1. נערך ועובד על ידי שושי פולטין
אנזימים
נערך ועובד על ידי שושי פולטין

2. מהו אנזים אנזים -זרז ביולוגי.
חלבון המיוצר בתא ומזרז תהליכים ביולוגיים ספציפיים.
לכל תהליך האנזים הספציפי לו.
התהליך המזורז יכול להיות של פרוק או הרכבה.
בתהליך מצע הופך לתוצר בנוכחות האנזים.

3. התאמה בין אנזים למצע לכל אנזים יש אתר פעיל.
קיימת התאמה מרחבית מדויקת בין האתר הפעיל למצע,בדומה ל"מפתח ומנעול".
ההתאמה והסביבה הכימית בין האתר הפעיל למצע, היא זו המאפשרת את התהליך האנזימתי.
ההתאמה המרחבית מאפשרת "קיצור דרך" לתהליך.
האנזים הוא כמו שדכן – במקום מפגש אקראי בין מולקולות מביא אותן זו מול זו בזווית הנכונה ומאפשר את התהליך.
בתמונה אנזים (כחול) והמצע – גלוקוז (צהוב).

4. מודל של תגובה אנזימתית
המצע נקשר לאנזים באתר הפעיל. נוצר קומפלקס אנזים מצע. פעולת הזירוז יוצרת תוצר, כאשר התוצר משתחרר והאנזים חופשי לפעול מחדש.
אנזים
אנזים
אתר פעיל
זירוז
מולקולה P
תוצר
מולקולה S
המצע
קומפלקס
אנזים - מצע
קומפלקס
אנזים - תוצר

5. פעולת האנזים

6. דרך פעולת האנזים לעיתים פועל האנזים על ידי שינוי הצורה של המצע,
דבר הגורם להתרחשות התגובה:
האתר
הפעיל
קישור ES
תוך שינוי צורת
המצע

7. פעילות האנזים כימוטריפסין הפועל על ידי שינוי צורה של המצע
כמוטריפסין
שרשרת ח' אמינו
השרשרת נקשרת
לאתר הפעיל
של האנזים
שינוי הצורה מחליש
את הקשר בין ח' האמינו
וחושף אותו
למולקולת המים
פעילות האנזים כימוטריפסין הפועל על ידי שינוי צורה של המצע
הקשר בין ח' האמינו
נשבר, המולקולה
התפרקה ל -2 ,האנזים
חזר לצורתו המקורית

8. כיצד מתבצעת תגובה כימית?
תגובה כימית צריכה לקבל קודם כל אנרגיה מסוימת –
"אנרגיית שפעול" (אקטיבציה).
בשלב של התגובה הכימית מגיעים המגיבים למצב ערור.
"אנרגיית השפעול" - האנרגיה הדרושה כדי שתגובה מסוימת תתקיים.

9. כיצד מתבצעת תגובה כימית?
אנרגיה
חופשית
מצב מעבר
אנרגיית
שפעול
מגיבים
תוצרים
מהלך התגובה
© 2007 Paul Billiet ODWS

10. איך מזרזים תהליך?
זירוז תהליך כימי יכול להיעשות על ידי העלאת הטמפרטורה, המאיצה את תנועת החלקיקים.
הבעיה – מערכות ביולוגיות רגישות מאוד לשינוי בטמפרטורה.
אנזים יכול להאיץ בתהליך מבלי לשנות את הטמפרטורה שלו.
האנזימים מורידים את "אנרגיית השפעול" של התהליך.
במילים אחרות : בנוכחות האנזים סף האנרגיה הדרוש כדי שהתגובה תצא לפועל נמוך בהרבה מהסף הדרוש לכך בהיעדר האנזים.
הדגמה:

11. ללא אנזים גלוקוז + גלקטוז לקטוז אנרגיית שפעול ללא אנזים עם אנזים לקטוז
עם אנזים
לקטוז
גלוקוז + גלקטוז
אנרגיית שפעול
עם אנזים

12. התהליך האנזימתי אנרגיית השפעול של התהליך האנזימתי המהלך החדש של התגובה
האנזים מאפשר לתהליך להתקיים במהירות הגדולה פי 100 עד 1000 יותר מהר מאשר ללא האנזים.
© 2007 Paul Billiet ODWS

13. דוגמא: פירוק גלוקוז ניתן לפרק גלוקוז בנוכחות חמצן ב – 2 דרכים:
ניתן לפרק גלוקוז בנוכחות חמצן ב – 2 דרכים:
ללא אנזים- בתהליך שריפה– במקרה זה סף האנרגיה שיש לעבור גבוה 100oC.
בנוכחות אנזימים(נשימה תאית) –במקרה זה סף האנרגיה הדרוש על מנת שתגובה מסוימת תצא לפועל נמוך בהרבה – 37oC

14. קופקטור (קואנזים)
תוספת לא חלבונית הנדרשת לעיתים כדי שהתהליך האנזימתי יוכל להתרחש
הקופקטור הנקשר לאנזים לא פעיל(פרו אנזים) והופך אותו לפעיל.
קופקטורים המשתחררים בקלות מהמולקולה נקראים קואנזימים.
בין הקופקטורים נמנים ויטמינים ויוני מתכות.
ויטמינים – תרכובות אורגניות שהגוף זקוק להן בכמויות קטנות, ואין ביכולת האדם לייצר בגופו, משום כך עליו לקבל אותו במזונו
Nitrogenase enzyme with Fe, Mo and ADP cofactors
Jmol from a RCSB PDB file © 2007 Steve Cook H.SCHINDELIN, C.KISKER, J.L.SCHLESSMAN, J.B.HOWARD, D.C.REES
STRUCTURE OF ADP X ALF4(-)-STABILIZED NITROGENASE COMPLEX AND ITS IMPLICATIONS FOR SIGNAL TRANSDUCTION; NATURE 387:370 (1997)
© 2007 Paul Billiet ODWS

15. שיעור פעילות האנזים ניתן למדוד את פעילות האנזים (קצב הריאקציה).
פעילות האנזים נקבעת על ידי כמות התוצר P הנוצר, או כמות המצע S הנעלמת בפרק זמן קבוע. P S ES E E

16. גורמים המשפיעים על פעילות ה E
הגורמים המשפיעים על פעילות האנזים: pH
טמפרטורה
ריכוז אנזים E
ריכוז מצע S
מעכבים

17. השפעתpH על פעילות ה E
pH - רמת החומציות משפיעה על פעילות האנזים -זהו גורם המשפיע על האתר הפעיל .
לכל אנזים pH מיטבי לפעילותו – לאנזימים שונים pH מיטבי שונה.
pH אופטימאלי
פעילות
האנזים
טריפסין
פפסין

18. השפעת טמפרטורה לכל אנזים טמפ' אופטימאלית משלו.
בטמפרטורות נמוכות יש הגברה של פעילות האנזים עם העלייה בטמפרטורה, זאת משום שקצב תנועת המולקולות עולה, וכך עולה הסיכוי למפגש בין אנזים למצע.
בטמפ' גבוהות מהטמפ' האופטימאלית, האנזים שהוא חלבון מתחיל לעבור דנטורציה ופעילותו יורדת בהדרגה, עד להפסקת פעילות.(השפעה על האתר הפעיל)

19. אפקט הטמפרטורה טמפרטורה/ °C פעילות האנזים 10 20 30 40 50 האצה דנטורציה10 20 30 40 50
האצה
דנטורציה
© 2007 Paul Billiet ODWS

20. השפעת ריכוז ה E על פעילותו
ככל שעולה ריכוז ה E כך עולה פעילותו (עולה הסיכוי למפגש ES – ולכן עולה קצב הריאקציה). נקודה - X נקודת הרוויה,שממנה ואילך למרות עליה בריכוז ה E פעילותו קבועה - כמות ה S מהווה גורם מגביל.
הגורמים הקבועים: ריכוז ה S , זמן, טמפרטורה, pH .
קצב הפעילות האנזימתית X
ריכוז האנזים (E)
הדגמה

21. הדגמה: השפעת ריכוז ה E על פעילותו
כמות המצע S מהווה גורם מגביל S P

22. השפעת ריכוז ה Sעל פעילות ה E
ככל שעולה ריכוז ה Sכך עולה פעילות ה E (עולה הסיכוי למפגש ES – ולכן עולה קצב הריאקציה). נקודה - X נקודת הרוויה,שממנה ואילך למרות עליה בריכוז ה S פעילותו של ה E קבועה - כמות ה E מהווה גורם מגביל.
הגורמים הקבועים: ריכוז ה E, זמן, טמפרטורה, pH .
קצב הפעילות האנזימתית X
ריכוז המצע (S)
הדגמה

23. השפעת ריכוז ה S על פעילות ה EP
כמות ה S גורם מגביל
כמות ה E גורם מגביל

24. מעכבים מעכבים – מולקולות המעכבות את פעילות האנזים:
מעכב לא תחרותי – נקשר לאנזים במקום שאינו האתר הפעיל ומונע את פעילות האנזים.
מעכב תחרותי – מתחרה עם המצע על האתר הפעיל.

25. מעכב תחרותי
מעכב תחרותי – למעכבים תחרותיים בד"כ יש מבנה מרחבי דומה למבנה הסובסטרט
מעכב תחרותי נקשר לאנזים באתר הפעיל ומונע את התקשרות האנזים לסובסטרט - המעכב התחרותי מתחרה עם הסובסטרט על האתר הפעיל של האנזים.

26. מעכב תחרותי Vmax Vmax/2 Km [S] V0מהירות התגובה ללא מעכב בנוכחות מעכב

27. מעכב לא תחרותי Vmax Vmax app Km [S] קצב התגובה [mM/min] ללא מעכב
בנוכחות מעכב
לא תחרותי

28. תגובה אנזימטית הבאה בשרשרת
היצירה של תוצר ביולוגי דורשת לעיתים מעורבות של מספר אנזימים.
מצע
חומר ביניים A
חומר ביניים B
תוצר

29. פעילות אנזימתית בשרשרת
אנימציה:

30. בקרה על תוצר המסלול משוב - בקרה על תוצר המסלול .
משוב שלילי – תוצר המסלול מעכב את התהליך.
משוב חיובי – תוצר המסלול מזרז את התהליך.
חומר
מוצא
תוצר סופי
אנזים 1
חומר ביניים A
אנזים 2
חומר בינייםB
אנזים 3
תוצר
עיכוב ע"י התוצר הסופי

31. התוצר פועל על האנזים -משוב
כיצד נעשית הבקרה?
המצע הופך לתוצר
עיכוב על ידי התוצר:
הבקרה נעשית במשוב שלילי – על ידי התוצר.
התוצר נקשר לאנזים וכתוצאה מקישור זה משתנה צורת האתר הפעיל ופעילות האנזים נפסקת.
תוצר
התוצר פועל על האנזים -משוב
שינוי
צורה

32. מקורות
מצגת טובה על אנזימים.