3. Enzymes
• Catalysts for biological
reactions
• Most are proteins
• Lower the activation energy
• Increase the rate of reaction
• Activity lost if denatured
• May be simple proteins
• May contain cofactors such
as metal ions or organic
(vitamins)
محفزات
التفاعالت
البيولوجية
•
معظمها
بروتينات
•
خفض
التنشيط طاقة
•
التفاعل زيادةمعدل
•
تم
فقدان
حالة في النشاط
التشويه
•
بسي بروتينات قدتكون
طة
•
مساعدة عوامل على قدتحتوي
العض أو المعدنية األيونات مثل
وية
(
الفيتامينات
)
4. Enzymes
• A protein catalyst
• Enzymes are important
proteins found in living
things. An enzyme is a
protein that changes the
rate of a chemical
reaction.
• They speed metabolic
reactions.
محفزالبروتين
•
اإلنزيمات
هي
بروتينات
مهمة
موجودة
في
الكائنات
الحية
.
ان
إنزيم
هو
البروتين
الذي
معدل يغير
المادةالكيميائية
ردفعل
.
•
أنها
التفاعالت تسرع
األيضية
.
6. Enzymes are proteins
• Each enzyme is the specific helper to
a specific reaction
– each enzyme needs to be the right shape for the
job
– enzymes are named for the reaction
they help
• sucrase breaks down sucrose
• proteases breakdown proteins
• lipases breakdown lipids
• DNA polymerase builds DNA
7.
8. 7
1. Oxidoreductases: transfer of electron (inform of
hydride ions or H atoms)
2. Transferases: transfer functional groups between
donor and acceptor molecules.
3. Hydrolases:Add water across a bond,
hydrolyzing it.
4. Lyases: cleavage of C-C, C-O, C-N, or other
bonds by elimination, leaving double bonds or
rings or addition of groups to double bonds.
5. Isomerases: transfer of groups within molecules
to yield isomeric forms
6. Ligases: formation of C-C, C-S, C_O and C-N
bonds by condensation reactions coupled to
cleavage ofA
TP or similar cofactor
Enzyme Classification
9.
10. Enzymes aren’t used up
• Enzymes are not changed by the reaction
– used only temporarily
– re-used again for the same reaction with other
molecules
– very little enzyme needed to help in many
reactions
enzyme
substrate product
active site
11.
12. It’s shape that matters!
• Lock & Key model
– shape of protein
allows enzyme &
substrate to fit
– specific enzyme for
each specific
reaction
لوك
&
ذ نموذج كه
-
شكل
البروتين
يسمح
لإلنزيم
&
الركيزةلتناسب
-
إنزيم
محدد
لكل
محدد
رد
فعل
13. Enzyme vocabulary
• Enzyme
– helper protein molecule
• Substrate
– molecule that enzymes work on
• Products
– what the enzyme helps produce from the
reaction
• Active site
– part of enzyme
that substrate
molecule fits into
إنزيم
-
المساعد جزيءالبروتين
•
المادة
المتفاعلة
-
اإلنزيمات عليه تعمل الجزيءالذي
•
منتجات
-
التفاعل من إنتاجه على اإلنزيم مايساعد
•
موقع
نشط
-
اإلنزيم جزءمن
الذي
الركيزة
يناسبالجزيء
15. Substrate concentration:
Non-enzymic reactions
The increase in velocity is proportional to
the substrate concentration.
Substrate concentration:
Enzymic reactions
• Faster reaction but it reaches a
saturation point when all the
enzyme molecules are occupied
• Alter the concentration of the
enzyme then Vmax will change too.
16. The effect of pH
Optimum pH values
Enzyme
activity
Trypsin
Pepsin
7
pH
1 3 5 9 11
17. The effect of temperature
Temperature / °C
Enzyme
activity
0 10 20 30 40 50
Increasing
number of
collisions (Q10)
Denaturation
Optimum
18. • Inhibitors are chemicals that reduce the rate of enzymic
reactions.
• The are usually specific and they work at low
concentrations.
• They block the enzyme but they do not usually destroy it.
• Many drugs and poisons are inhibitors of enzymes
in the nervous system.
عىل تعمل كيميائيةمواد ي
ه المثبطات
تقليل
معدل
التفاعالت
األنزيمية
.
•
منخفضة اتز
كت ر
بت وتعمل محددة تكون ما عادة
.
•
عادة تدمره ال ولكنها اإلنزيم تمنع إنها
.
•
عىل والسموم األدوية من العديد تعمل
تثبيط
اإلنزيمات
ي
ز
ف
الجهاز
ي
العصب
Enzyme Inhibition
19. 16
The effect of enzyme inhibition
• Irreversible inhibitors: Combine with the
functional groups of the amino acids in the
active site, irreversibly.
Examples: nerve gases and pesticides,
containing organophosphorus, combine with
serine residues in the enzyme acetylcholine
esterase.
مثبطات
ال
فيها رجعة
:
مع يتحد
المجموعات
الوظيفية
لألحماض
الموقع في األمينية
النشط
بشكل
ال
فيه رجعة
.
أمثلة
:
والمبيدات األعصاب غازات
الحشرية
تحتوي
على
مع وتتحد ،العضوي الفوسفور
بقايا
السيرينفي
إنزيم
كولين أستيل
.
16
20. 17
The effect of enzyme inhibition
• Reversible inhibitors: These can be washed
out of the solution of enzyme by dialysis.
There are two categories.
مثبطات
عكسية
:
يمكن
محلول من غسلها
اإلنزيم
عن
طريق
الكلى غسيل
.
هناكفئتان
.
17
21. 18
Competitive Inhibition
A competitive inhibitor
• Has a structure similar to
substrate
• Occupies active site
• Competes with substrate
for
active site
• Has effect reversed by
increasing substrate
concentration
مثبط
تنافسي
•
لديه
هيكل
للركيزة مماثل
•
يحتل
موقعا
نشطا
•
يتنافس
مع
للموقع الركيزة
النشط
•
طريق عن عكسي لهتأثير
زيادة
تركيزالركيزة
18
22. 19
Succin
ate
Fumarate + 2H++ 2e-
Succinate
dehydrogenase
CHCOOH
CHCOOH
COOH
CH2COOH
CH2
CH2COOH
COOH
Malonate
The effect of enzyme inhibition
23. 20
Statin drugs as examples of competitive inhibitors
• This group of anti- hypercholesterolemic agents
competitively inhibits the first committed step in
cholesterol synthesis.
• This reaction is catalyzed by HMG–CoA reductase.
• Statin drugs, are structural analogs of the natural
substrate for this enzyme, and compete effectively to
inhibit HMG-CoAreductase.
• By doing so, they inhibit de novo cholesterol
synthesis, thereby lowering plasma cholesterol levels
•
لفرط المضادة العوامل من هذهالمجموعة
الكولسترول
تمنعبشكل
تنافسي
في األولى الخطوة
تخليق
الكوليسترول
.
المختزل
.
HMG-CoA •
بواسطة التفاعل هذا يتمتحفيز
إنزيم
•
لهذا الطبيعية للركيزة هيكلية نظيرات هي أدويةالستاتين
HMG-CoA
لتثبيط فعال بشكل وتتنافس،اإلنزيم
إنزيم
المختزل
.
•
،نوفو دي الكولسترول تخليق تمنع فإنها ،بذلك القيام منخالل
في الكولسترول مستويات وبالتاليخفض
البالزما
24. 21
Other examples of competitive inhibitors as drugs
β-lactam antibiotics, such as penicillin and amoxicillin, act by inhibiting
enzymes involved in bacterial cell wall synthesis.
Angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitors. They lower blood
pressure by blocking the enzyme that cleaves angiotensin I to form the
potent vasoconstrictor, angiotensin II. These drugs, which include cause
vasodilation and a resultant reduction in blood pressure.
Allopurinol, a drug used to treat gout, decreases urate production by
inhibiting xanthine oxidase.
-
ب
-
تثبيط طريق عن ،واألموكسيسيلين البنسلين مثل ،الالكتامية الحيوية المضادات تعمل
اإلنزيمات
جدار تكوين في المشاركة
البكتيرية الخلية
.
طريق عن الدم ضغط تخفض إنها
.
(
ACE) –
مثبطات
اإلنزيم
المحول
لألنجيوتنسين
منعاإلنزيم
يقسم الذي
األنجيوتنسين
1
،القوي األوعية مضيق ليشكل
أنجيوتنسين
2
.
وما الدموية األوعية توسع تسبب تشمل والتي ،األدوية هذه
ينتج
عنها
من
الدم ضغط في انخفاض
.
-
طريق عن اليورات إنتاج من يقلل ،النقرس لعالج يستخدم دواء وهو،الوبيورينول
الزانثين تثبيطأوكسيديز
.
21
25. 22
Noncompetitive Inhibition
A noncompetitive inhibitor
• Does not have a structure like substrate
• Binds to the enzyme but not active site
• Changes the shape of enzyme and active site
• Substrate cannot fit altered active site
• No reaction occurs
• Effect is not reversed by adding substrate
مثبط
غير
تنافسي
•
ليس
لديها
الركيزة مثل هيكل
•
يرتبطب
اإلنزيم
ًانشط ًاموقع ليس ولكنه
•
النشط والموقع اإلنزيم يغيرشكل
•
تغييره تم الذي النشط الموقع تناسب أن للركيزة اليمكن
•
فعل رد أي اليحدث
•
بإضافة التأثير عكس اليتم
الركيزة
26. 23
Examples of noncompetitive inhibitors:
• Lead poisoning
lead forms covalent bonds with the sulfhydryl side chains of cysteine in
proteins. The binding of the heavy metal shows noncompetitive inhibition
(covalent bonding).
– Ferrochelatase, an enzyme that catalyzes the insertion of Fe2+ into protoporphyrin, is an
example of an enzyme sensitive to inhibition by lead.
• Other examples of noncompetitive inhibition are certain insecticides,
whose neurotoxic effects are a result of their irreversible binding at the
catalytic site of the enzyme acetylcholinesterase (an enzyme that cleaves
the neurotransmitter, acetylcholine).