
encimske reakcije i fermenti
Encimske reakcije i fermenti
Encimske reakcije i fermenti igraju kljucnu ulogu u bioloskim procesima, ubrzavajuci hemijske reakcije i omogucavajuci funkcionisanje organizma.
Vec dosta dugo se zna da se encimske reakcije , kao u ostalom i vrlo veliki broj hemijskih reakcija u prirodi , odigravaju po zakonu o dejstvu aktivnih masa , tj. da izmedju koncetracije slozenog jedinjenja koje se razlaze pod uticajem nekog fermenta i koncetracija njegovih proizvoda razlaganja postoji odredjeni odnos ciji je izraz konstanta razvnoteze .
Encimske reakcije i fermenti . Za razlaganje laktoze pod uticajem encima beta-galaktozidaze ta jednacina , po zakonu o dejsvu aktivnih masa glasi :

Rad srca fiziologija i regulacija 26
Rad srca fiziologija i regulacija Rad srca zasniva se na ritmicnim kontrakcijama koje obezbedjuju stalan...

Metabolicke odlike srcanog misica 26
Metabolicke odlike srcanog misica Metabolicke odlike srcanog misica .Srcani misic (miokard) ima specificne metabolicke odlike...

Bioelektricne pojave u srcu 26
Bioelektricne pojave u srcu EKG elektrokardiogram Bioelektricne pojave u srcu omogucavaju stvaranje i sirenje elektricnih...
![]()
Encimske reakcije i fermenti . Fermenti ne menjaju konstantu ravnoteze , nego samo ubrzavaju njegovo uspostavljanje. Iz ovog zakona proizilazi da su encimske reakcije povratne- reverzivne. Gornji primer reverzivnosti moze se prikazati na sledeci nacin:
![]()
Encimske reakcije i fermenti .Iz jednacine se moze zakljuciti da ce pravac reakcije , tj. proces sinteze ili razlaganja zavisiti od koncetracije slozenog supstrata ( laktoze) , odnosno njenih proizvoda razlaganja ( glukoze i galaktoze )
Preporuka knjige:

Pri visku laktoze ferment β-galaktozidaza pomaze njeno razlaganje , dok ce pri visku raspadnih proizvoda ( galaktoze i glukoze ) reakcija proticati u pravcu sinteze.
Encimske reakcije i fermenti . Novija ispitivanja su pokazala da se reverzivnost fermenata zavisi i od energijskog efekta encimske reakcije , tj. da li se u toku te reakcije oslobadja i vezuje energija , i od velicine tog efekta tj . kolicine energije koja se oslobadja odnosno veze.
Ako ste propustili :
Encimske reakcije i fermenti . Kod onih reackija pri kojima se oslobadja relativno mala kolicina energije u toku procesa razlaganja , za procese sinteze nece biti potrebna neka znacajnija kolicina energije spolja , te ce se i procesi sinteze pod uticajem tih fermenata odigravati relativno lako .
Encimske reakcije i fermenti . Kod tih fermenata ce reverzivnost biti izrazena i moze se dokazati i u reakciji in vitro.
Medjutim , ako su reakcije razlaganja jako egzoenergetske , kaoo stoje to slucaj sa vecinom oksidacionih reakcija , procesi sinteze ce biti jako endoenergetske reakcije i stoga se reverzibilnost nece lako primeniti , posto ce se reakcije sinteze biti potrebna veca kolicina energije spolja .

Takve encimske sinteze ce biti moguce jedino ako se istvovremeno i na istom mestu ( tj. u celiji) odigrava neka druga egzoenergetska rakcija cija ce energija biti iskoriscena za proces sinteze pod uticajem prvog fermenta.
Prolazno jedinjenje ferment-supstrat. Danas postoji vise dokaza da pri dejstvu fermenata na neki supstrat dolazi do prolaznog vezivanja fermenata za supstrat .
U toku dalje reakcije ova veza se raskida , tako da na kraju reakcije nalazimo proizvode reakcije i supstrat .
Encimske reakcije i fermenti .Za proces razlaganja supstancije AB ovo prolazno vezivanje moze se prikazati sledecom jednacinom:
- I. AB+F—->ABF
- II. ABF——–>A+B+F
Encimske reakcije i fermenti . Pri dejstvu encima na supstrat molekuli supstrata bivaju aktivisani tj. postaju znatno reaktivniji i lakse medjusobno reaguju .
Encimske reakcije i fermenti . O mehanizmu aktivisanja molekula supstrata moze se naci vise podata u udzbenicima biohemije i encimologijama .
Specificnost fermenata
Jos je L. Pasteur svojim klasicnim ogledima sa gljivicama budji ( Penicillium glaucum ) , koje su razlagale D- vinsku kiselinu (-+-) , a na njen L-oblik (–) nisu dejstvovale , dokazao opticku specificnost enzima ove gljivice , tj. sposobnost da dejstvuju samo na jednu opticku modifikaciju ovog aktivnog jedinjenja .
Specificnost fermenata. Kasnije je , s jedne strane , otkriven veci broj primera opticke specificnosti , a sa druge strane i druge specificnosti .
Specificnost fermenata je njihova osobina da dejstvuju na odredjene grupe jedinjenja ili na odredjena jedinjenja zavisno od njihove konfiguracije .
Specificnost raznih fermenata je razlicita . Tako su esteraze , koje dejstvuju na masti , na primer lipaza pankreasa , relativno specificne tj. dejstvuju , mada razlicitom brzinom , na veci broj estera , bez obzira na to koji alkohol odnosno koja kiselina ulazi u sastav tih estera.
Specificnost fermenata. S druge strane , fermenti koji ucestvuju u razlaganju glikozoida , ili u sintezi nukleinskih kiselina i belancevina , strogo su specificni , tj. katalizuju razlaganje odnosno sintezu jedinjenja strogo odredjene strukture .
Aktivatori fermenata
Specificnost fermenata. Veci broj fermenata nalazi se u celijama ili telesnimm tecnostima odnosno sekretima u neaktivnom obliku kao profermenti. Za njihovo dejstvo je neophodno da najpre budu aktivirani pod uticajem odredjenih jedinjenja zvanih aktivatori.
Specificnost fermenata – aktivatori . Aktivatori mogu biti nespecificni ili specificni . Nespecificni aktivatori su oni koji dejstvuju na veci broj fermenata ili mogu biti zamenjeni drugimm jedinjenjima slicnih osobina , na primer kiseline , baze , soli i dr.
Specificni aktivatori su jedninjenja odredjenih hemijskih osobina ili strukture koji aktivisu samo odredjeni ferment .
Specificnost fermenata – aktivatori .Danas je za niz aktivatora poznat mehanizam dejstva . Oni se ili vezuju za molekul encima , na primer aktivatori metali , uticu na disocijaciju molekula fermenata – kiseline ili baze , ili odvajaju od profermenata odredjene hemijske grupe ( krace peptidne lance) koje su blokirale aktivne grupe fermenata .
Specificnost fermenata – aktivatori . Tako tromboplastin , koji postaje u samom pocetku procesa zgrusavanja krvi , razlaze proferment protombin na dva molekula trombina . U sledecoj tablici dacemo nekoliko primera aktivatora fermenata :
| Aktivator | Ferment koji se aktivira | Reakcija aktiviranja | Mehanizam dejstva aktiviranja |
| HCL | pepsin | pepsinogen —>pepsin | odvajanje peptida iz profermenata |
| enterokinaza | tripsin | tripsinogen–>tripsin | odvaja tripsin-inhibitor |
| tromboplastin | trombin | protrombin–> trombin | razlaze protrombin na 2 molekula trombina |
Inhibitori fermenata
Specificnost fermenata -Inhibitori fermenata. Postoji veci broj supstancija koje sprecavaju , tj. koce ili inhibisu dejstvo fermenata , a u mnogim slucajevima i razaraju fermente .
Te supstancije se nazivaju inhibitori ili paralizatori. Inhibitori incima se takodje dele na specificne i nespecificne . U nespecificne inhibitore spadaju : kiseline ( za fermente koje dejstvuju u baznoj sredini ) , soli teskih metala – zive , molibdena i dr. , arsen HCN i dr.
Specificnost fermenata -Inhibitori fermenata. U specificne inhibitore se ubrajaju oni koji su specificni prema odredjenim fermentima .
Neki od njih su vezani sa molekulom fermenta u njihovim ne aktivnim oblicima – profermentima . Na taj nacin tripsin-inhibitor je vezan sa tripsinom u profermentu tripsonogenu .
Specificnost fermenata -Inhibitori fermenata. Kao specificne inhibitore pomenucemo : antitrombin , tripsin-inhibitor iz soje ,koji inhibise tripsin pankreassa , i dr. Vrlo specificni inhibitori encima su antifermenti , koji se dobijaju imunizovanjem zivotinja ubrizgavanjem odredjenih encima.
Podela fermenata
Podela fermenata. Sve do nedavno postojaloje vrlo veliko sarenilo kako u pogledu nomenklature (naziva) , tako i u pogledu klasifikacije (podele) fermenata i sve veci broj naucnih radnika koji se bave proucavanjem fermenata , ukazala se potreba za usvajanjem zajednickih naziva za pojedine encima i za jedinstvenom podelom , kako registrovanje i klasifikovanje sve brojnije literature iz ove naucne oblasti .
Podela fermenata. Stoga je Medjunarodna unija za biohemiju izabrala komisiju strucnjaka iz raznih zemalja koja je dala novu podelu fermenata i niz preporuka o nazivima fermenata .
Podela fermenata. Ova nova podela izlozena je u vecem broju udzbenika koji su se pojavili poslednjih godina .
Osnovni princip podele fermenata koji je primenjen u novoj sistematizaciji je podela prema tipu biohemijske reakcije koje pojedini encimi katalizuju . Po toj podeli fermenti se dele na 6 osnovnih grupa :
- oksido-reduktaze
- transferaze
- hidrolaze
- lijaze
- izomeraze
- ligaze ( sintetaze)
Uporedi li se ova podela sa dosadasnjom podelom , koje smo drzali u predavanjima , i do sada objavljenim udzbenicima , moze se zapaziti da su fermenti naseg dela „Fermenti oksido -redukcije i dezmolaze“ koje je sadrzalo vrlo hetegorene encime , s obzirom na mehanizam dejstva i supstrate na koje dejstvuju , podeljeni u 5 grupa , od kojih dve – transferaze i izomeraze – cine nasoj ranijoj podeli posebne podgruipe .
Podela fermenata. Posle ovih napomena dacemo sasvim ukratko osobine ojedinih fermenata i nabrojati najvaznije .
Podela fermenata – oksido-reduktaze
Podela fermenata . Ova grupa obuhvata vrlo veliki broj fermenata , cija je zajednicka odlika da katalizuju oksidacione procese u organizmu ,tj. omogucuju bioloske oksidacije i celicno disanje .
Podela fermenata. U originalnoj podeli ti fermenti su dalje svrstani prema hemijskim grupama koje ne dejstvuju .
Njihovo proucavanje na taj nacin zahtevalo bi mnogo prostora , te cemo stoga samo izloziti osobine najvaznijih encima ove grupe koji ucestvuju u oksidaciono-redukcionim procesima u celijama sisara i ptica.
Podela fermenata – oksido-reduktaze (dehidroganeze) sa NAD- koencimima
Najkarakteristicna odlika ove grupe oksido-reduktaza je to sto su to slozeni proteid-encimi koji kao koferment sadrze dinukleoid , cija je aktivna grupa nikotin-amid (amid nikotinske kiseline) ili vitamin PP.
Podela fermenata. Prema blizoj strukturi nikotin-amid-dehidrogeneze dele se u dalje dve podgrupe: 1) nikotin-amid-hidrigogeneze ciji je koencim NAD ( bivsi DPN) ,tj. nikotin-amid-dinukleotid , koji se sastoji od adenina , nikotin-amida, dva molekula fosforne kiseline i dva molekula D-riboze i 2) NADF ,-nikotin-amid-dinukleoid-fosfat , koji se od prvog razlikuje po tome sto sadrzi , umesto 2 , tri molekula fosforne kiseline .
Ovde cemo sematski prikazati strukturu ova oba koencima:


U NADF treci molekul fosforne kiseline vezan je za treci C-atom D-riboze , koja je u susestvu sa adeninom.
Podela fermenata. Nikotin-amid-dinukleotid-dehidrogenaze ucestvuju u oksido-redukciji velikog broja organskih jedinjenja na taj nacin sto pri oksidaciji od njih oduzima po dva vodonika , a pri redukciji im predaje vodonike.
Podela fermenata. Pri oduzimanju vodonika vodonici bivaju aktivisani , tj. odvajaju se u obliku aktivnog vodonika ili protona , posto je svaki vodonik izgubio po jedan elektron .Dejstvo se sematski moze prikazati:
![]()
Podela fermenata. Redukovani oblik nikotin-amid-dehidrogeneza predaje vodonike ili drugim organskim jedinjenjima koja se redukuju , ili drugim encimima prenosiocima vodonika i elekrona iz grupe flavin-oksido-reduktaza pomenucemo:
Podela fermenata. Alkohol-nikotin-amid-oksido-reduktazu ( dehidrogenazu ) , glicerin-aldehid-dehidrogenazu, dehidrogenaze mlecne ,beta-oksibuterne , izolimunske kiseline itd.
Podela fermenata. Flavin -dehidrogeneze (oksido-reduktaze)
Podela fermenata. Drugu grupu dehidrogenaza cine flavin-dehidrogenaze , koje su u sastavu svog kofermenta kao aktivnu grupu sadrze derivat izoaloksazina laktoflavin (riboflavin) , tj. vitamin B2 .

Podela fermenata. Prema sastavu koencima , flavin-dehidrogenaze se dele u dve grupe:
- a) flavin-dehidrogenaze sa koencimom flavin-mononukleotidom- FMN i
- b) flavin-dehidrogenaze sa koencimom flavin-adenin-dinukleotidom- FAD
Prvi koencim se sastoji od izoaloksazina , petohidroksilnog alkohola ribitola i jednog molekula fosforne kiseline , a drugi izoaloksazina , ribitola , dva molekula fosforne kiseline , jednog molekula riboze i jednog molekula adenina .
Podela fermenata. Mnogi od flavin encima u svom molekulu sadrze i neki teski metal , kao na primer gvozdje , bakar ili molibden.
Podela fermenata. Prema svojoj ulozi grupan flavin-encima takodje se deli u dve grupe: na prave flavin-dehidrogenaze ( oksido-reduktaze) i na flavin-encime prenosioce elektrona .
Podela fermenata .Prave flavin-dehidrogenaze reaguju sa supstratima , raznim organskim jedinjenjima , kao na primer cilibarnom kiselinom , amino kiselinama i acil-koencimima A ( derivatima visih masnih kiselina sa koencimom A ), i oksidisu ih oduzimajuci im po dva atoma aktivisanih vodonika i po dva elektrona .
Podela fermenata. Od vodonike i elektrone flavin-dehidrogena za predaju bilo aktivisanom kiseoniku ili molekulskom kiseoniku (O2), ili drugim jedinjenjima ,, primaocima (akceptorima)vodonika, koji redukuju (na primer pod labaratorijskim uslovima metilenskom plavom koje redukuju u leuko-jedinjenje).
Podela fermenata. Druga grupa flavin-encima ,prenosioci elektrona , igra vaznu ulogu u lancu oksido-redukcijskih procesa u mitohondrijama celije , o cemu ce biti vise reci u posebnom delu o bioloskim oksidacijama .
Podela fermenata. Ovde samo napominjemo da flavin-encimi prenosioci elektrona primaju aktivisani vodonik i elektrone od redukovanih nikotin-amid-oksido-reduktaza (dehidrogeneza )- NAD i NADAF.
Podela fermenata. Potom oni predaju aktivisani vodonik aktivisanom kiseoniku , a elektrone sistemu citohroma . U toku ovog prenosenja elektrona vrsi se akumuliranje jednog dela energije oksido-redukcija , i to u obliku fosfatnih jedinjenja bogatih energijom , tj. adenozin-trifosfata koji se tom prilikom sintetise .
Poznato je vise flavin encima prenosilaca elektrona , od kojih su najpoznatiji dijaforaza i citohrom-c-reduktaza . Detalji o njima se mogu naci u udzbenicima biohemije .
Varburgov ferment disanja ili citohrom-oksidaza
Varburgov ferment disanja ili citrohrom-oksidaza nalazi se u mitohondrijama celija svih aerobnih organizama , tj. onih organizama za ciji je zivot neophodno prisustvo kiseonika .
Po svojoj strukturi je proteid-ferment – feroprotoporfirin . Novija ispitivanja su pokazala da se u celijama nalazi u vrlo maloj koncetraciji vezan za membransku strukturu mitohondrija za mitohondrijske kripte.
Osnovna funkcionalna odlika Varburgovog fermenta je da on autooksidabilan , tj. u prisustvu atmosferskog tj. molekulskog kiseonika , spontano se , bez drugih posrednika , oksidise u feri oblik , pri cemu predaju svoj elektron kiseoniku , koji time iz molekulskog prelazi u aktivni oblik :
4Enc. – Fe++ +O2 ——>4 Enc. -Fe++++20—
Varburgov ferment se pod uticajem citohroma redukuje ponovo u fero-oblik i time ponovo postaje sposoban za aktivisanje novih molekula kiseonika .
Varburgov ferment disanja inhibisu ugljen-monoksid , koji sprecava njegovu oksidaciju , tj. prelak fero-gvozdja njegovog koencima u feri-oblik ,i cijanovodinicna kiselina , koja se veuje za feri-oblik njegovog koencima omogucujuci time njegovu redukciju u fero-gvozdje .
Varburgov ferment disanja – citohromi .
Varburgov ferment disanja – citohromi . su veca grupajedinjenja koja igra ulogu u oksidacionom lancu u celijama . Oni nisu fermenti , nego samo prenosioci elektrona .
Po strukturi su feroporferini , pri cemu postoje razlike izmedju strukture njihovog porfirinskog prstena , o cemu se mogu naci podaci u savremenim biohemijama .
Varburgov ferment disanja . Iz mitohondrija celija raznih organizama odnosno raznih organa istog organizma izolovan je veci broj citohroma .
Obelezavaju se malim slovima latinske azbuke : a, b , b1 , c itd. Ugljen monoksid i cijavodonicna kiselina ne inhibisu njihovo dejstvo .
Ostale oksido-reduktaze
U ovoj grupi pomenucemo nekoliko fizioloskih znacajnih oksido-reduktaza , koje su prema originalnoj podeli ovih encima razvrstanih u razlicite podgrupe , ali ih mi u cilju uproscavanja izlaganja dajemo zajedno.
Periksodaze ( davalac H2O2-oksido-reduktaze). Danas je poznato vise encimakoji dejstvuju na vodonik-superoksid na taj nacin sto ga razlazu na vodu i aktivni kiseonik .
H2O2——>H2O+O—
Ovaj aktivni kiseonik reaguje sa raznim vodonika od kojih oduzima vodonik gradeci sa njim vodu .Peroksidaze su po strukturi proteid-fermenti ciji su koencimi uglavnom feroporfirini (hemoproteidi).
Podela fermenata. Nalaze se u erotrocitima , jetri , i nizu drugih organa i u mnogim bakterijama .
Katalaze (H2O2-H2O2-oksido-reduktaze)dejstvuju na dva molekula vodonik-superoksida i razlazu ih na vodu i molekulski kiseonik :
H₂O₂ + H₂O₂ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ 2 H₂O + O₂
Enzim
Posto se u toku ove reakcije jedan molekul vodonik-superoksida oksidise – gubeci O2 , a drugi redukuje – prelazeci u vodu primajuci jos dva vodonika , ferment se naziva H2O2-H2O2-oksido-reduktaza. I ovaj ferment po svojoj strukturi spada u feropofirin-fermente .
Podela fermenata. Urikaza (urat-O2-oksido-reduktaza) nalazi se u organizmu vecine sisara , osimm coveka i antropoidnih majmuna . Dejstvuje na mokracnu kiselinu i oksidise je u alantoin.
Podela fermenata. Katehol-oksidaze (polifenol-oksidaze) dejstvuju na ortofenole i oksidisu ih u odgovarajuce fenole uz ucesce molekulskog kiseonika.
2o-fenola+O2 ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ 2 o-hinona +H2O
Enzim
U sastavu ovog fermenta nalazi se bakar.
Podela fermenata. Tirozinaza (fenil-alanin-4-hidroksilaza) dejstvuje na fenil-alanin i oksidise ga tirozin . Reakcija se odigrava u prisustvu folinske kiseline .
Podela fermenata. Oksidaza L-askorbinske kiseline (L-askorbinska kiselina -O2-oksido-reduktaza) nalazi se u mnogim organima. Oksidise L-askorbinsku kiselinu u dihidroaskorbinskukiselinu . Sadrzi u sebi bakar .
Transferaze
Podela fermenata. U ovu grupu spada veci broj veoma vaznih fermenata koje u toku procesa prometa materije prenose odredjene funkcionalne grupe (hemijske radikale) s jednog jedinjenja na drugo .
Podela fermenata. Transferaze – prenosioci C1-grupe. U nizu metabolickih procesa sinteze i pretvaranja jednih organskih jedinjenja u druga u organizmu dolazi do prenosenja hemijskih grupa ( radikala)sa jednim ugljenikovim atomom :
Formilska, metilska , i oksimetilska grupa ,na primer pri sintezi kreatina , holina, serina , pirimidinskih baza , pri metilovanju nikotinske kiseline itd.
Kao davalac metil-grupa glavnu ulogu igra metionin , a kao vazan posrednik folna odnosno folinska kiselina . Fermenti transferaze katalizuju prenosenje svih pomenutih grupa .
Podela fermenata. Karbiksil-transferaze ucestvuju u procesima karboksilacije i dekarboksilacije , tj. vezivanja ugljen-dioksida pri sintezi , a njegovog izdvajanja iz karboksilne grupe pri razlaganju dikarbonskih kiselina .
Podela fermenata. Amino-transeraze katalizuju prenosenje amino-grupa sa davaoca – najcesce glutaminske kiseline na razne а-ketokiseline kao primaoce i na taj nacin ucestvuju u sintezi aminokiselina. Koencim ove grupe je derivat piridoksina (vitamina B6) -piridoksal-fosfat.
Podela fermenata. Transveraze fosforne kiseline sa ATP (heksokinaze)katalizuju prenosenje molekula fosforne kiseline sa adenozin-trifosforne kiseline na druga jedinjenja .
Na taj nacinferment iz ove grupe glikokinaza kartalizuje prenosenje fosforne kiseline sa adenozin-trifosfata na glukozu , a time sintezu glukozo-6-fosfata.







