم مكون من 4<br />
أرقام.<br />
ويرمز له C] [ E .<br />
• قارن بين االسم التصنيفى والرقم التقسيمى فى تسمية االنزيمات.
على هذا األساس قسمت اإلنزيمات إلى 6<br />
أقسام رئيسية:<br />
:<br />
فالتقسيم<br />
الحديث<br />
لإلنزيمات<br />
يعتمد على عاملين<br />
•<br />
.<br />
أولهما طبيعة<br />
اإلنزيم يساعده الذي التفاعل<br />
–<br />
المقترح الرقمي النظام واآلخر<br />
الكيمياء مؤتمر بواسطة<br />
الحيوية سنة 1961<br />
–
Classification of enzymes<br />
Based on the type of reaction enzymes can be<br />
classified into SIX MAJOR TYPES<br />
1. Oxidoreductases- lactate dehydrogenase<br />
2. Transferases- glucokinase<br />
3. Hydrolases- chymotrypsin, G6Pase<br />
4. Lyases- fumarase<br />
5. Isomerases- phosphoglucoisomerase<br />
6. Ligases- Acyl CoA synthetase
EC Numbers<br />
• Enzyme Commission numbers represent classes of<br />
Functional Roles assigned by the International Union of<br />
Biochemistry and Molecular Biology. In particular, they<br />
represent functional roles performed by specific, known<br />
enzymes.
-Each enzyme is classified by a doping this system.<br />
-The enzyme ascorbic acid oxidase catalyzes the following reaction:<br />
االسم التصنيفى<br />
االرقم التصنيفى
Enzyme Nomenclature<br />
• 1.Common name(s)<br />
– Invertase, sucrase<br />
• 2.Systematic number<br />
– b-D- fructofuranoside fructohydrolase (E.C. 3.2.1.26)<br />
• 3.Recommended name<br />
– B - fructofuranosidase
1_مجموعة األكسدة واالختزال Oxidoreductases<br />
.<br />
بعمليات عالقة لها القسم هذا إنزيمات<br />
األكسدة<br />
واإلختزال<br />
الفسيولوجية<br />
لهذه مثال<br />
اإلنزيمات:<br />
include : dehydrogenase, oxidase, reductase and catalase<br />
Alcohol Dehydrogenase<br />
إنزيم األكسيديز.<br />
إنزيم البيروكسيديز<br />
-إنزيم الكتاليز.<br />
إنزيم ديهيدروجينيز الكحول.<br />
cytochrome c oxidase<br />
-ferroxidase
إنزيم الكتاليز( (Catalase<br />
Catalase (EC 1. 11.1.6)<br />
إلى مجمواة<br />
ينتمي هنزيم الكاتاليز<br />
هنزيماؤ األكسدة وااليتزال، ويعمل الى ش ر جزيء الماء<br />
السام بالنسبة لليايا الحية وفق المعادلة التالية<br />
:<br />
األوكسجيني ) 2 (H 2 O<br />
•<br />
اذكر الدور الذى تقوم به اثنين فقط من االنزيمات التالية<br />
إنزيم البيروكسيديز<br />
)بالمعادالت(:<br />
Catalase – β-amylase<br />
أ-
نتمي إنزيم البيروكسيديز (1.11.1.7 Peroxidase (EC<br />
أيضاً إلى<br />
إنزيمات األكسدة واالختزال، لكنه يعمل على أكسدة المادة العضوية عن<br />
طريق نزع الهيدروجين منها وذلك بوجود الماء األوكسجيني<br />
المعادلة التالية:<br />
) 2 ،(H 2 O وفق
2_مجموعة إنزيمات الناقلة<br />
Transferases<br />
•<br />
تحتوى على عدد كبير جدا من اإلنزيمات.تقوم بنقل مجموعة كيميائية من مادة هدف<br />
إلى<br />
1) Amino transferases<br />
2) Kinases , methyltransferases,<br />
3) Glycosyl transferases<br />
أخرى .<br />
مل همثلتها إنزيم الفوسفوريليز<br />
EC)الذي (2.4.1.1 Phosphorylase يعمل على ربط<br />
•<br />
الجلوكوز المفسفر بسلسلة النشا أو بوحدات الديكسترين Dextrins<br />
)مركبات<br />
مرحلية عديدة الجلوكوز ناجمة عن تفكك سالسل النشا الطويلة إلى سالسل أقصر(<br />
– وبالتالي استطالتها، أو يعمل عكسياً على فصل الجلوكوز منها وربطه بالفوسفات.
Amino Transferases (or Transaminase)
تشمل اإلنزيمات المسئولة عن التحلل المائي للروابط الموجودة فى المركبات العضوية<br />
المعقدة فى وجود الماء.<br />
من أمثلة إنزيمات اإلماهة إنزيم األنفرتيز )السكريز(<br />
الذي يعمل مع وجود الماء على فصل الرابطة الجليكوزيدية<br />
،(EC 3.2.1.26) Invertase<br />
(Glucose α 1-2<br />
Fructose)<br />
في جزيئات السكروز الثنائي )سكر المائدة( مؤدياً إلى تفكيكها إلى كل من<br />
الجلوكوز والفركتوز )سكاكر أحادية(، وفق ما يلي:<br />
اى يشمل إنزيمات الهضم مثل إنزيم األميليز الذي يحلل النشا و إنزيمات الليبيز و إنزيمات البروتييز.
تفكيك المركب ونشوء رابطة مزدوجة والتفاعالت العكسية لها.<br />
-هذه المجموعة تشمل جميع اإلنزيمات التي تعمل على نزع مجموعة كيميائية من<br />
مادة التفاعل) الهدف( دون إضافة الماء حيث يحل محل ذرات المجموعة المنزوعة<br />
رابطة مزدوجة مثل فصل مجموعة األمين في صورة أمونيا( انزيم األمونياالز(.<br />
(Aldolase)<br />
-<br />
الفركتوز 1،6<br />
من أشهر إنزيمات هذه المجموعة إنزيم األلدوليز الذي يفكك سكر<br />
ثنائى الفوسفات أثناء عملية التنفس إلى مركبين ثالثيين أحدهما<br />
يحتوى على رابطة ثنائية و هو الداى هيدروكسى أسيتون أمين و الثاني هو<br />
الفوسفوجليسرالديهيد<br />
•<br />
•
COOH<br />
CH-NH 2<br />
CH 2<br />
COOH<br />
أسبارتيك أمونياالز<br />
H<br />
HOOC<br />
C<br />
C<br />
COOH<br />
H<br />
+ NH 3<br />
حمض الفيوماريك<br />
حمض األسبارتيك<br />
CH 2 -O-P<br />
H<br />
H<br />
OH<br />
O<br />
CH 2 -O-P<br />
OH<br />
OH<br />
H<br />
األلدوالز<br />
CHO<br />
CHOH<br />
CH 2 -O-P<br />
CH 2 OH<br />
+ C O<br />
CH 2 -O-P<br />
فركتوز 6.1<br />
فوسفو حليسيرالدهيد<br />
ثنائي فوسفات<br />
فوسفو ثنائي هيدروكسي أسيتون 3<br />
E.C. 4.1.2.7 Ketose 1-Phosphate Aldehydelyase (Aldolase)<br />
66
The substrates bicarbonate and pyruvate are ligated to form<br />
a four-carbon (C 4 ) oxaloacetate
Dehydratases<br />
Fumarase reversibly converts fumarate to malate. It removes H 2 O<br />
in a dehydration reaction converting malate to fumarate
•<br />
•<br />
–<br />
–<br />
–<br />
ايسوميراز (يشير إلى االنزيم الذي يالمس عملية اعادة تنظيم داخل الجزيء نفسه وانتاج<br />
مركب آخر هو عبارة عن مماكب لألول:<br />
.ويمكن تقسيم هذه المجموعة كما يلي:<br />
أ Racemases -تالمس عملية تحويل مشابه ضوئي إلى آخر –جزئياً –إلنتاج مخلوط<br />
راسيمي.<br />
ب Epimerases -تالمس عملية تحويل مركب نشط ضوئياً إلى المشابه له.<br />
ج Cis – Trans Isomerase -تالمس عملية تحويل المشابه الهندسي<br />
وبالعكس.<br />
د Mutases -تالمس عملية نقل مجموعة فوسفات من ذرة إلى أخرى في نفس الجزيء.<br />
ه Aldo–Keto Isomerases -وهي التي تحول سكر الدهيدي (Aldose)إلى المشابه<br />
الكيتوني<br />
Epimer<br />
Cis – Trans<br />
(Ketose)<br />
–<br />
–<br />
5-إنزيماؤ التشكلIsomerizes
-Epimerases<br />
Isomerases that catalyze inversion at asymmetric<br />
carbon atoms
Phosphoglycerate Mutase<br />
Moves the phosphoryl group on 3PG from C 3 to C 2 position, yielding 2PG.<br />
Isomerase - EC 5.4.2.1<br />
Systematic Name: D-phosphoglycerate 2,3-phosphomutase
Conversion of glucose 6-phosphate to fructose 6-phosphate
ألدوز سيتوز إيزوميراز:<br />
يعمل هذا اإلنزيم على تحويل سكر األلدوز إلى سكر الكيتوز<br />
CHO<br />
CHOH<br />
CH 2 -O-P<br />
تريوز فوسفات إيزوميراز<br />
CH 2 OH<br />
C O<br />
CH 2 -O-P<br />
فوسفو ثنائي هدروكسي أسيتون<br />
3 فوسفو حليسير الدهيد<br />
trans<br />
cis<br />
مالييك (cis-trans)<br />
إيزوميراز:<br />
يعمل هذا اإلنزيم على تحويل الصيغة<br />
إلى الصيغة<br />
HOOC<br />
COOH<br />
مالييك<br />
(cis-trans) إيزوميراز<br />
H<br />
COOH<br />
H<br />
H<br />
HOOC<br />
H<br />
حمض الفيوماريك<br />
حمض المالييك<br />
73
6-المجموعة السادسة إنزيمات االرتباط Ligases<br />
تضم جميع اإلنزيمات التي تعمل على إنشاء رابطة جديدة بين مركبين مختلفين، وتعتمد في<br />
ذلك على الطاقة المستمدة من جزيئات الطاقة والتي أشهرها مركب أدينوسين ثالثي<br />
الفوسفات )ATP(<br />
المنطلقة<br />
الذي يساهم في إتمام العديد من التفاعالت الكيموحيوية من خالل الطاقة
THANK YOU ….
Difference between the coenzyme and<br />
prosthetic group<br />
• Coenzyme act as second substrate the enzyme<br />
reaction is completed coenzyme is transferred<br />
to another apoenzyme it regenerates when<br />
reacts with another substrate (coupled reaction).<br />
• Prosthetic group covalently bound to the enzyme<br />
regenerates in succession with two different<br />
substrates.
Coupling of reactions<br />
77 Biochemistry for medics<br />
11/5/2016
Change language