aaa.docx

Bioenergetyka
-Dla danego ukladu chemicznego, entropia jest miara nieuporządkowania jego cząsteczek czyli miara bezładu. Wyższy stopien nieuporządkowania oznacza wiec wyzsza entropie. W reakcjach syntezy na ogol entrapia maleje natomiast w reakcjach rozpadu rosnie. Zwiększenie entrapiiukladow podlegającym zmianom jest ogolnawlasciwoscia samorzutnie przebiegających procesow odbywających się przy stalej temp i cisnieniu.
-Reakcjom chemicznym towarzysza również zmiany w całkowitej energii układu (entalpii). Jeżeli zmiany wartości entalpii sa ujemne (deltaH<0) reakcje saegzotemiczne, a gdy deltaH>0 reakcjom towarzyszy pobieranie ciepla (endotermiczna). Efekt cieplny reakcj (zmiany entalpii) oblicza się z roznicyciepla spalania substratow i produktów.
-energia swobodna (entalpia swobodna, potencjal Gibbsa)-jest czescia całkowitej energii cząsteczek, która może być zamienna na prace.
Zmiana swobodnej energii deltaF w reakcjach to zmiana entalpii deltaH (całkowitej energii cieplnej) pomniejsza o zmiany entropii deltaS.  ∆F=∆H-T∆S
W reakcjach biochemicznych w oraganizmie stosuje się dla zmian energii wobodnej symbol ∆G zamiast ∆F.
Wartosci ∆G można obliczac z równania:  ∆G=-RTlnK+RTln[P]/[S]=-2,303RTlogK+2,303RTlog[P]/[S]
R-stala gazowa (8,317J/(mol*K),  T-temp bezwzgedna (K),  K-stala równowagi reakcji, P,S –stężenia prod i subst.
∆G=-5708logK+5708log[P]/[S]   - w temp 25C
warunki standardowe – temp. 25C, ciśnienie 0,1 MPa
-Zmiane energii swobonej uzyskana w warunkach standardowych oznacz się symbolem ∆G0. Określa ona maksymalna ilość użytecznej pracy (energii) jaka można  otrzymać w danej reakcji przy czym aktywności substratow i produktów rownesadmosci (1 mol/l). Wtedy ∆G0 = -2,303RTlogK=-5708logK   (w 25C)

-Rownanie Hilla: v/V=[S]n/(K’+[S]n ) lub v=V/(K’/[S]n+1)
w równaniu Hilla n oznacza ilość miejsc zdolnych do przyłączenia substratu czyli tzw. Wspolczynnik interakcji.
Wartosc K’ jest w pewnym sensie odpowiednikiem Km, ponieważ również odnosi się ona do [S], przy którym v=0,5V ([S]50) ale nie jest rowna temu stężeniu (w przeciswienstwie do Km). Wartość K’=[S]50 . Z rownanina Hilla wynika, ze szybkość v wzrata do potęgi n przy wzroście stężenia substratu (jeżeli stężenie substrtowsamale).

Kinetyka enzymatyczna
-Reakcje które sa bezpośrednie proporcjonalne do stężenia pojedynczego substratu sa nazywane reakcjami pierwszego rzedu [S-1]-jednostka stylych szybkości.
-Gdy reakcja obejmuje 2 substraty jest to reakcja dwuczosteczkowa lub reakcja drugiego rzedu [M-1 S-1]
-Reakcja pseudopierwszego rzedu-dwa substraty lecz B w nadmiarze a A w małych stęż.
Reakcja zerunkowegorzedu – gdy szybkość nie zależy od stezensubstartow reakcji.
- gdy[S],Km – r. pierwszego rzedu
- gdy [S]>Km – r. zerowego rzedu
-Szybkosc maksymalna Vmaxujawnia liczbeobrotow enzymu która stanowi liczbe cząsteczek substratu przekształconych w produkt przez czasteczke enzymu na jednostke czasu w warunkach pelnego wysycenia enzymu substratem. Jest ona rownastalej kinetycznej  kz zwanej także kkat .
-Stala szybkości kkat/Km jest miara wydajności katalitycznej gdyż obejmuje zarówno szybkosc katalizy = określonym substratem (kkat) jak i sile oddziaływania enzym-substart (Km).
-efekt Kirke przyciagajacesily elektrostatyczne scigajace substrat do miejsca aktywnego cząsteczki. Substraty i produkty sa uwiezione w ograniczonej objetosci kompleksu wieloenzymatycznego.
 

Reakcje wielosubstratowe
1.reakcje sekwencyjne – wszystkie substraty musza zwiazac się z enzymem przed uwolnieniem jakiegokolwiek produktu. Czyli tworzy się trojskladnikowy kompleks enzymu z dwoma substratami.
   - typ uporządkowany-substartywiaza się z enzymem w określonej sekwencji (np. dehydrogenaza mleczanowa)
   - typ przypadkowy –kolejnoscprzylaczaniasubstratow i uwalniania produktów jest przypadkowa (np. kinaza keratynowa)
2.reakcje podwojnego przeniesienia(ping-pong)- przynajmniej jeden z produktów jest uwalniany przed zwiazanienm wszystkich substratow przez enzym. Cecha wyrozniajaca te raeakcje jest obecność pośredniej formy enzymu z podstawiana grupa, formy, w której enzym jest czasowo zmodyfikowany. (np. aminotransferaza gr aminowej z asparaginianu na L-ketoglutaran.)

Kooperatywnosc, co zyskuje komorka?
Zwiaznaie tlenu w jednym miejscu cząsteczki (hemoglobiny) zwieksza prawdopodobieństwo ze tlen zwize się w pozostałych miejscach dotadniezajetych.. i na odwrot, uwolnienie tlenu z jednego miejsca ulatwia uwolnienie pozostałych cząsteczek tlenu.
Kooperatywne uwolnienie tlenu sprzyja pełniejszemu rozladunkowi tlenu w tkankach.
Kooperatyne wiązanie i uwalnianianie tlenu przez hemoglobinę pozwala jej dostarczyć prawie 10 razy więcej tlenu  porównaniu z mioglobina i ponad 1,7 razy więcej tlenu niż moglobydostatrczyc jakiekolwiek bialkodzialajace niekooperatywnie.
-model jednoprzejsciowy
-model sekwencyjny

Enzymy wplywaja tylko na szybkość reakcji . nie wplywaja na spontaniczność reakcji.
-zmiana energii swobodnej- dostarcza informacji o spontaniczności reakcji nie zas o jej szybkości. Gdy deltaG ma wartosc dodatnia reakcja może zajść tylko wtedy gdy nastapi dopływ energii swobodnej z zewnątrz. Jest to reakcja endotermiczna. Szybkosc reakcji zależy od swobodnej energii aktywacji (delatG≠) nie związanej z delta G reakcji.
-deltaG jest zmiana en.swobodnej w standardowych warunkach to znaczy gdy stężenie substratow i produktów sorowne 1 M. Reakcja chemiczna w której z substaratu tworzy się produkt przehcodzi przez stan przejściowy X ≠który ma energie swobodna wyzszazrwono od S jaki i P.
-energia swobodna (Gibbsa) aktywacji- czyli po prostu energia aktywacji symbolizowna przez deltaG≠jest roznica energii sowbodnej miedzy sanem przejściowym a substratem.
-miejsce aktywne- to obszar enzymu który najbardziej bezpośrednio obnizadelatG≠ reakcji co prowadzi do przyspieszenia reakcji
Miejsca aktwyne:
jest trojwymiarawa szczelina utworzona przez grupy pochodzące z roznych części sekwencji aminokwasowej.
Miejsce aktywne zajmuje stosunkowo malaczesccalkowietejobj enzymu.
Miejsca aktywne znajduja się w zaglebienach lub szczelinach niedostępnych dla wody, jeśli nie bierze udziału w reakcji. W wiązaniu substrtow z enzymami bierze udział wiele słabych oddzialywan.
Specyficznosc wiązania zależy od precyzyjnie określonego ulozeniaatomow w miejscu aktywnym.

Metoda Woolfa
[S]/v=(1/V)*[S] + (kM/V)

Metoda Hofstefee’a
v=V-Km*V/[S] = - Km-v/[S] + V

Jednostki enzymatyczne

-standardowa jednosta aktywności (U) –taka ilość enzymu która katalizuje przemianę jednego umola substratu w ciągu jednej minuty  temp 30C w optymalnych warunkach.
-katal (kat)-taka ilość enzymu która katalizuje przemianę 1 mola substratu w ciągu 1 sekundy w optymalnych warunkach.
1U = 1umol/min = 100nmol/60s = 16,67nmol/s = 16,67 nkat

Aktwnosc molekularana – okreslana jest iloscia cząsteczek substartuprzeksztalconych w ciągu 1 minuty przez 1 czasteczke enzymu (przy dostateczym stężeniu substratu). Można ja również okreslic jako liczbe podjednostek (U) na 1 umol enzymu. Aktywnosc molekularna to inaczej „liczba obrotow enzymu”.

Aktywnoscwlasciwa- okreslana liczba jednostek (U) na 1 mg bialka (umolerozlozonegosubstartu/min/mg bialka).

Inhibicja enzymatyczna

Każdą substancję, która zmniejsza szybkość reakcji katalizowanej przez enzym można

uważać za inhibitor. Hamowanie aktywności enzymów jest jednym z głównych sposobów

regulacji metabolizmu komórki i jedną z najważniejszych procedur diagnostycznych

stosowanych przez enzymologów. Analiza inhibicji enzymatycznej daje sugestie co do

specyficzności enzymów, budowy centrum aktywnego enzymu i kinetyki reakcji. W życiu

codziennym inhibitory enzymów spotykamy w postaci leków, antybiotyków, środków

konserwujących, toksyn i trucizn. Inhibitory działają na różne sposoby, poniżej omówimy

najprostsze przykłady mechanizmów inhibicji.

Inhibicja kompetycyjna

Inhibitor kompetycyjny (współzawodniczy) to substancja, która łączy się z wolnym

enzymem w sposób, który nie pozwala na związanie substratu przez cząsteczkę enzymu.

Oznacza to, że inhibitor i substrat wyłączają się wzajemnie, najczęściej z powodu

współzawodnictwa o to samo miejsce w cząsteczce enzymu. Inhibitor kompetycyjny może

być niemetabolizowalnym analogiem lub pochodną substratu, alternatywnym substratem lub

produktem reakcji. Klasycznym przykładem inhibitora współzawodniczego jest kwas

malonowy, który hamuje aktywność dehydrogenazy bursztynianowej (oksydoreduktaza

występująca w cykl Krebsa). Ponieważ kwas malonowy ma tylko jedną grupę metylenową to

nie może ulec reakcji utlenienia jak bursztynian. Może tylko połączyć się z enzymem w

kompleks

EI, a kompleks może zdysocjować do wolnych Ei I. Innym klasycznym

przykładem tego rodzaju inhibicji jest hamowanie przez amid kwasu sulfanilowego

biosyntezy kwasu foliowego z jego prekursora kwasu p-aminobezoesowego.

Istnieją przykłady inhibicji „współzawodniczej” powodowanej przez związki niepodobne

strukturalnie do substratów, jest to inhibicja zwrotna. Inhibitor (efektor, modulator, regulator)

łączy się z enzymem w miejscu innym niż centrum (miejsce aktywne). To połączenie

indukuje zmiany konformacji enzymu (w trzecio- lub czwartorzędowej jego strukturze) co

zniekształca miejsce wiązania substratu, a zatem uniemożliwia jego wiązanie.

Heksokinaza katalizuje powstawanie glukozo-6-fosforanu z glukozy i ATP. Hamowanie

tej reakcji przez fruktozę lub mannozę jest przykładem inhibicji kompetycyjnej przez

substraty alternatywne. Glukoza, fruktoza i mannoza są wszystkie substratami heksokinazy i

mogą przyłączać się do tego samego centrum aktywnego i być przemieniane w produkt

(heksozo-6-fosforan). W rezultacie fosforylacja każdej z tych heksoz jest hamowana przez

każdą z pozostałych dwóch.

Równanie na szybkość reakcji w obecności inhibitora kompetycyjnego na podstawie

założenia szybkiej równowagi ma postać przedstawioną poniżej:

v/vmax=[S]/[Ks(1+[I]/Ki) +[S]]

Taką samą postać równania otrzymamy na podstawie założenia stanu stacjonarnego, tylko żeKmzastąpi Ks.

Równanie na szybkości reakcji w obecności inhibitora kompetycyjnego w formie

odwrotnościowej (wykres Lineweavera-Burka) wygląda następująco (Kmw miejscu Ks):

1/v=Km/vmax*[Ks(1+[I]/Ki)*1/[S]+1/vmax

Inhibicja niekompetycyjna

S...