Předmět Enzymologie (C8160)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu C8160 - Enzymologie, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita (MU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Studenti by měli získat základní představy o vlastnostech enzymů a vztahu mezi jejich strukturou a mechanismy katalytického působení. Měl by znát nejdůležitější zástupce jednotlivých tříd, oblasti jejich použití v praxi a základní metody stanovení enzymové aktivity. Předpokládá se, že zvládnou zpracování dat z kinetických studií a interpretaci výsledků ve vztahu k reakčnímu mechanismu.

Osnova

) Úvodní informace o enzymechHistorie enzymologie. Stavba enzymů, pojmy holoenzym, apoenzym, kofaktor, koenzym, kosubstrát, prostetická skupina. Charakteristické rysy enzymové katalysy. Možnosti regulace enzymů in vivo. Mnohočetné formy enzymů (isoenzymy, konjugované enzymy, polymerní enzymy), multienzymy (multienzymové komplexy, polypeptidy). Názvosloví enzymů.2) Enzymová aktivitaZávislost rychlosti enzymové reakce na koncentraci enzymu a substrátu. Aktivita, molekulová aktivita, aktivita katalytického místa, katalytická koncentrace, specifické aktivita. Používání konvenčních jednotek enzymové aktivity. Přímé a nepřímé měření aktivity; spřažené enzymové reakce. Možnosti monitorování průběhu enzymové reakce; příklady syntetických substrátů pro fotometrii, fluorimetrii a luminometrii.3) Isolace enzymůŽivočišné, rostlinné a mikrobiální zdroje enzymů. Uvolňování intracelulárních enzymů z buněk, zahušťování extraktu, výběr separačních technik, konečné úpravy. Kvantitativní hodnocení purifikačního postupu. Krystalisace enzymů. Kriteria čistoty enzymových preparátů. Faktory ovlivňující stabilitu enzymových preparátů, možnosti stabilisace.4) Chemické mechanismy enzymové katalysyAcidobasická katalysa, nukleofilní a elektrofilní katalysa. Kovalentní katalysa. Příklady účasti konkretních aminokyselinových zbytků a kofaktorů. Radikálové reakce enzymů. Konvergence, divergence, paralelismus a zvrat funkce v evoluci katalytického mechanismu.5) Termodynamika a kinetika přeměny substrátu na produktTvorba komplexu enzymu se substrátem. Energetický profil nekatalysované a katalysované reakce, možnosti ovlivnění aktivační energie. Kinetika reakčního mechanismu Michaelise a Mentenové (prestacionární stadium, stacionární a rovnovážné přiblížení). Rovnice Michaelise a Mentenové v diferenciálním a v integrovaném tvaru. Význam kinetických parametrů vmax (vlim), Km a vmax / Km. Reversibilní forma mechanismu Michaelise a Mentenové. Haldanův vztah.6) Teoretické základy enzymové kinetikyPoužití teorie grafů při odvozování kinetických rovnic ve stacionárním, rovnovážném a blokově rovnovážném přiblížení. Grafické a výpočetní metody analysy experimentálních kinetických dat. Software pro enzymovou kinetiku.7) Vliv faktorů prostředí na rychlost enzymové reakceVliv teploty, pH, iontové síly a viskosity.8) InhibitoryTypy reversibilní inhibice v Botts-Moralesově schematu a jejich diagnostika. Inhibice substrátem a produktem. Vysokoafinitní reversibilní inhibitory. Ireversibilní inhibice - afinitní značení, inaktivace závislá na reakčním mechanismu. Analoga přechodového stavu. Farmakologický význam inhibitorů. Návrh nových účinných inhibitorů.9) Vícesubstrátové reakceKlasifikace kinetických mechanismů vícesubstrátových reakcí. Clelandova symbolika. Kinetické rovnice. Experimentální rozlišení mezi jednotlivými mechanismy. Primární a sekundární grafy, inhibice produkty, analogy substrátů, isotopová výměna.10) Kooperativitivní jevy při působení enzymůDefinice kooperativity. Homeotropní a heterotropní kooperativita; allosterie. Určení stupně kooperativity. Hillova rovnice, Hillův koeficient. Fenomenologický rovnovážný model; Adairova rovnice. Molekulové modely Monod-Wyman-Changeux a Koshland-Nemethy-Filmer a jejich zobecnění. Asociace-disociace oligomeru. Kinetická kooperativita a kooperativita v monomerních enzymech. Pseudokooperativita a její možné příčiny.11) Enzymy na pevných površích a v miceláchMetody imobilisace enzymů. Vliv imobilisace na kinetické parametry, pH optimum, teplotní závislost aktivity a stabilitu enzymu. Kinetické modely reaktorů s imobilisovaným enzymem. Micelární systémy - příprava, kinetické vlastnosti, možnosti použití.12) Enzymy v biochemické analyticeStanovení analytů s použitím rozpustných enzymů. Nerovnovážné metody (meření počáteční rychlosti, konverze na produkt za fixní čas, dvouenzymové a jednoenzymové recyklizační systémy), rovnovážné metody (do konečného bodu, isotopová výměna za rovnováhy). Enzymové biosensory - rozdělení podle měřené elektrické veličiny, analytické charakteristiky, příklady použití. Enzymová imunoanalysa. Enzymy jako markery genové exprese.13) Další oblasti použití enzymů, enzymové inženýrstvíNejdůležitější prakticky používané enzymy. Příklady uplatnění (potravinářství, krmivářství, výroba pracích prostředků, organická synthesa, medicina aj.). Extremofily jako zdroje enzymů. Využití strukturních dat k optimalisaci enzymové funkce. Cílená evoluce genů.

Literatura

doporučená literaturaMACHOLÁN, Lumír. Enzymologie. 2. upr. vyd. Brno: Vydavatelství Masarykovy univerzity, 1994. 152 s. ISBN 80-210-1039-8. infoKOTYK, Arnošt a Jaroslav HORÁK. Enzymová kinetika. 1. vyd. Praha: Academia, 1977. 268 s. info

Požadavky

C4182 Biochemie II || C3580 Biochemie Je doporučeno absolvování základních kurzů z biochemie, organické chemie a fyzikální chemie.

Garant

prof. RNDr. Igor Kučera, DrSc.

Vyučující

prof. RNDr. Igor Kučera, DrSc.