Ενότητα 3: Ένζυμα Γρηγόριος Διαμαντίδης, Καθηγητής Τμήμα Γεωπονίας Βιοχημεία Ενότητα 3: Ένζυμα Γρηγόριος Διαμαντίδης, Καθηγητής Τμήμα Γεωπονίας

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Ένζυμα

Περιεχόμενα ενότητας (1) Η έννοια του ενζύμου, του βιολογικού καταλύτη, και τα κυριότερα χαρακτηριστικά τους. Ενέργεια ενεργοποίησης. Ενεργό κέντρο. Έλεγχος της δράσης των ενζύμων. Αναστολείς ενζύμων. Χρήση των αναστολέων ενζύμων ως φυτοπροστατευτικών ουσιών.

Περιεχόμενα ενότητας (2) Τρόπος δράσης της ενδοτοξίνης του βακτηρίου Bacillus thuringiensis. Συμπαράγοντες. Συνένζυμα. Προσθετικές ομάδες. Σχέση βιταμινών και συμπαραγόντων. Βιταμίνες υδατοδιαλυτές και λιποδιαλυτές. Ο βιολογικός ρόλος των ανόργανων στοιχείων.

Περιεχόμενα ενότητας (3) Ο βιολογικός ρόλος του φωσφόρου. Ονοματολογία των ενζύμων. Αντιδράσεις που καταλύει: Η ακετυλοχολινεστεράση. Η πολυγαλακτουρονάση. Μια εστεράση. Μια οξειδοαναγωγάση. Μια γλυκοσιδάση. Μια πρωτεάση. Μια πεπτιδάση.

Σκοποί ενότητας Να κατανοήσουν οι εκπαιδευόμενοι την έννοια του βιολογικού καταλύτη, του ενζύμου και τα κυριότερα χαρακτηριστικά τους. Να εξηγηθούν οι όροι ενέργεια ενεργοποίησης και ενεργό κέντρο. Να περιγραφεί ο έλεγχος της δράσης των ενζύμων. Να γίνει κατανοητή η έννοια των αναστολέων των ενζύμων, καθώς και η πρακτική τους χρήση ως φυτοπροστατευτικές ουσίες. Να περιγραφεί ο τρόπος δράσης της ενδοτοξίνης του βακτηρίου Bacillus thuringiensis. Να αναλυθούν οι έννοιες: συμπαράγοντες, συνένζυμα, προσθετικές ομάδες και ο τρόπος δράσης τους. Να περιγραφεί η σχέση βιταμινών και συμπαραγόντων.

ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Κριτήριο ΙΙΙ: ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΕΝΖΥΜΑ (Βιολογικοί καταλύτες) ΟΡΜΟΝΕΣ (Ζωικές ορμόνες, π.χ., ινσουλίνη) ΑΠΟΘΗΣΑΥΡΙΣΤΙΚΕΣ (π.χ., πρωτεΐνες σπόρων, καζεΐνη γάλακτος) ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΥΛΙΚΩΝ (π.χ., αιμοσφαιρίνη, μυοσφαιρίνη) ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΜΥΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (συσταλτές πρωτεΐνες-πρωτεΐνες μυικού ιστού) ΔΟΜΙΚΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ (κυτταροσκελετός όλων των οργανισμών, ινώδεις πρωτεΐνες ζωικών οργανισμών) ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ (π.χ., αντισώματα) ΜΟΡΙΑΚΟΙ ΣΥΝΟΔΟΙ (π.χ., επιδιόρθωση πρωτεϊνών) ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ ΕΡΕΘΙΣΜΑΤΩΝ/ΜΥΝΗΜΑΤΩΝ

ΠΩΣ ΔΡΟΥΝ ΟΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ; ΠΩΣ ΔΡΟΥΝ ΤΑ ΕΝΖΥΜΑ; GrD

Όλα τα κύτταρα και όλοι οι οργανισμοί: ΕΙΝΑΙ ΑΝΟΙΧΤΕΣ ΧΗΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΠΟΥ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΣΕ ΗΠΙΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ, ΣΤΑΘΕΡΗ ΠΙΕΣΗ, ΕΛΑΦΡΩΣ ΑΛΚΑΛΙΚΕΣ ΤΙΜΕΣ pH και ΣΕ ΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ (=υψηλό φορτίο διαθέσιμων ηλεκτρονίων και πρωτονίων) και ΚΑΤΑΝΑΛΩΝΟΥΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ GrD

ΚΑΘΕ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ ΜΙΑΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΟΥΣΙΑΣ ΟΝΟΜΑΖΕΤΑΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ Α  Β ή Α + Β  Γ + Δ ΚΑΘΕ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ ΜΙΑΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΟΥΣΙΑΣ ΟΝΟΜΑΖΕΤΑΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ: ΜΕΤΑΒΑΣΗ ΕΝΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΠΟ ΜΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Α ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Β GrD

Α ΜΙΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΓΙΑ ΝΑ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΘΕΙ, ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΕΙΝΑΙ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΥΝΑΤΗ, ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΝΕΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Α Ενεργειακή στάθμη της ουσίας Α Ποσότητα της ενέργειας που απελευθερώνεται Β Ενεργειακή στάθμη της ουσίας Β GrD

Α  Β ή Α + Β  Γ + Δ ΚΑΠΟΙΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥΣ 25 C ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΓΡΗΓΟΡΑ, ΚΑΠΟΙΕΣ ΑΛΛΕΣ ΑΡΓΑ... GrD

Γλυκόζη + 6 Ο2  6 CO2 + 6 Η2Ο + ενέργεια GrD

Με τους καταλύτες που α) επιταχύνουν την ταχύτητα της αντίδρασης , β) παραμένουν ανέπαφοι μετά το τέλος της αντίδρασης, και γ) μπορούν να ξαναχρησιμοποιηθούν στην ίδια αντίδραση Με ποιο τρόπο είναι δυνατόν να επιταχυνθεί μια αντίδραση, δηλαδή να αυξηθεί η ταχύτητα πραγματοποίησής της; GrD

Α Β Α Β Ταχύτητα της αντίδρασης V=10- 3 s- 1 ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΧΩΡΙΣ ΚΑΤΑΛΥΤΗ Β Ταχύτητα της αντίδρασης V=10- 3 s- 1 ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΜΕ ΚΑΤΑΛΥΤΗ Α Β Ταχύτητα της αντίδρασης V=10 3 s- 1 GrD

Kσταθερά ισορροπίας =[Β]/[Α] ΑΡΑ Οι καταλύτες επιταχύνουν μια αντίδραση, αλλά δεν τροποποιούν την τελική, θερμοδυναμική, ισορροπία της αντίδρασης Kσταθερά ισορροπίας =[Β]/[Α] GrD

που θα βρεθούν οι κατάλληλοι καταλύτες; Στους οργανισμούς, τις ζώσες χημικές μηχανές, όλες οι χημικές αντιδράσεις πρέπει να πραγματοποιούνται γρήγορα... που θα βρεθούν οι κατάλληλοι καταλύτες; GrD

Οι οργανισμοί στα κύτταρά τους παράγουν τα ένζυμα Οι οργανισμοί στα κύτταρά τους παράγουν τα ένζυμα..., μοριακά εργαλεία που δρουν ως καταλύτες των χημικών τους αντιδράσεων... GrD

ΟΥΣΙΑ ΠΟΥ ΤΡΟΠΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΕΝΖΥΜΟ (μοριακό εργαλείο που δρα ως καταλύτης) ΟΥΣΙΑ ΠΟΥ ΤΡΟΠΟΠΟΙΕΙΤΑΙ (υπόστρωμα) GrD

ΤΑ ΕΝΖΥΜΑ ΕΙΝΑΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΙ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ GrD

Τα ένζυμα μειώνουν την απαιτούμενη ενέργεια ενεργοποίησης (πώς;) ΤΑ ΕΝΖΥΜΑΕΠΙΤΑΧΥΝΟΥΝ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΜΙΑΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΕΦΙΚΤΗΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ. ΤΑ ΕΝΖΥΜΑ ΔΕΝ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ. ΤΑ ΕΝΖΥΜΑ ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΝ ΑΝΕΠΑΦΑ ΜΕΤΑ ΤΟ ΤΕΛΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ Τα ένζυμα μειώνουν την απαιτούμενη ενέργεια ενεργοποίησης (πώς;) GrD

Α 25°C ΜΙΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΓΙΑ ΝΑ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΘΕΙ, ΠΡΕΠΕΙ ΤΑ ΑΝΤΙΔΡΩΝΤΑ ΝΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΘΟΥΝ 25°C Α Ενεργειακή στάθμη Ενέργεια ενεργοποίησης Α Β Χρόνος της αντίδρασης GrD

Α Α 25°C Α Με καταλύτη (ένζυμο) Ενέργεια ενεργοποίησης Χωρίς καταλύτη ενεργειακά επίπεδα Α Α Με καταλύτη (ένζυμο) Χωρίς καταλύτη Β Χρόνος της αντίδρασης GrD

ΔΙΟΤΙ ΤΑ ΕΝΖΥΜΑ ΜΕΙΩΝΟΥΝ ΤΗΝ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ 6. ΤΑ ΕΝΖΥΜΑ ΕΠΙΤΑΧΥΝΟΥΝ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΤΗΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ ΔΙΟΤΙ ΤΑ ΕΝΖΥΜΑ ΜΕΙΩΝΟΥΝ ΤΗΝ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ Πως τα καταφέρνουν; GrD

7. Σε μια περιοχή του ενζύμου διαμορφώνεται μια κοιλότητα... .............το ενεργό κέντρο Πλευρικές ομάδες (R) που οριοθετούν το ενεργό κέντρο Πολυπεπτιδική αλυσίδα GrD

στο ενεργό κέντρο συνδέεται...το υπόστρωμα υπόστρωμα, δηλαδή το μόριο που τροποποιείται, δηλαδή υπόκειται την καταλυτική δράση του ενζύμου GrD

υπόστρωμα Ενεργό κέντρο GrD

υπόστρωμα Ενεργό κέντρο GrD

GrD Σύμπλοκο ΕΝΖΥΜΟ-ΥΠΟΣΤΡΩΜΑ Συμπληρωματικότητα δομών μεταξύ του ενεργού κέντρου και του υποστρώματος GrD

ένζυμο Κλειδαριά κλειδί υπόστρωμα GrD

GrD

κάθε υπόστρωμα και διαφορετικό ενεργό κέντρο... Αρα, κάθε υπόστρωμα και διαφορετικό ενεργό κέντρο... Σύμπλοκο ΕΝΖΥΜΟ-ΥΠΟΣΤΡΩΜΑ Αρα, κάθε αντίδραση και διαφορετικό ένζυμο που δρα ως καταλύτης της αντίδρασης...

Το υπόστρωμα συνδέεται στο ενεργό κέντρο με ασθενείς δεσμούς GrD

ΤΑ ΕΝΖΥΜΑ ΕΙΝΑΙ ΠΡΟΙΚΙΣΜΕΝΑ ΜΕ ΤΗΝ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ: ΤΑ ΕΝΖΥΜΑ ΕΙΝΑΙ ΠΡΟΙΚΙΣΜΕΝΑ ΜΕ ΤΗΝ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗΣ ΑΛΛΑ ΜΟΡΙΑ ΜΕ ΤΗΝ ΙΔΙΑ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ: ΟΙ ΥΠΟΔΟΧΕΙΣ, ΤΑ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ ΟΙ ΛΕΚΤΙΝΕΣ GrD

S ES E E P E + S  ES  E + P GrD

ENZYMA ΚΑΙ ΣΥΜΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΕΝΖΥΜΩΝ Σελ.: 49-51

ΟΡΙΣΜΕΝΑ ΕΝΖΥΜΑ ΓΙΑ ΝΑ ΔΡΑΣΟΥΝ ΧΡΕΙΑΖΟΝΤΑΙ ΒΟΗΘΕΙΑ... ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΩΝ ΣΥΜΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ Σελ.: 66-73 GrD

άτομα ανόργανων στοιχείων ή ΣΥΜΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ: άτομα ανόργανων στοιχείων (π.χ, σίδηρος, χαλκός, σελήνιο, μαγγάνιο, κ.ά.) ή μόρια μικρής μοριακής μάζας που είναι απαραίτητα για τη βιολογική δράση του ενζύμου GrD

ΕΡΩΤΗΜΑ: ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΚΑΙ ΠΩΣ ΤΑ ΑΝΟΡΓΑΝΑ ΘΡΕΠΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ, ΟΠΩΣ π.χ., ο σίδηρος, ο χαλκός, ο ψευδάργυρος, το σελήνιο, ο φώσφορος, κ.ά. Σελ.: 70-73

Σίδηρος, Χαλκός, Μολυβδαίνιο, Μαγγάνιο, Μαγνήσιο και Σελήνιο Συστατικά ενζύμων ή προσθετικών ομάδων, π.χ., το μολυβδαίνιο (Μο) είναι συστατικό του ενζύμου νιτρική αναγωγάση και του ενζύμου νιτρογενάση Ψευδάργυρος Σωστή διαμόρφωση ενζύμων Βόριο Ενεργοποιητής ενζύμων σύνθεσης σακχάρων Κάλιο Ηλεκτρολύτης-ενεργοποιητής ενζύμων Ασβέστιο Ενδοκυτταρικός αγγελιοφόρος-διεγέρτης της μυικής σύσπασης Φώσφορος Διαχείριση ενέργειας-τροποποίηση δράσης πρωτεϊνών και ενζύμων - δόμηση οστών GrD

ΑΙΜΗ: προσθετική ομάδα πολλών ενζύμων, περιέχει σίδηρο (Fe+2) Σελ.: 87

Ο βιολογικός ρόλος του φωσφόρου: κινάση πρωτεϊνών Πρωτεΐνη + ΑΤΡ Πρωτεΐνη(+P) + ΑDΡ Ανενεργός πρωτεΐνη ενεργός πρωτεΐνη Ο βιολογικός ρόλος του φωσφόρου: 1. Μόνιμη τροποποίηση της διαμόρφωσης των πρωτεϊνών και έλεγχος μεταβολισμού

Ο βιολογικός ρόλος του φωσφόρου: 2. Διακίνηση ενέργειας Αδενίνη Φωσφορικές Ομάδες (τρεις) Ριβόζη ΑΤΡ: τριφωσφορική αδενοσίνη Ο βιολογικός ρόλος του φωσφόρου: 2. Διακίνηση ενέργειας

Ο βιολογικός ρόλος του φωσφόρου: 1-Ρ-γλυκόζη (ενεργοποιημένη γλυκόζη) Σελ.: 178-179 Ο βιολογικός ρόλος του φωσφόρου: 2. Διακίνηση ενέργειας

ΣΥΜΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΙΚΡΗΣ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΜΑΖΑΣ Προσθετικές ομάδες: μόρια που είναι ισχυρά συνδεδεμένα με την πρωτεΐνη Π.χ., η αίμη της αιμοσφαιρίνης Συνένζυμα: μόρια που δεν συνδέονται ισχυρά με την πρωτεΐνη/ένζυμο GrD

Φλαβινο-αδενινο-δινουκλεοτίδιο Μια προσθετική ομάδα Σελ.: 185-186 Φλαβινο-αδενινο-δινουκλεοτίδιο (FAD) GrD

Πως δρουν τα συνένζυμα (σε σύντμηση:Co); Σελ.: 67 Πως δρουν τα συνένζυμα (σε σύντμηση:Co); GrD

συνενζύμου: μεταφορά μιας χημικής ομάδας (Χ) από μια ουσία σε μια άλλη Ένα συνένζυμο (Co) δρα ως δεύτερο υπόστρωμα καθώς τροποποιείται σε μια αντίδραση (Co-X) και αναγεννιέται σε μια άλλη (Co) C o A - X B - X Δράση συνενζύμου: μεταφορά μιας χημικής ομάδας (Χ) από μια ουσία σε μια άλλη έ ν ζ υ μ ο Α έ ν ζ υ μ ο Β A C o - X B GrD

(μεταφορέας ηλεκτρονίων και πρωτονίων) Ένα συνένζυμο (οξειδωμένη μορφή του NAD) Νικοτιναμιδο-αδενινο-δινουκλεοτίδιο (NAD+) (μεταφορέας ηλεκτρονίων και πρωτονίων) GrD

(ανηγμένη μορφή του NAD) Νικοτιναμιδο-αδενινο-δινουκλεοτίδιο Ένα συνένζυμο (ανηγμένη μορφή του NAD) Νικοτιναμιδο-αδενινο-δινουκλεοτίδιο (NADΗ+Η+) GrD

Η δράση του NAD που δρα ως συνένζυμο στα οξειδοαναγωγικά ένζυμα ... Ένα παράδειγμα... Η δράση του NAD που δρα ως συνένζυμο στα οξειδοαναγωγικά ένζυμα ... Το NAD μεταφέρει δύο ηλεκτρόνια ( και δύο πρωτόνια) από ένα υπόστρωμα σε ένα άλλο... Για να γίνει αυτό πραγματοποιούνται δύο αντιδράσεις και συμμετέχουν δύο ένζυμα.. Στην 1η αντίδραση το NAD+ (οξειδωμένη μορφή) ανάγεται καθώς δέχεται τα δύο ηλεκτρόνια (NADΗ+Η+ μορφή) και στη 2η αντίδραση αναγεννάται η NAD+ μορφή του για να χρησιμοποιηθεί εκ νέου στην 1η αντίδραση... GrD

. Aαν Βαν Βοξειδ. Aοξειδ. 2Η+/e- 2Η+/e- NAD+ NAD+ NADΗ+Η+ NADΗ+Η+ 1η αντίδραση Ένζυμο (αναγωγάση) Ένζυμο (αφυδρογονάση) 2η αντίδραση NADΗ+Η+ NADΗ+Η+ Βοξειδ. Aοξειδ. 2Η+/e- 2e- GrD Σελ.: 183-185

Όλοι οι οργανισμοί συνθέτουν τους συμπαράγοντες που είναι απαραίτητοι; Διαπιστώσεις: Όλοι οι οργανισμοί συνθέτουν τα ένζυμά τους με βάση τις γενετικές τους πληροφορίες. Πολλά ένζυμα απαιτούν την βοήθεια των συμπαραγόντων για να δράσουν καταλυτικά. Ερώτημα: Όλοι οι οργανισμοί συνθέτουν τους συμπαράγοντες που είναι απαραίτητοι; GrD

ΟΧΙ, ορισμένοι ζωικοί οργανισμοί αδυνατούν να συνθέσουν τους απαραίτητους συμπαράγοντες και πρέπει να τους προμηθευτούν έτοιμους με τις τροφές, αυτοί οι συμπαράγοντες ονομάζονται ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ.

ΣΥΜΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ=ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ ΥΔΑΤΟΔΙΑΛΥΤΕΣ ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ Νιασίνη ή Β3 NAD & NADP Μεταφορά ηλεκτρονίων Ριβοφλαβίνη ή Β2 FAD & FMN Βιοτίνη ή Β7 Βιοτίνη Μεταφορά καρβοξυλίου Θειαμίνη ή Β1 Πυροφωσφορική θειαμίνη Μεταφορά αλδεϋδικών ομάδων GrD

Βιταμίνη C Ασκορβικό οξύ Φολικό ή φυλλικό οξύ Τετραϋδρο- φυλλικό οξύ ΥΔΑΤΟΔΙΑΛΥΤΕΣ ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ Βιταμίνη C Ασκορβικό οξύ Αντιδράσεις υδροξυλίωσης Φολικό ή φυλλικό οξύ Τετραϋδρο- φυλλικό οξύ Μεταφορά ομάδων με ένα άτομο άνθρακα Κυανοκοβαλαμίνη ή Β12 Συνένζυμο Β12 Ισομερείωση Παντοθενικό οξύ ή Β5 Συνένζυμο Α Μεταφορά ακετυλίων και ακυλίων GrD

Ισομερή Τοκοφερολών και Τοκοτριενολών ΛΙΠΟΔΙΑΛΥΤΕΣ ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ Βιταμίνη Α Ρετινάλη και Ρετινοϊκό οξύ Οραση, δέρμα, διαφοροποίηση ιστών Βιταμίνη Ε Ισομερή Τοκοφερολών και Τοκοτριενολών Αντιοξειδωτική προστασία μεμβρανών Βιταμίνη Κ Μενακινόνη Πήξη του αίματος Βιταμίνη D Διυδροξυχολι-καλσιφερόλη (D3) Μεταβολισμός ασβεστίου και φωσφόρου GrD

ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΕΝΖΥΜΩΝ όνομα υποστρώματος + κατάληξη -άση πεψίνη-τρυψίνη-διαστάση=ιστορικά ονόματα Ι. ΚΟΙΝΟ ΟΝΟΜΑ όνομα υποστρώματος + κατάληξη -άση π.χ. Ουρε-άση=ένζυμο που υδρολύει την ουρία Π.χ. πρωτε-άση: ένζυμο που υδρολύει πρωτεϊνες GrD Σελ.: 57-61

όνομα υποστρώματος + τύπος της αντίδρασης + -άση ΙΙ. ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΟ ΟΝΟΜΑ όνομα υποστρώματος + τύπος της αντίδρασης + -άση π.χ., L-γαλακτικό οξύ-NAD αφυδρογονάση GrD

όνομα υποστρώματος + τύπος της αντίδρασης + -άση ΙΙ. ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΟ ΟΝΟΜΑ όνομα υποστρώματος + τύπος της αντίδρασης + -άση NO2- (νιτρώδες ιόν) NO3- (νιτρικό ιόν) 6e- 2e- Νιτρωδο- αναγωγάση Νιτρική αναγωγάση NΗ4+ (αμμωνιακό ιόν) NO2- (νιτρώδες ιόν)

τύπος της αντίδρασης + -άση + όνομα υποστρώματος ΙΙ. ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΟ ΟΝΟΜΑ τύπος της αντίδρασης + -άση + όνομα υποστρώματος

ΙΙΙ. ΚΩΔΙΚΟΣ ΑΡΙΘΜΟΣ (E.C.) π.χ. για τη γαλακτική αφυδρογονάση Ομάδα ενζύμου GrD

Οξειδοαναγωγικά ένζυμα Π.χ., υδροξυλάσες, οξυγονάσες, οξειδάσες, υπεροξειδάσες, καταλάσες Υδρολυτικά ένζυμα Π.χ., εστεράσες (λιπάσες, φωσφατάσες, ακετυλοχολινεστεράση, νουκλεάσες, περιοριστικά ένζυμα, πηκτινοεστεράσες, γλυκοσιδάσες, πρωτεάσες) GrD

Τα ένζυμα: βιολογικοί καταλύτες όλων των αντιδράσεων των οργανισμών. Μεταβολισμός: το σύνολο των χημικών αντιδράσεων ενός οργανισμού. ΑΡΑ: εάν ελεγχθεί η δράση των ενζύμων θα ελεγχθεί και ο μεταβολισμός.

ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ ΣΥΝΕΠΑΓΕΤΑΙ ΕΛΕΓΧΟ ΤΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ ΕΙΝΑΙ ΔΥΝΑΤΟΝ ΝΑ ΕΛΕΓΧΘΕΙ Η ΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ; ΠΩΣ ΕΛΕΓΧΕΤΑΙ Η ΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ; ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ ΣΥΝΕΠΑΓΕΤΑΙ ΕΛΕΓΧΟ ΤΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ GrD

ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ ΚΑΙ ΓΕΝΙΚΟΤΕΡΑ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Τροποποιητές (θετικοί ή αρνητικοί) pH και Θερμοκρασία Συμπαράγοντες Υποστρώματα και προϊόντα Προσθήκη ή αφαίρεση χημικών ομάδων 1 Έλεγχος της δράσης 2 Ωρίμανση μορίου (π.χ. απομάκρυνση τμήματος πολυπεπτιδικής αλυσίδας) Σύνθεση νέων μορίων (έλεγχος της μεταγραφής και της μετάφρασης) Καταστροφή ενζύμου Έλεγχος της ποσότητας GrD

Ωρίμανση μορίου ... τροποποίηση μετά τη σύνθεσή του GrD

Έλεγχος της ταχύτητας μιας ενζυμικής αντίδρασης από τη συγκέντρωση του υποστρώματος GrD

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ 2/5/2018 GrD

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ pH ΣΤΗ ΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ GrD

ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ... ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΤΩΝ ΑΝΑΣΤΟΛΕΩΝ... ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΦΑΡΜΑΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΤΟΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ από τα σημαντικότερα επιτεύγματα του ανθρώπου … GrD

ΑΡΝΗΤΙΚΟΙ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΤΕΣ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΤΕΣ ΕΝΖΥΜΩΝ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΤΕΣ ή ΘΕΤΙΚΟΙ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΤΕΣ ΑΝΑΣΤΟΛΕΙΣ ή ΠΑΡΕΜΠΟΔΙΣΤΕΣ ή ΑΡΝΗΤΙΚΟΙ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΤΕΣ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗ ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΤΟ ENZYMO ΜΟΝΙΜΗ ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΤΟ ΕΝΖΥΜΟ (δηλητήρια) 2/5/2018 GrD

Κάθε μόριο με δομική ομοιότητα με το υπόστρωμα είναι ένας πιθανός τροποποιητής της δράσης του ενζύμου υπόστρωμα αναστολέας ΕΝΖΥΜΟ παρα-άμινο βενζοϊκό οξύ σουλφαμίδη (σουλφαμιδόσκονη) φολικό οξύ GrD

αναστολέας ενός ενζύμου... Η ασπιρίνη... αναστολέας ενός ενζύμου... μιας μεταβολικής οδού στην οποία με πρώτη ύλη το αραχιδονικό οξύ (ω6 οξύ) παράγονται τοπικές ορμόνες, όπως οι θρομβοξάνες που προκαλούν την πήξη του αίματος, οι προσταγλανδίνες που αυξάνουν την ένταση της αίσθησης του πόνου, κ.ά. GrD

ΘΡΟΜΒΟΞΑΝΕΣ: θρόμβωση του αίματος Ένζυμο: κυκλο-οξυγονάση ΘΡΟΜΒΟΞΑΝΕΣ: θρόμβωση του αίματος ΠΡΟΣΤΑΓΛΑΝΔΙΝΕΣ: φλεγμονές, πυρετός, ένταση της αίσθησης του πόνου, υπερέκκριση γαστρικών υγρών GrD

Η δράση της ασπιρίνης: αναστολέας του ενζύμου κυκλο-οξυγονάση GrD Κυκλο-οξυγοναση Η δράση της ασπιρίνης: αναστολέας του ενζύμου κυκλο-οξυγονάση Πλευρική ομάδα R της σερίνης (υπεύθυνη ομάδα για την καταλυτική δράση του ενζύμου) Ενεργό κέντρο (συνδέεται το αραχιδονικό οξύ) Ακετυλίωση σερίνης Κυκλο-οξυγοναση αδρανοποίηση του ενζύμου

ασπιρίνη Ασπιρίνη: δράση αναλγητική, αντιπυρετική, αντιθρομβωτική Ένζυμο: κυκλο-οξυγονάση ασπιρίνη Ασπιρίνη: δράση αναλγητική, αντιπυρετική, αντιθρομβωτική ΘΡΟΜΒΟΞΑΝΕΣ: θρόμβωση του αίματος ΠΡΟΣΤΑΓΛΑΝΔΙΝΕΣ: φλεγμονές, πυρετός, ένταση της αίσθησης του πόνου, υπερέκκριση γαστρικών υγρών GrD

Το ζιζανιοκτόνο ευρέως φάσματος Roundap GrD

Μεταβολική οδός σύνθεσης των αρωματικών αμινοξέων στα φυτά (οδός φαινυλοπροπανοειδών) GrD

αναστολή GrD

Άρα με το γλυφοζικό οξύ αναστέλλεται η μεταβολική οδός σύνθεσης των αρωματικών αμινοξέων (οδός των φαινυλοπροπανοειδών) και έτσι τα φυτά δεν μπορούν να συνθέσουν τις πρωτεΐνες τους αλλά ούτε και λιγνίνη... GrD

Οργανοφωσφορικές ουσίες: Ισχυρά δηλητήρια...μόνιμοι αναστολείς ενζύμων του νευρικού συστήματος... Οι νευροτοξικές ουσίες... Πως λειτουργεί το νευρικό μας σύστημα; Το νευρικό σύστημα των εντόμων; Τι είναι ένα νευρικό κύτταρο, τι είναι μια σύναψη; Ένας νευροδιαβιβαστής; GrD

Από τι αποτελείται ο εγκέφαλός μας και συνολικά το νευρικό μας σύστημα;

Σύναψη μεταξύ δύο νευρικών κυττάρων Νευρικό κύτταρο δενδρίτες Σώμα κυττάρου Σύναψη μεταξύ δύο νευρικών κυττάρων άξονας δενδρίτες άξονας Σώμα κυττάρου GrD

Η σύναψη μεταξύ δύο νευρικών κυττάρων Πως μεταφέρεται μια νευρική διέγερση από ένα νευρικό κύτταρο στο άλλο; Η σύναψη μεταξύ δύο νευρικών κυττάρων

Ακετυλοχολίνη που συνδέεται σε έναν υποδοχέα Η μεταγωγή σήματος από ένα νευρικό κύτταρο σε ένα άλλο επιτυγχάνεται με τη διαμεσολάβηση ενός νευροδιαβιβαστή, όπως η ακετυλο-χολίνη, που απελευθερώνεται στις συνάψεις Ακετυλοχολίνη που συνδέεται σε έναν υποδοχέα ακετυλοχολίνη Η ακετυλο-χολίνη απελευθερώνεται από το ένα κύτταρο και δεσμεύεται στους υποδοχείς του άλλου κυττάρου... GrD

Ένζυμο που διασπά την ακετυλοχολίνη, η ακετυλοχολινεστεράση Η ακετυλοχολινεστεράση είναι απολύτως απαραίτητη προκειμένου να διασπαστεί η ακετυλοχολίνη, να απελευθερωθούν οι υποδοχείς ώστε να δεχτούν νέο σήμα... GrD

Η ακετυλοχολινεστεράση διασπά την ακετυλοχολίνη σε οξικό οξύ και σε χολίνη.... Στο ενεργό κέντρο του ενζύμου απαντά η πλευρική ομάδα του αμινοξέος σερίνη... Ενεργό κέντρο χολινεστεράσης GrD

χολινεστεράση χολινεστεράση Ενεργός μορφή ενζύμου Στο υδροξύλιο της σερίνης συνδέονται με ομοιοπολικό δεσμό ουσίες που μοιάζουν με το φθοριο-φωσφο-ισοπροπύλιο (οι οργανοφωσφορικές ουσίες) ... χολινεστεράση χολινεστεράση ...στο ενεργό κέντρο δεν μπορεί να συνδεθεί η ακετυλοχολίνη, το ένζυμο ανενεργοποιείται και μαζί με αυτό και το νευρικό σύστημα... Ανενεργός μορφή ενζύμου GrD

Και η νέα εποχή της φυτοπροστασίας...

Η Bt-δ-ενδοτοξίνη, πρωτεΐνη του βακτηρίου Bacillus thuringiensis GrD

Μια σκέψη ... Αφού η Bt-δ-ενδοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη (άρα στο γονιδίωμα του βακτηρίου απαντά ένα γονίδιο που κωδικοποιεί αυτή την πρωτεΐνη) και προστατεύει τα φυτά από τα έντομα δεν θα ήταν καλλίτερα να «αναγκάσουμε» τα ίδια τα φυτά να παράγουν μονίμως αυτή την πρωτεΐνη .... εισάγοντας στο γονιδίωμα των φυτών το γονίδιο της ενδοτοξίνης του βακτηρίου; GrD

γενετικώς τροποποιημένοι οργανισμοί Bt-φυτά: γενετικώς τροποποιημένοι οργανισμοί «εμπλουτισμένοι» με το γονίδιο της ενδοτοξίνης GrD

Είστε υπέρ ή κατά της χρήσης γενετικώς τροποποιημένων οργανισμών; Σε κάθε περίπτωση η κάθε «θέση» πρέπει να βασίζεται στη γνώση του τι πραγματικά είναι ένας «γενετικώς τροποποιημένος οργανισμός» GrD

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (1/6) Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες Σχήμα 1: Ενεργό κέντρο του ενζύμου. Γρ. Διαμαντίδης. Σχήμα 2-3: Υπόστρωμα και ενεργό κέντρο του ενζύμου. Γρ. Διαμαντίδης.. Σχήμα 4: Σύμπλοκο ένζυμο-υπόστρωμα. Γρ. Διαμαντίδης. Σχήμα 5: Ένζυμο: κλειδαριά, υπόστρωμα: κλειδί. Γρ. Διαμαντίδης. Σχήμα 6: Σχηματική απεικόνιση ενζύμου. Γρ. Διαμαντίδης. Σχήμα 7: ΑΤΡ. Γρ. Διαμαντίδης.

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (2/6) Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνα 1: Νεογέννητα σκυλάκια. Φωτογραφικό αρχείο Γρ. Διαμαντίδη. Εικόνα 2: Το ένζυμο ως μοριακό εργαλείο που δρα ως καταλύτης. Φωτογραφικό αρχείο Γρ. Διαμαντίδη. Εικόνα 3: Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες και παράγονται στα κύτταρα. http://slideplayer.es/slide/161739/ Εικόνα 4: Κλειδί-κλειδαριά: Ένζυμο: κλειδαριά, υπόστρωμα: κλειδί. Φωτογραφικό αρχείο Γρ. Διαμαντίδη. Εικόνα 5: Επαγωγική προσαρμογή της γλυκόζης. http://es.slideshare.net/guestc7ab21/clase-ch Εικόνα 6: Πολυπεπτιδική αλυσίδα. Επεξεργασία Γρ. Διαμαντίδης.

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (3/6) Εικόνα 7: Χημική δομή σεληνοκυστεΐνης. https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Protein_function/He me_group/Myoglobin Εικόνα 8: Φωσφορυλίωση. Επεξεργασία Γρ. Διαμαντίδης (Biovia draw). Εικόνα 9: Ένζυμα. Γρ. Διαμαντίδης. Εικόνα 10: Πεψιγόνο προένζυμο και πεψίνη. http://www.sciencephoto.com/media/6167/view Εικόνα 11: Ζιζανιοκτόνο Roundup. http://www.roundup.com/smg/gosite/RUP/home Εικόνα 12-13: Ανθρώπινος εγκέφαλος. http://bitacoramedica.com/epilepsia- tardia-secundaria-a-cirugia-abierta-por-hemorragia-aracnoidea-de-origen- aneurismatico-2/, https://www.psychologytoday.com/blog/the-athletes- way/201310/video-gaming-can-increase-brain-size-and-connectivity Εικόνα 14: Εγκεφαλικά κύτταρα. https://www.nasw.org/article/bread-brain-yeast- cells-help-fight-neurodegenerative-diseases

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (4/6) Εικόνα 15: Σύναψη μεταξύ δύο νευρικών κυττάρων. http://tinkturedrsulca.com/2014/02/07/navike/ Εικόνα 16: Συναπτικά κυστίδια. http://slideplayer.gr/slide/8427302/ Εικόνα 17: Δομή σύναψης. http://slideplayer.gr/slide/5999286/ Εικόνα 18: Καλλιέργειες κηπευτικών. Φωτογραφικό αρχείο Γρ. Διαμαντίδη. Εικόνα 19: Φυτοπροστατευτικό σκεύασμα που περιέχει το βακτήριο Bacillus thuringiensis. http://www.gr.all.biz/en/pesticides-herbicides- bgc352 Εικόνα 20: Η Bt-δ-ενδοτοξίνη, πρωτεΐνη του βακτηρίου Bacillus thuringiensis. Επεξεργασία Γρ. Διαμαντίδης.

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (5/6) Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Πίνακες: Πίνακας 1: Υδατοδιαλυτές βιταμίνες. Αρχείο δεδομένων Γρ. Διαμαντίδη. Πίνακας 2: Λιποδιαλυτές βιταμίνες. Αρχείο δεδομένων Γρ. Διαμαντίδη.

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (6/6) Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Διαγράμματα: Διάγραμμα 1: Μια αντίδραση για να πραγματοποιηθεί πρέπει τα αντιδρώντα να ενεργοποιηθούν. Αρχείο δεδομένων Γρ. Διαμαντίδη. Διάγραμμα 2: Έλεγχος της ταχύτητας μιας ενζυμικής αντίδρασης από τη συγκέντρωση του υποστρώματος. Αρχείο δεδομένων Γρ. Διαμαντίδη. Διάγραμμα 3: Επίδραση της θερμοκρασίας στη δράση των ενζύμων. Αρχείο δεδομένων Γρ. Διαμαντίδη. Διάγραμμα 4: Επίδραση του pH στη δράση των ενζύμων. Αρχείο δεδομένων Γρ. Διαμαντίδη.

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Γρηγόριος Διαμαντίδης. «Βιοχημεία. Ένζυμα». Έκδοση: 1.0. Θεσσαλονίκη 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://opencourses.auth.gr/courses/OCRS508/.

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά - Παρόμοια Διανομή [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. [1] http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

Επεξεργασία: Χρυσάνθη Χαρατσάρη Θεσσαλονίκη, Εαρινό εξάμηνο 2014-2015 Τέλος ενότητας Επεξεργασία: Χρυσάνθη Χαρατσάρη Θεσσαλονίκη, Εαρινό εξάμηνο 2014-2015

Σημειωματα

Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.