Informatie

2.7.2: Enzym-actieve site en substraatspecificiteit - biologie


Enzymen katalyseren chemische reacties door de barrières voor activeringsenergie te verlagen en substraatmoleculen om te zetten in producten.

leerdoelen

  • Beschrijf modellen van substraatbinding aan de actieve plaats van een enzym.

Belangrijkste punten

  • De actieve plaats van het enzym bindt aan het substraat.
  • Het verhogen van de temperatuur verhoogt in het algemeen de snelheid van een reactie, maar dramatische veranderingen in temperatuur en pH kunnen een enzym denatureren, waardoor zijn werking als katalysator teniet wordt gedaan.
  • Het model voor geïnduceerde pasvorm stelt dat een substraat zich bindt aan een actieve plaats en beide lichtjes van vorm veranderen, waardoor een ideale pasvorm voor katalyse ontstaat.
  • Wanneer een enzym zijn substraat bindt, vormt het een enzym-substraatcomplex.
  • Enzymen bevorderen chemische reacties door substraten in een optimale oriëntatie bij elkaar te brengen, waardoor een ideale chemische omgeving wordt gecreëerd om de reactie te laten plaatsvinden.
  • Het enzym zal altijd terugkeren naar zijn oorspronkelijke staat aan het einde van de reactie.

Sleutelbegrippen

  • substraat: Een reactant in een chemische reactie wordt een substraat genoemd als er een enzym op inwerkt.
  • geïnduceerde fit: stelt voor dat de initiële interactie tussen enzym en substraat relatief zwak is, maar dat deze zwakke interacties snel conformationele veranderingen in het enzym induceren die de binding versterken.
  • actieve site: De actieve plaats is het deel van een enzym waaraan substraten binden en waar een reactie wordt gekatalyseerd.

Enzym Active Site en substraatspecificiteit

Enzymen binden met chemische reactanten die substraten worden genoemd. Er kunnen een of meer substraten zijn voor elk type enzym, afhankelijk van de specifieke chemische reactie. Bij sommige reacties wordt een substraat met één reagens afgebroken tot meerdere producten. In andere kunnen twee substraten samenkomen om één groter molecuul te creëren. Twee reactanten kunnen ook een reactie binnengaan, beide worden gemodificeerd en de reactie verlaten als twee producten.

De actieve plaats van het enzym bindt aan het substraat. Aangezien enzymen eiwitten zijn, is deze site samengesteld uit een unieke combinatie van aminozuurresiduen (zijketens of R-groepen). Elke aminozuurrest kan groot of klein zijn; zwak zuur of basisch; hydrofiel of hydrofoob; en positief geladen, negatief geladen of neutraal. De posities, sequenties, structuren en eigenschappen van deze residuen creëren een zeer specifieke chemische omgeving binnen de actieve plaats. Een specifiek chemisch substraat past bij deze site als een puzzelstukje en maakt het enzym specifiek voor zijn substraat.

Actieve locaties en omgevingsomstandigheden

Omgevingsomstandigheden kunnen de actieve plaats van een enzym beïnvloeden en daarmee de snelheid waarmee een chemische reactie kan verlopen. Het verhogen van de omgevingstemperatuur verhoogt over het algemeen de reactiesnelheid omdat de moleculen sneller bewegen en meer kans hebben om met elkaar in contact te komen.

Het verhogen of verlagen van de temperatuur buiten een optimaal bereik kan echter de chemische bindingen binnen het enzym beïnvloeden en zijn vorm veranderen. Als het enzym van vorm verandert, bindt de actieve plaats mogelijk niet langer aan het juiste substraat en neemt de reactiesnelheid af. Dramatische veranderingen in de temperatuur en pH zullen er uiteindelijk toe leiden dat enzymen denatureren.

Geïnduceerde pasvorm en enzymfunctie

Vele jaren dachten wetenschappers dat enzym-substraatbinding op een eenvoudige "lock-and-key"-manier plaatsvond. Dit model beweerde dat het enzym en het substraat in één onmiddellijke stap perfect bij elkaar passen. Huidig ​​​​onderzoek ondersteunt echter een meer verfijnde kijk die geïnduceerde fit wordt genoemd. Naarmate het enzym en het substraat samenkomen, veroorzaakt hun interactie een milde verschuiving in de structuur van het enzym die een ideale binding tussen het enzym en het substraat bevestigt. Deze dynamische binding maximaliseert het vermogen van het enzym om zijn reactie te katalyseren.

Enzym-substraatcomplex

Wanneer een enzym zijn substraat bindt, vormt het een enzym-substraatcomplex. Dit complex verlaagt de activeringsenergie van de reactie en bevordert de snelle voortgang door bepaalde ionen of chemische groepen te verschaffen die feitelijk covalente bindingen met moleculen vormen als een noodzakelijke stap van het reactieproces. Enzymen bevorderen ook chemische reacties door substraten in een optimale oriëntatie bij elkaar te brengen, waarbij de atomen en bindingen van het ene molecuul op één lijn worden gebracht met de atomen en bindingen van het andere molecuul. Dit kan de substraatmoleculen vervormen en het verbreken van de binding vergemakkelijken. De actieve plaats van een enzym creëert ook een ideale omgeving, zoals een licht zure of niet-polaire omgeving, om de reactie te laten plaatsvinden. Het enzym zal altijd terugkeren naar zijn oorspronkelijke staat aan het einde van de reactie. Een van de belangrijke eigenschappen van enzymen is dat ze uiteindelijk onveranderd blijven door de reacties die ze katalyseren. Nadat een enzym klaar is met het katalyseren van een reactie, geeft het zijn producten (substraten) vrij.


2.7.2: Enzym-actieve site en substraatspecificiteit - biologie

Enzymen katalyseren chemische reacties door de barrières voor activeringsenergie te verlagen en substraatmoleculen om te zetten in producten.

Leerdoelen

Beschrijf modellen van substraatbinding aan de actieve plaats van een enzym.

Belangrijkste leerpunten

Belangrijkste punten

  • De actieve plaats van het enzym bindt zich aan het substraat.
  • Het verhogen van de temperatuur verhoogt in het algemeen de snelheid van een reactie, maar dramatische veranderingen in temperatuur en pH kunnen een enzym denatureren, waardoor zijn werking als katalysator teniet wordt gedaan.
  • Het model voor geïnduceerde fit stelt dat een substraat zich bindt aan een actieve plaats en beide lichtjes van vorm veranderen, waardoor een ideale pasvorm voor katalyse ontstaat.
  • Wanneer een enzym zijn substraat bindt, vormt het een enzym-substraatcomplex.
  • Enzymen bevorderen chemische reacties door substraten in een optimale oriëntatie bij elkaar te brengen, waardoor een ideale chemische omgeving wordt gecreëerd om de reactie te laten plaatsvinden.
  • Het enzym zal altijd terugkeren naar zijn oorspronkelijke staat aan het einde van de reactie.

Sleutelbegrippen

  • substraat: Een reactant in een chemische reactie wordt een substraat genoemd als er een enzym op inwerkt.
  • geïnduceerde fit: Stelt voor dat de initiële interactie tussen enzym en substraat relatief zwak is, maar dat deze zwakke interacties snel conformationele veranderingen in het enzym induceren die de binding versterken.
  • actieve site: De actieve plaats is het deel van een enzym waaraan substraten binden en waar een reactie wordt gekatalyseerd.

Enzym Active Site en substraatspecificiteit

Enzymen binden met chemische reactanten die substraten worden genoemd. Er kunnen een of meer substraten zijn voor elk type enzym, afhankelijk van de specifieke chemische reactie. Bij sommige reacties wordt een substraat met één reagens afgebroken tot meerdere producten. In andere kunnen twee substraten samenkomen om één groter molecuul te creëren. Twee reactanten kunnen ook een reactie binnengaan, beide worden gemodificeerd en de reactie verlaten als twee producten.

De actieve plaats van het enzym bindt zich aan het substraat. Aangezien enzymen eiwitten zijn, is deze site samengesteld uit een unieke combinatie van aminozuurresiduen (zijketens of R-groepen). Elke aminozuurrest kan groot of klein zijn, zwak zuur of basisch, hydrofiel of hydrofoob en positief geladen, negatief geladen of neutraal. De posities, sequenties, structuren en eigenschappen van deze residuen creëren een zeer specifieke chemische omgeving binnen de actieve plaats. Een specifiek chemisch substraat past bij deze site als een puzzelstukje en maakt het enzym specifiek voor zijn substraat.

Actieve locaties en omgevingsomstandigheden

Omgevingsomstandigheden kunnen de actieve plaats van een enzym beïnvloeden en daarmee de snelheid waarmee een chemische reactie kan verlopen. Het verhogen van de omgevingstemperatuur verhoogt over het algemeen de reactiesnelheid omdat de moleculen sneller bewegen en meer kans hebben om met elkaar in contact te komen.

Het verhogen of verlagen van de temperatuur buiten een optimaal bereik kan echter de chemische bindingen binnen het enzym beïnvloeden en zijn vorm veranderen. Als het enzym van vorm verandert, bindt de actieve plaats mogelijk niet langer aan het juiste substraat en neemt de reactiesnelheid af. Dramatische veranderingen in de temperatuur en pH zullen er uiteindelijk toe leiden dat enzymen denatureren.

Geïnduceerde pasvorm en enzymfunctie

Jarenlang dachten wetenschappers dat de binding van enzymen en substraten op een simpele 'lock-and-key'-manier plaatsvond. Dit model beweerde dat het enzym en het substraat perfect bij elkaar passen in één onmiddellijke stap. Huidig ​​​​onderzoek ondersteunt echter een meer verfijnde kijk die geïnduceerde fit wordt genoemd. Als het enzym en het substraat samenkomen, veroorzaakt hun interactie een milde verschuiving in de structuur van het enzym, wat een ideale binding tussen het enzym en het substraat bevestigt. Deze dynamische binding maximaliseert het vermogen van het enzym om zijn reactie te katalyseren.

Geïnduceerde Fit: Volgens het geïnduceerde fit-model ondergaan zowel enzym als substraat dynamische conformationele veranderingen bij binding. Het enzym verwringt het substraat in zijn overgangstoestand, waardoor de reactiesnelheid wordt verhoogd.

Enzym-substraatcomplex

Wanneer een enzym zijn substraat bindt, vormt het een enzym-substraatcomplex. Dit complex verlaagt de activeringsenergie van de reactie en bevordert de snelle voortgang door bepaalde ionen of chemische groepen te verschaffen die feitelijk covalente bindingen met moleculen vormen als een noodzakelijke stap van het reactieproces. Enzymen bevorderen ook chemische reacties door substraten in een optimale oriëntatie bij elkaar te brengen, waarbij de atomen en bindingen van het ene molecuul op één lijn worden gebracht met de atomen en bindingen van het andere molecuul. Dit kan de substraatmoleculen vervormen en het verbreken van de binding vergemakkelijken. De actieve plaats van een enzym creëert ook een ideale omgeving, zoals een licht zure of niet-polaire omgeving, om de reactie te laten plaatsvinden. Het enzym zal altijd terugkeren naar zijn oorspronkelijke staat aan het einde van de reactie. Een van de belangrijke eigenschappen van enzymen is dat ze uiteindelijk onveranderd blijven door de reacties die ze katalyseren. Nadat een enzym klaar is met het katalyseren van een reactie, geeft het zijn producten (substraten) vrij.


Enzym Active Site en substraatspecificiteit

Enzymen binden met chemische reactanten die substraten worden genoemd. Er kunnen een of meer substraten zijn voor elk type enzym, afhankelijk van de specifieke chemische reactie. Bij sommige reacties wordt een substraat met één reagens afgebroken tot meerdere producten. In andere kunnen twee substraten samenkomen om één groter molecuul te creëren. Twee reactanten kunnen ook een reactie binnengaan, beide worden gemodificeerd en de reactie verlaten als twee producten.

De actieve plaats van het enzym bindt aan het substraat. Aangezien enzymen eiwitten zijn, is deze site samengesteld uit een unieke combinatie van aminozuurresiduen (zijketens of R-groepen). Elke aminozuurrest kan groot of klein zijn, zwak zuur of basisch, hydrofiel of hydrofoob en positief geladen, negatief geladen of neutraal. De posities, sequenties, structuren en eigenschappen van deze residuen creëren een zeer specifieke chemische omgeving binnen de actieve plaats. Een specifiek chemisch substraat past bij deze site als een puzzelstukje en maakt het enzym specifiek voor zijn substraat.


De katalytische activiteit van enzymen

Net als alle andere katalysatoren worden enzymen gekenmerkt door twee fundamentele eigenschappen. Ten eerste verhogen ze de snelheid van chemische reacties zonder dat ze zelf worden verbruikt of permanent worden veranderd door de reactie. Ten tweede verhogen ze de reactiesnelheid zonder het chemische evenwicht tussen reactanten en producten te veranderen.

Deze principes van enzymatische katalyse worden geïllustreerd in het volgende voorbeeld, waarin een molecuul wordt ingewerkt door een enzym (aangeduid als een substraat [S]) wordt geconverteerd naar a Product (P) als resultaat van de reactie. Bij afwezigheid van het enzym kan de reactie als volgt worden geschreven:

Het chemisch evenwicht tussen S en P wordt bepaald door de wetten van de thermodynamica (zoals verder besproken in de volgende sectie van dit hoofdstuk) en wordt weergegeven door de verhouding van de voorwaartse en achterwaartse reactiesnelheden (SP en PSrespectievelijk). In aanwezigheid van het juiste enzym, de omzetting van S tot P wordt versneld, maar het evenwicht tussen S en P is ongewijzigd. Daarom moet het enzym zowel de voorwaartse als de achterwaartse reacties gelijkelijk versnellen. De reactie kan als volgt worden geschreven:

Merk op dat het enzym (E) wordt niet veranderd door de reactie, dus het chemische evenwicht blijft ongewijzigd, uitsluitend bepaald door de thermodynamische eigenschappen van S en P.

Het effect van het enzym op een dergelijke reactie wordt het best geïllustreerd door de energieveranderingen die moeten optreden tijdens de omzetting van S tot P (Figuur 2.22). Het evenwicht van de reactie wordt bepaald door de uiteindelijke energietoestanden van S en P, die niet worden beïnvloed door enzymatische katalyse. Om de reactie te laten verlopen, moet het substraat echter eerst worden omgezet in een hogere energietoestand, de overgangstoestand:. De energie die nodig is om de overgangstoestand te bereiken (de activeringsenergie) vormt een barrière voor de voortgang van de reactie, waardoor de snelheid van de reactie wordt beperkt. Enzymen (en andere katalysatoren) werken door de activeringsenergie te verminderen, waardoor de reactiesnelheid wordt verhoogd. De verhoogde snelheid is hetzelfde in zowel de voorwaartse als de achterwaartse richting, aangezien beide dezelfde overgangstoestand moeten doorlopen.

Afbeelding 2.22

Energiediagrammen voor gekatalyseerde en niet-gekatalyseerde reacties. De geïllustreerde reactie is de eenvoudige omzetting van een substraat S naar een product P. Omdat de uiteindelijke energietoestand van P is lager dan die van S, de reactie verloopt van links naar rechts. Voor de (meer.)

De katalytische activiteit van enzymen omvat de binding van hun substraten om een ​​enzym-substraatcomplex te vormen (ES). Het substraat bindt aan een specifiek gebied van het enzym, de actieve plaats genoemd. Terwijl gebonden aan de actieve plaats, wordt het substraat omgezet in het product van de reactie, dat vervolgens wordt vrijgegeven door het enzym. De enzym-gekatalyseerde reactie kan dus als volgt worden geschreven:

Let daar op E lijkt onveranderd aan beide kanten van de vergelijking, dus het evenwicht wordt niet beïnvloed. Het enzym biedt echter een oppervlak waarop de reacties worden omgezet S tot P gemakkelijker kan gebeuren. Dit is het resultaat van interacties tussen het enzym en het substraat die de activeringsenergie verlagen en de vorming van de overgangstoestand bevorderen.


Inhoud

PGK is aanwezig in alle levende organismen als een van de twee ATP-genererende enzymen in glycolyse. In de gluconeogene route katalyseert PGK de omgekeerde reactie. Onder biochemische standaardomstandigheden heeft de glycolytische richting de voorkeur. [1]

In de Calvin-cyclus in fotosynthetische organismen katalyseert PGK de fosforylering van 3-PG, waarbij 1,3-BPG en ADP worden geproduceerd, als onderdeel van de reacties die ribulose-1,5-bisfosfaat regenereren.

Van PGK is gemeld dat het thiolreductase-activiteit op plasmine vertoont, wat leidt tot de vorming van angiostatine, dat angiogenese en tumorgroei remt. Het enzym bleek ook deel te nemen aan DNA-replicatie en reparatie in celkernen van zoogdieren. [3]

Het menselijke isozym PGK2, dat alleen tot expressie wordt gebracht tijdens de spermatogenese, bleek essentieel te zijn voor de spermafunctie bij muizen. [4]

Interactieve routekaart Bewerken

Klik op genen, eiwitten en metabolieten hieronder om naar de respectievelijke artikelen te linken. [§ 1]

Overzicht Bewerken

PGK wordt in alle levende organismen aangetroffen en de sequentie ervan is gedurende de evolutie sterk geconserveerd. Het enzym bestaat als een monomeer met 415 residu's dat twee domeinen van bijna gelijke grootte bevat die overeenkomen met de N- en C-termini van het eiwit. [5] 3-fosfoglyceraat (3-PG) bindt aan de N-terminal, terwijl de nucleotidesubstraten, MgATP of MgADP, binden aan het C-terminale domein van het enzym. Deze uitgebreide structuur met twee domeinen wordt geassocieerd met grootschalige 'scharnierbuigende' conformatieveranderingen, vergelijkbaar met die gevonden in hexokinase. [6] De twee domeinen van het eiwit zijn gescheiden door een spleet en verbonden door twee alfa-helices. [2] In de kern van elk domein bevindt zich een 6-strengs parallel beta-blad omgeven door alfa-helices. De twee lobben zijn in staat om onafhankelijk te vouwen, consistent met de aanwezigheid van tussenproducten op het vouwpad met een enkel gevouwen domein. [7] [8] Hoewel de binding van een van beide substraten een conformationele verandering teweegbrengt, vindt alleen door de binding van beide substraten domeinsluiting plaats, wat leidt tot de overdracht van de fosfaatgroep. [2]

Het enzym heeft de neiging om in de open conformatie te bestaan ​​met korte perioden van sluiting en katalyse, wat een snelle diffusie van substraat en producten door de bindingsplaatsen mogelijk maakt. De open conformatie van PGK is conformationeel stabieler door de blootstelling van een hydrofoob gebied van het eiwit bij het sluiten van het domein. [7]

Rol van magnesium Bewerken

Magnesiumionen zijn normaal gesproken gecomplexeerd met de fosfaatgroepen, de nucleotidesubstraten van PGK. Het is bekend dat bij afwezigheid van magnesium geen enzymactiviteit optreedt. [9] Het bivalente metaal helpt de enzymliganden bij het afschermen van de negatieve ladingen van de gebonden fosfaatgroep, waardoor de nucleofiele aanval kan plaatsvinden. Deze ladingsstabilisatie is een typisch kenmerk van de fosfooverdrachtsreactie. [10] Er wordt getheoretiseerd dat het ion ook domeinsluiting kan stimuleren wanneer PGK beide substraten heeft gebonden. [9]

Zonder een van beide substraten gebonden, bestaat PGK in een "open" conformatie. Nadat zowel de triose- als de nucleotidesubstraten zijn gebonden aan respectievelijk de N- en C-terminale domeinen, vindt een uitgebreide scharnierbuigende beweging plaats, waardoor de domeinen en hun gebonden substraten dicht bij elkaar komen en leiden tot een "gesloten" conformatie. [11] Dan, in het geval van de voorwaartse glycolytische reactie, initieert het bèta-fosfaat van ADP een nucleofiele aanval op het 1-fosfaat van 1,3-BPG. De Lys219 op het enzym leidt de fosfaatgroep naar het substraat.

PGK gaat door een ladingsgestabiliseerde overgangstoestand die de voorkeur heeft boven de rangschikking van het gebonden substraat in het gesloten enzym omdat in de overgangstoestand alle drie de fosfaatzuurstoffen worden gestabiliseerd door liganden, in tegenstelling tot slechts twee gestabiliseerde zuurstofatomen in de aanvankelijke gebonden toestand . [12]

In de glycolytische route is 1,3-BPG de fosfaatdonor en heeft het een hoog fosforyl-overdrachtspotentieel. De door PGK gekatalyseerde overdracht van de fosfaatgroep van 1,3-BPG naar ADP om ATP op te leveren, kan de koolstofoxidatiereactie van de vorige glycolytische stap (het omzetten van glyceraldehyde 3-fosfaat in 3-fosfoglyceraat) aandrijven.

Het enzym wordt geactiveerd door lage concentraties van verschillende meerwaardige anionen, zoals pyrofosfaat, sulfaat, fosfaat en citraat. Hoge concentraties MgATP en 3-PG activeren PGK, terwijl Mg2+ bij hoge concentraties niet-competitief het enzym remt. [13]

PGK vertoont een brede specificiteit voor nucleotidesubstraten. [14] Zijn activiteit wordt geremd door salicylaten, die het nucleotidesubstraat van het enzym lijken na te bootsen. [15]

Van macromoleculaire crowding is aangetoond dat het de PGK-activiteit verhoogt in zowel computersimulaties als in vitro-omgevingen die een celinterieur simuleren als gevolg van crowding, het enzym wordt enzymatisch actiever en compacter. [5]

Fosfoglyceraatkinase (PGK)-deficiëntie is een X-gebonden recessieve eigenschap die geassocieerd is met hemolytische anemie, psychische stoornissen en myopathie bij mensen, [16] [17] afhankelijk van de vorm - er bestaat een hemolytische vorm en een myopathische vorm. [18] Aangezien het kenmerk X-gebonden is, komt het meestal volledig tot uiting bij mannen, die één X-chromosoom hebben. De vrouwtjes zijn doorgaans asymptomatisch. [2] [17] De aandoening is het gevolg van mutaties in Pgk1, het gen dat codeert voor PGK1, en er zijn twintig mutaties geïdentificeerd. [17] [2] Op moleculair niveau verslechtert de mutatie in Pgk1 de thermische stabiliteit en remt de katalytische activiteit van het enzym. [2] PGK is het enige enzym in de directe glycolytische route die wordt gecodeerd door een X-gebonden gen. Bij hemolytische anemie treedt PGK-deficiëntie op in de erytrocyten. Momenteel bestaat er geen definitieve behandeling voor PGK-deficiëntie. [19]

Overexpressie van PGK1 is in verband gebracht met maagkanker en er is gevonden dat het de invasiviteit van maagkankercellen in vitro verhoogt. [20] Het enzym wordt uitgescheiden door tumorcellen en neemt deel aan het angiogene proces, wat leidt tot de afgifte van angiostatine en de remming van de groei van tumorbloedvaten. [3]

Vanwege zijn brede specificiteit voor nucleotidesubstraten is bekend dat PGK deelneemt aan de fosforylering en activering van hiv-antiretrovirale geneesmiddelen, die op nucleotiden zijn gebaseerd. [14] [21]


Voorbeelden van substraat

Lactose

Lactose is een suiker die in melk wordt geproduceerd. Zoogdieren produceren meestal melk voor hun nakomelingen. Het bevat een mengsel van vetten, eiwitten en groeihormonen om een ​​jong zoogdier in korte tijd flink aan te laten komen. Mensen zijn interessant genoeg de enige dieren die melk van een andere soort drinken op een niet-roofzuchtige manier. Hoewel sommige grote roofdieren zeker de melk zullen consumeren van een zoogdier dat ze zojuist hebben gedood, drinken alleen mensen doelbewust de melk die door koeien wordt geleverd. Het is niet verrassend dat veel mensen lactose intolerantie, of een onvermogen om de suikerlactose te verwerken.

Lactase, het enzym dat nodig is om op lactose als substraat in te werken, wordt door mensen als baby geproduceerd om de lactose in moedermelk aan te pakken. Eenmaal gespeend van moedermelk, is het substraat lactose niet langer aanwezig voor het enzym om op te werken. De lactose is niet alleen een substraat voor lactase, maar werkt ook in op je DNA. Men denkt dat in aanwezigheid van lactose dat DNA meer lactase aanmaakt. Eenmaal gespeend, produceert het lichaam weinig tot geen lactase, waardoor lactose-intolerantie ontstaat. De meeste mensen blijven echter vrijwel onmiddellijk of gelijktijdig met het afbouwen van moedermelk koemelk drinken. Op deze manier ben je continu in staat om lactose te verwerken, wat misschien niet goed is. Recente onderzoeken hebben aangetoond dat de groeihormonen, cholesterol en dierlijke eiwitten in koemelk mogelijk niet goed zijn voor uw gezondheid, als gezond volwassen zoogdier. Hoewel het logisch is dat volwassenen geen babyvoeding mogen drinken.

ACE-remmers als substraatblokkers

Gelukkig zijn ACE-remmers gemaakt om substraat "na te bootsen". De ACE-remmers hebben ongeveer dezelfde grootte en vorm als angiotensine I, het substraat voor het angiotensine-converterende enzym. In plaats van zich te binden aan het substraat, bindt het enzym zich in plaats daarvan aan de remmer. In tegenstelling tot het substraat kan de remmer geen chemische reactie ondergaan en blijft hij aan het enzym plakken. Door de hoeveelheid ACE-remmer die aan een persoon wordt gegeven te reguleren, kan de effectiviteit van al hun angiotensine-converterende enzymen worden beïnvloed en zal een lager niveau van angiotensine II in het bloed en de weefsels worden waargenomen. Zonder deze chemische stof ontspannen de spieren rond bloedvaten en wordt de bloeddruk verlaagd. Een lagere bloeddruk voorkomt veel van de gevaarlijke aandoeningen die kunnen ontstaan ​​door hoge bloeddruk.


Definitie van de actieve site van Enzym

De actieve plaats van het enzym is de kleine regio, wat lijkt op een gespleten of holte samengesteld uit bijna 10-15 aminozuurresten. Volgens de term kunnen we het definiëren als een plaats die het complexe enzym activeert om aan het specifieke substraat te binden, de overgangstoestand: en stabiliseer de productvorming. De actieve site verwijst dus alleen maar naar de katalytische site. De actieve site voert twee functionele activiteiten uit.

  1. Bindende activiteit: De bindingsactiviteit is een eigenschap van de actieve plaats van het enzym, waardoor de bindende affiniteit van het substraat naar een enzym.
  2. Katalytische activiteit: Het is een eigenschap van de actieve plaats van een enzym, die helpt bij de katabole reactie van het enzym en substraat opbrengen Product door de activeringsenergie te verminderen.

Reactiemechanisme van een enzym

Bij een door een enzym gekatalyseerde reactie zal het substraat zich hechten aan de actieve plaats van het enzym. Een specifiek substraat zal binden aan de actieve plaats van een enzym. Hierdoor ontstaat een “Enzym-substraatcomplex” vormen. In het E-S-complex zal het substraat op enzymactiviteit worden omgezet in een product. Eindelijk komen de producten vrij en komt het enzym vrij.

Voorbeeld

Laten we een voorbeeld nemen, waar: sacharose is een substraat dat wordt gecombineerd met de actieve plaats van een enzym "Sucrase”. Na de binding van sucrose met een enzym sucrase, en ES-complex vormen. Vervolgens vindt een reactie plaats tussen sucrase en sucrose. De reactie zal de structurele conformatie van de sucrose, genaamd “Overgangstoestand van de sucrose”. De verandering in de structurele configuratie van sucrose leidt tot de omzetting van het ES-complex in de EP-complex. Eindelijk, glucose en fructose komen vrij als producten van het sucrase-enzym.

Belangrijkste punten

  • Een actieve plaats is een specifieke locatie in het enzym waar een substraat bindt om de reactie te katalyseren. Het wordt ook wel "Enzym katalytisch oppervlak”.
  • Ongeveer 10-15 aminozuurresiduen vormen samen een actieve plaats.

  • De actieve site heeft een specifieke geometrische vorm en chemische signalen die de specifieke herkenning en binding tussen een enzym en een substraat mogelijk maken.
  • Een actieve plaats zorgt ervoor dat het specifieke substraat kan binden waarvan de vorm de vorm van een actieve plaats aanvult. Daarom is een substraat als is a toets die alleen in het specifieke past slot, d.w.z. actieve site.
  • De actieve plaats van een enzym katalyseert veel chemisch of biologische paden.
  • Na de vorming van het enzym-substraatcomplex veranderen zowel het substraat als de actieve plaats de structurele configuratie door de . te buigen doel obligaties en het breken van het substraatmolecuul tot een product.
  • Enzymen vertonen katalytische activiteit, wat te wijten is aan de actieve plaats. Het katalyseert daarna een substraat tot een product complementaire binding van het substraat met de actieve plaats van een enzym, afhankelijk van de geometrische vorm, grootte, lading en stereospecificiteit enz.
  • De actieve plaats van een enzym induceert de “Overgang van het substraat”.

Belangrijke kenmerken

Hieronder volgen de belangrijke kenmerken van een actieve site, waaronder:

Hydrofobiciteit

De initiële binding van substraat en enzym vindt plaats via de niet-covalente binding. Maar de katalytische site omvat: hydrofobe interactie in de aanhechting van een substraat met een enzym. Hydrofobe binding van het substraat aan de actieve plaats van een enzym verhoogt de bindende affiniteit. Behalve hydrofobe interactie zijn er drie andere mechanismen, zoals Vander Waal, waterstofbinding en elektrostatische kracht van interactie, die ook de vorming van E-S-complexen bevordert.

Flexibiliteit

Een actieve site toont flexibiliteit omdat het zijn conformatie kan veranderen om de omzetting van substraten in producten te bemiddelen.

Reactiviteit

De actieve plaats van een enzym reageert met de specifiek substraat. De reactiviteit hangt af van de omgevingsomstandigheden zoals temperatuur, pH, enzym- en substraatconcentratie, enz. De actieve plaats van het enzym combineert met het substraat en vermindert daardoor de activeringsenergie om de reactie verder te katalyseren.

Netto kosten

De actieve site bestaat voornamelijk uit: niet-polair aminozuurresiduen, die geen lading of nul netto lading dragen. Sommige actieve site bestaat ook uit: polair aminozuren, die zowel positieve als negatieve lading dragen. De netto lading van de katalytische plaats bepaalt welk aminozuur zich aan het enzym zal binden. Er moet een complementaire koppeling zijn tussen de actieve plaats en het substraat. Dezelfde lading op zowel de katalytische plaats als het substraat zal geen E-S-complex vormen zoals afstoting tussen beide kan ontstaan.

Rol van actieve site

Zoals we hebben besproken, voert de actieve site twee belangrijke activiteiten uit, zoals:

  • De binding van een substraat met een enzym.
  • De katalytische activiteit door het omzetten van substraat in product.

Laten we aannemen dat er twee voorwaarden zijn: de ene is de omzetting van substraat in een product zonder enzym en de tweede in de aanwezigheid van een enzym.

Eerste voorwaarde

In de eerste voorwaarde bespreken we de overgangsreactie van het substraat tot een product bij afwezigheid van een enzymkatalysator. Teken hiervoor een grafiek tussen reactie richting: en energie. Bij afwezigheid van een “katalysator”, een substraat (S) vereist een hogere "activeringsenergie" om in de overgangstoestand te gaan, die we zullen vertegenwoordigen als "NS”. In de overgangstoestand zal het substraat zijn conformatie veranderen en daardoor een product vrijgeven (P).

Tweede voorwaarde

Hier bespreken we de overgangsreactie van het substraat in een product in aanwezigheid van een enzymkatalysator. Teken hiervoor ook een grafiek tussen reactie richting: en energie. In aanwezigheid van een “katalysator”, een substraat (S) zal binden aan de katalytische plaats van een enzym. Het enzym is een katalysator, die zal bemiddelen katalyse van een substraat.

Het enzym zal het substraat wijzigen en het naar de overgangstoestand brengen, die we zullen voorstellen als "Est”. In de overgangstoestand zullen het enzym en het substraat reageren, en daar treedt een verandering op in de configuratie van het substraat. Deze verandering zal leiden tot de vorming van het enzymproductcomplex en uiteindelijk een product vrijgeven (P).


Biologie 171

Aan het einde van dit gedeelte kunt u het volgende doen:

  • Beschrijf de rol van enzymen in metabole routes
  • Leg uit hoe enzymen functioneren als moleculaire katalysatoren
  • Bespreek enzymregulatie door verschillende factoren

Een stof die helpt bij het ontstaan ​​van een chemische reactie is een katalysator, en de speciale moleculen die biochemische reacties katalyseren, zijn enzymen. Bijna alle enzymen zijn eiwitten, bestaande uit aminozuurketens, en ze vervullen de cruciale taak van het verlagen van de activeringsenergieën van chemische reacties in de cel. Enzymen doen dit door zich te binden aan de reactantmoleculen en ze zo vast te houden dat de chemische bindingsverbrekende en bindingsvormende processen gemakkelijker plaatsvinden. Het is belangrijk om te onthouden dat enzymen de ∆G van de reactie niet veranderen. Met andere woorden, ze veranderen niet of een reactie exergoon (spontaan) of endergonisch is. Dit komt omdat ze de vrije energie van de reactanten of producten niet veranderen. Ze verminderen alleen de activeringsenergie die nodig is om de overgangstoestand te bereiken ((figuur)).


Enzym Active Site en substraatspecificiteit

De chemische reactanten waaraan een enzym bindt, zijn de substraten van het enzym. Er kunnen een of meer substraten zijn, afhankelijk van de specifieke chemische reactie. Bij sommige reacties valt een substraat met één reagens uiteen in meerdere producten. In andere kunnen twee substraten samenkomen om één groter molecuul te creëren. Twee reactanten kunnen ook een reactie binnengaan, beide worden gemodificeerd en de reactie verlaten als twee producten. De locatie in het enzym waar het substraat bindt, is de actieve plaats van het enzym. Dit is waar de "actie" gebeurt. Omdat enzymen eiwitten zijn, is er een unieke combinatie van aminozuurresiduen (ook zijketens of R-groepen) binnen de actieve plaats. Elk residu wordt gekenmerkt door verschillende eigenschappen. Deze kunnen groot of klein zijn, zwak zuur of basisch, hydrofiel of hydrofoob, positief of negatief geladen of neutraal. De unieke combinatie van aminozuurresiduen, hun posities, sequenties, structuren en eigenschappen, creëert een zeer specifieke chemische omgeving binnen de actieve plaats. Deze specifieke omgeving is geschikt om, zij het kort, te binden aan een specifiek chemisch substraat (of substraten). Vanwege deze puzzelachtige match tussen een enzym en zijn substraten (die zich aanpast om de beste pasvorm tussen de overgangstoestand en de actieve plaats te vinden), staan ​​enzymen bekend om hun specificiteit. The “best fit” results from the shape and the amino acid functional group’s attraction to the substrate. There is a specifically matched enzyme for each substrate and, thus, for each chemical reaction however, there is flexibility as well.

The fact that active sites are so perfectly suited to provide specific environmental conditions also means that they are subject to local enviromental influences. It is true that increasing the environmental temperature generally increases reaction rates, enzyme-catalyzed or otherwise. However, increasing or decreasing the temperature outside of an optimal range can affect chemical bonds within the active site in such a way that they are less well suited to bind substrates. High temperatures will eventually cause enzymes, like other biological molecules, to denature , a process that changes the substance’s natural properties. Likewise, the local environment’s pH can also affect enzyme function. Active site amino acid residues have their own acidic or basic properties that are optimal for catalysis. These residues are sensitive to changes in pH that can impair the way substrate molecules bind. Enzymes are suited to function best within a certain pH range, and, as with temperature, extreme environmental pH values (acidic or basic) can cause enzymes to denature.

Induced Fit and Enzyme Function

For many years, scientists thought that enzyme-substrate binding took place in a simple “lock-and-key” fashion. This model asserted that the enzyme and substrate fit together perfectly in one instantaneous step. However, current research supports a more refined view scientists call induced fit ((Figure)). This model expands upon the lock-and-key model by describing a more dynamic interaction between enzyme and substrate. As the enzyme and substrate come together, their interaction causes a mild shift in the enzyme’s structure that confirms an ideal binding arrangement between the enzyme and the substrate’s transition state. This ideal binding maximizes the enzyme’s ability to catalyze its reaction.

When an enzyme binds its substrate, it forms an enzyme-substrate complex. This complex lowers the reaction’s activation energy and promotes its rapid progression in one of many ways. On a basic level, enzymes promote chemical reactions that involve more than one substrate by bringing the substrates together in an optimal orientation. The appropriate region (atoms and bonds) of one molecule is juxtaposed to the other molecule’s appropriate region with which it must react. Another way in which enzymes promote substrate reaction is by creating an optimal environment within the active site for the reaction to occur. Certain chemical reactions might proceed best in a slightly acidic or non-polar environment. The chemical properties that emerge from the particular arrangement of amino acid residues within an active site create the perfect environment for an enzyme’s specific substrates to react.

You have learned that the activation energy required for many reactions includes the energy involved in manipulating or slightly contorting chemical bonds so that they can easily break and allow others to reform. Enzymatic action can aid this process. The enzyme-substrate complex can lower the activation energy by contorting substrate molecules in such a way as to facilitate bond-breaking, helping to reach the transition state. Finally, enzymes can also lower activation energies by taking part in the chemical reaction itself. The amino acid residues can provide certain ions or chemical groups that actually form covalent bonds with substrate molecules as a necessary step of the reaction process. In these cases, it is important to remember that the enzyme will always return to its original state at the reaction’s completion. One of enzymes’ hallmark properties is that they remain ultimately unchanged by the reactions they catalyze. After an enzyme catalyzes a reaction, it releases its product(s).


Metabolism Control Through Enzyme Regulation

It would seem ideal to have a scenario in which all the encoded enzymes in an organism’s genome existed in abundant supply and functioned optimally under all cellular conditions, in all cells, at all times. In reality, this is far from the case. A variety of mechanisms ensure that this does not happen. Cellular needs and conditions vary from cell to cell, and change within individual cells over time. The required enzymes and energetic demands of stomach cells are different from those of fat storage cells, skin cells, blood cells, and nerve cells. Furthermore, a digestive cell works much harder to process and break down nutrients during the time that closely follows a meal compared with many hours after a meal. As these cellular demands and conditions vary, so do the amounts and functionality of different enzymes.

Since the rates of biochemical reactions are controlled by activation energy, and enzymes lower and determine activation energies for chemical reactions, the relative amounts and functioning of the variety of enzymes within a cell ultimately determine which reactions will proceed and at which rates. This determination is tightly controlled. In certain cellular environments, environmental factors like pH and temperature partly control enzyme activity. There are other mechanisms through which cells control enzyme activity and determine the rates at which various biochemical reactions will occur.

Molecular Regulation of Enzymes

Enzymes can be regulated in ways that either promote or reduce their activity. There are many different kinds of molecules that inhibit or promote enzyme function, and various mechanisms exist for doing so. For example, in some cases of enzyme inhibition, an inhibitor molecule is similar enough to a substrate that it can bind to the active site and simply block the substrate from binding. When this happens, the enzyme is inhibited through competitive inhibition , because an inhibitor molecule competes with the substrate for active site binding ((Figure)). Alternatively, in noncompetitive inhibition, an inhibitor molecule binds to the enzyme in a location other than an allosteric site, a binding site away from the active site, and still manages to block substrate binding to the active site.


Some inhibitor molecules bind to enzymes in a location where their binding induces a conformational change that reduces the enzyme’s affinity for its substrate. This type of inhibition is an allosteric inhibition ((Figure)). More than one polypeptide comprise most allosterically regulated enzymes, meaning that they have more than one protein subunit. When an allosteric inhibitor binds to an enzyme, all active sites on the protein subunits change slightly such that they bind their substrates with less efficiency. There are allosteric activators as well as inhibitors. Allosteric activators bind to locations on an enzyme away from the active site, inducing a conformational change that increases the affinity of the enzyme’s active site(s) for its substrate(s).



Drug Discovery by Looking for Inhibitors of Key Enzymes in Specific Pathways Enzymes are key components of metabolic pathways. Understanding how enzymes work and how they can be regulated is a key principle behind developing many pharmaceutical drugs ((Figure)) on the market today. Biologists working in this field collaborate with other scientists, usually chemists, to design drugs.

Consider statins for example—which is a class of drugs that reduces cholesterol levels. These compounds are essentially inhibitors of the enzyme HMG-CoA reductase. HMG-CoA reductase is the enzyme that synthesizes cholesterol from lipids in the body. By inhibiting this enzyme, the drug reduces cholesterol levels synthesized in the body. Similarly, acetaminophen, popularly marketed under the brand name Tylenol, is an inhibitor of the enzyme cyclooxygenase. While it is effective in providing relief from fever and inflammation (pain), scientists still do not completely understand its mechanism of action.

How are drugs developed? One of the first challenges in drug development is identifying the specific molecule that the drug is intended to target. In the case of statins, HMG-CoA reductase is the drug target. Researchers identify targets through painstaking research in the laboratory. Identifying the target alone is not sufficient. Scientists also need to know how the target acts inside the cell and which reactions go awry in the case of disease. Once researchers identify the target and the pathway, then the actual drug design process begins. During this stage, chemists and biologists work together to design and synthesize molecules that can either block or activate a particular reaction. However, this is only the beginning: both if and when a drug prototype is successful in performing its function, then it must undergo many tests from in vitro experiments to clinical trials before it can obtain FDA approval to be on the market.

Many enzymes don’t work optimally, or even at all, unless bound to other specific non-protein helper molecules, either temporarily through ionic or hydrogen bonds or permanently through stronger covalent bonds. Two types of helper molecules are cofactors and coenzymes . Binding to these molecules promotes optimal conformation and function for their respective enzymes. Cofactors are inorganic ions such as iron (Fe++) and magnesium (Mg++). One example of an enzyme that requires a metal ion as a cofactor is the enzyme that builds DNA molecules, DNA polymerase, which requires a bound zinc ion (Zn++) to function. Coenzymes are organic helper molecules, with a basic atomic structure comprised of carbon and hydrogen, which are required for enzyme action. The most common sources of coenzymes are dietary vitamins ((Figure)). Some vitamins are precursors to coenzymes and others act directly as coenzymes. Vitamin C is a coenzyme for multiple enzymes that take part in building the important connective tissue component, collagen. An important step in breaking down glucose to yield energy is catalysis by a multi-enzyme complex scientists call pyruvate dehydrogenase. Pyruvate dehydrogenase is a complex of several enzymes that actually requires one cofactor (a magnesium ion) and five different organic coenzymes to catalyze its specific chemical reaction. Therefore, enzyme function is, in part, regulated by an abundance of various cofactors and coenzymes, which the diets of most organisms supply.


Enzyme Compartmentalization

In eukaryotic cells, molecules such as enzymes are usually compartmentalized into different organelles. This allows for yet another level of regulation of enzyme activity. Enzymes required only for certain cellular processes are sometimes housed separately along with their substrates, allowing for more efficient chemical reactions. Examples of this sort of enzyme regulation based on location and proximity include the enzymes involved in the latter stages of cellular respiration, which take place exclusively in the mitochondria, and the enzymes involved in digesting cellular debris and foreign materials, located within lysosomes.

Feedback Inhibition in Metabolic Pathways

Molecules can regulate enzyme function in many ways. However, a major question remains: What are these molecules and from where do they come? Some are cofactors and coenzymes, ions, and organic molecules, as you have learned. What other molecules in the cell provide enzymatic regulation, such as allosteric modulation, and competitive and noncompetitive inhibition? The answer is that a wide variety of molecules can perform these roles. Some include pharmaceutical and non-pharmaceutical drugs, toxins, and poisons from the environment. Perhaps the most relevant sources of enzyme regulatory molecules, with respect to cellular metabolism, are cellular metabolic reaction products themselves. In a most efficient and elegant way, cells have evolved to use their own reactions’ products for feedback inhibition of enzyme activity. Feedback inhibition involves using a reaction product to regulate its own further production ((Figure)). The cell responds to the abundance of specific products by slowing down production during anabolic or catabolic reactions. Such reaction products may inhibit the enzymes that catalyzed their production through the mechanisms that we described above.


Producing both amino acids and nucleotides is controlled through feedback inhibition. Additionally, ATP is an allosteric regulator of some of the enzymes involved in sugar’s catabolic breakdown, the process that produces ATP. In this way, when ATP is abundant, the cell can prevent its further production. Remember that ATP is an unstable molecule that can spontaneously dissociate into ADP. If too much ATP were present in a cell, much of it would go to waste. Alternatively, ADP serves as a positive allosteric regulator (an allosteric activator) for some of the same enzymes that ATP inhibits. Thus, when relative ATP levels are high compared to ATP, the cell is triggered to produce more ATP through sugar catabolism.

Section Summary

Enzymes are chemical catalysts that accelerate chemical reactions at physiological temperatures by lowering their activation energy. Enzymes are usually proteins consisting of one or more polypeptide chains. Enzymes have an active site that provides a unique chemical environment, comprised of certain amino acid R groups (residues). This unique environment is perfectly suited to convert particular chemical reactants for that enzyme, scientists call substrates, into unstable intermediates that they call transition states. Enzymes and substrates bind with an induced fit, which means that enzymes undergo slight conformational adjustments upon substrate contact, leading to full, optimal binding. Enzymes bind to substrates and catalyze reactions in four different ways: bringing substrates together in an optimal orientation, compromising the bond structures of substrates so that bonds can break down more easily, providing optimal environmental conditions for a reaction to occur, or participating directly in their chemical reaction by forming transient covalent bonds with the substrates.

Enzyme action must be regulated so that in a given cell at a given time, the desired reactions catalyze and the undesired reactions are not. Enzymes are regulated by cellular conditions, such as temperature and pH. They are also regulated through their location within a cell, sometimes compartmentalized so that they can only catalyze reactions under certain circumstances. Enzyme inhibition and activation via other molecules are other important ways that enzymes are regulated. Inhibitors can act competitively, noncompetitively, or allosterically. Noncompetitive inhibitors are usually allosteric. Activators can also enhance enzyme function allosterically. The most common method by which cells regulate the enzymes in metabolic pathways is through feedback inhibition. During feedback inhibition, metabolic pathway products serve as inhibitors (usually allosteric) of one or more of the enzymes (usually the first committed enzyme of the pathway) involved in the pathway that produces them.

Gratis antwoord

With regard to enzymes, why are vitamins necessary for good health? Give examples.

Most vitamins and minerals act as coenzymes and cofactors for enzyme action. Many enzymes require the binding of certain cofactors or coenzymes to be able to catalyze their reactions. Since enzymes catalyze many important reactions, it is critical to obtain sufficient vitamins and minerals from the diet and from supplements. Vitamin C (ascorbic acid) is a coenzyme necessary for the action of enzymes that build collagen, an important protein component of connective tissue throughout the body. Magnesium ion (Mg++) is an important cofactor that is necessary for the enzyme pyruvate dehydrogenase to catalyze part of the pathway that breaks down sugar to produce energy. Vitamins cannot be produced in the human body and therefore must be obtained in the diet.

Explain in your own words how enzyme feedback inhibition benefits a cell.

Feedback inhibition allows cells to control the amounts of metabolic products produced. If there is too much of a particular product relative to the cell’s needs, feedback inhibition effectively causes the cell to decrease production of that particular product. In general, this reduces the production of superfluous products and conserves energy, maximizing energy efficiency.

Glossary


Enzymes - Biology bibliographies - in Harvard style

Your Bibliography: Anne Marie Helmenstine, P., 2016. Substrate Definition. [online] About.com Education. Available at: <http://chemistry.about.com/od/chemistryglossary/g/Substrate-Definition.htm> [Accessed 11 November 2016].

BBC - GCSE Bitesize: Enzymes and shape - higher tier

In-text: (BBC - GCSE Bitesize: Enzymes and shape - higher tier, 2016)

Your Bibliography: Bbc.co.uk. 2016. BBC - GCSE Bitesize: Enzymes and shape - higher tier. [online] Available at: <http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_gateway_pre_2011/living/dnaenzymesrev4.shtml> [Accessed 11 November 2016].

BBC - GCSE Bitesize: How enzymes work

In-text: (BBC - GCSE Bitesize: How enzymes work, 2016)

Your Bibliography: Bbc.co.uk. 2016. BBC - GCSE Bitesize: How enzymes work. [online] Available at: <http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_aqa/proteins/proteinsrev2.shtml> [Accessed 11 November 2016].

BBC - GCSE Bitesize: Temperature, pH and enzymes

In-text: (BBC - GCSE Bitesize: Temperature, pH and enzymes, 2016)

Your Bibliography: Bbc.co.uk. 2016. BBC - GCSE Bitesize: Temperature, pH and enzymes. [online] Available at: <http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_aqa/proteins/proteinsrev3.shtml> [Accessed 11 November 2016].

BBC - GCSE Bitesize: What are enzymes?

In-text: (BBC - GCSE Bitesize: What are enzymes?, 2016)

Your Bibliography: Bbc.co.uk. 2016. BBC - GCSE Bitesize: What are enzymes?. [online] Available at: <http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_aqa_pre_2011/enzymes/enzymes1.shtml> [Accessed 11 November 2016].

Enzyme Active Site and Substrate Specificity

In-text: (Enzyme Active Site and Substrate Specificity, 2016)

Your Bibliography: Boundless. 2016. Enzyme Active Site and Substrate Specificity. [online] Available at: <https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/metabolism-6/enzymes-72/enzyme-active-site-and-substrate-specificity-350-11576/> [Accessed 11 November 2016].

Center, G.

The Health Benefits of Bromelain

In-text: (Center, 2016)

Your Bibliography: Center, G., 2016. The Health Benefits of Bromelain. [online] Dr. Group's Natural Health & Organic Living Blog. Available at: <http://www.globalhealingcenter.com/natural-health/bromelain/> [Accessed 11 November 2016].

Enzymes - Lock&Key

In-text: (Enzymes - Lock&Key, 2016)

Your Bibliography: Chemistry.elmhurst.edu. 2016. Enzymes - Lock&Key. [online] Available at: <http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/571lockkey.html> [Accessed 11 November 2016].

Deena T Kochunni, J. H.

Difference between Lock and Key hypothesis and Induced fit hypothesis

In-text: (Deena T Kochunni, 2016)

Your Bibliography: Deena T Kochunni, J., 2016. Difference between Lock and Key hypothesis and Induced fit hypothesis. [online] Majordifferences.com. Available at: <http://www.majordifferences.com/2014/04/difference-between-lock-and-key.html#.WCWHV8keiFg> [Accessed 11 November 2016].

6 Bromelain Benefits, Side Effects and Dosage - DrAxe.com

In-text: (6 Bromelain Benefits, Side Effects and Dosage - DrAxe.com, 2016)

Your Bibliography: Dr. Axe. 2016. 6 Bromelain Benefits, Side Effects and Dosage - DrAxe.com. [online] Available at: <https://draxe.com/6-unbelievable-health-benefits-bromelain/> [Accessed 11 November 2016].

The Health Benefits of Bromelain

In-text: (The Health Benefits of Bromelain, 2016)

Your Bibliography: Dr. Group's Natural Health & Organic Living Blog. 2016. The Health Benefits of Bromelain. [online] Available at: <http://www.globalhealingcenter.com/natural-health/bromelain/> [Accessed 11 November 2016].

Gelatin

In-text: (Gelatin, 2016)

Your Bibliography: En.wikipedia.org. 2016. Gelatin. [online] Available at: <https://en.wikipedia.org/wiki/Gelatin> [Accessed 11 November 2016].

What happens when an enzyme is denatured?

In-text: (What happens when an enzyme is denatured?, 2016)

Your Bibliography: Reference. 2016. What happens when an enzyme is denatured?. [online] Available at: <https://www.reference.com/science/happens-enzyme-denatured-a66b9ea48cbf89cb> [Accessed 11 November 2016].

Bromelain

In-text: (Bromelain, 2016)

Your Bibliography: University of Maryland Medical Center. 2016. Bromelain. [online] Available at: <http://umm.edu/health/medical/altmed/supplement/bromelain> [Accessed 11 November 2016].

BROMELAIN: Uses, Side Effects, Interactions and Warnings - WebMD

In-text: (BROMELAIN: Uses, Side Effects, Interactions and Warnings - WebMD, 2016)


2.7.2: Enzyme Active Site and Substrate Specificity - Biology

Substrate specificity cannot be absolute and is inherently limited.

The maximum capacity to discriminate between alternative substrates can be relatively low, and in any case it is seldom approached owing to evolutionary constraints.

In some enzymes of primary metabolism, substrate promiscuity is favored, although this may interfere with high flux and efficient regulation.

In other cases, enzymes acting on alternative substrates generate toxic or useless products however, these can be destroyed or recycled by repair enzymes.

The limited substrate specificity of enzymes often results in the production of non-standard metabolites which contribute to the complexity of the metabolome.

Substrate promiscuity helps to fuel an ‘underground’ network of reactions which may represent a basis for further evolution and diversification of metabolism.

The substrate specificity of enzymes is bound to be imperfect, because of unavoidable physicochemical limits. In extant metabolic enzymes, furthermore, such limits are seldom approached, suggesting that the degree of specificity of these enzymes, on average, is much lower than could be attained. During biological evolution, the activity of a single enzyme with available alternative substrates may be preserved to a significant or even substantial level for different reasons – for example when the alternative reaction contributes to fitness, or when its undesirable products are nevertheless dispatched by metabolite repair enzymes. In turn, the widespread occurrence of promiscuous reactions is a consistent source of metabolic ‘messiness’, from which both liabilities and opportunities ensue in the evolution of metabolic systems.


Bekijk de video: Metabolisme (November 2021).