Chaptl;k;lkl;k;lkk;lk;lk;lk;lk;lkl;ker 6.pptx

ipoiopipoiopipo

1. Chapter 6 Local controls Course Coordinator: Dr. Ziad H. Al-Oanzi

2. Enzymes Enzymes Enzyme Action Factors Affecting Enzyme Action The effect of enzyme inhibition

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 التفاعلات البيولوجية • معظمها بروتينات • خفض طاقة التنشيط • زيادةمعدل التفاعل • تم فقدان النشاط في حالة التشويه • قدتكون بروتينات بسيطة • قدتحتوي على عوامل مساعدة مثل الأيونات المعدنية أو العضوية ( الفيتامينات )

4. En z ymes 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 • الإنزيمات هي بروتينات مهمة موجودة في الكائنات الحية . ان إنزيم هو البروتين الذي يغير معدل المادةالكيميائية ردفعل. • أنها تسرع التفاعلات الأيضية .

5. E x amples diges t ion synthesis + +

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. 7 Oxidoreductases: transfer of electron (inform of hydride ions or H atoms) Transferases: transfer functional groups between donor and acceptor molecules. H y drol a ses: Add wa ter a c ross a bond, hydrolyzing it. 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. Isomerases: transfer of groups within molecules to yield isomeric forms Ligases: formation of C-C, C-S, C_O and C-N bonds by condensation reactions coupled to c l e a vage of A TP or si m i l ar cof a c t or Enzyme Classification

8. 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 en z y me substrate product active site

9. It’s shape that matters! Lock & Key model shape of protein allows enzyme & substrate to fit specific enzyme for each specific reaction لوك & كه نموذج ذ - شكل البروتين يسمح للإنزيم & الركيزةلتناسب - إنزيم محدد لكل محدد رد فعل

10. 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 - جزيءالبروتين المساعد • المادة المتفاعلة - الجزيءالذي تعمل عليه الإنزيمات • منتجات - مايساعد الإنزيم على إنتاجه من التفاعل • موقع نشط - جزءمن الإنزيم الذي الركيزة يناسبالجزيء

11. Factors affecting Enzymes substrate concentration pH temperature inhibitors. تركيزالركيزة • الرقم الهيدروجيني • درجة حرارة • مثبطات.

12. 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 V max will change too.

13. The effect of pH Optimum pH values Enz y me activity T r y psin P e psin 7 pH 1 3 5 9 11

14. The effect of temperature Temperature / ° C E n z y me activity 10 2 30 40 50 Increasing number of collisions (Q 10 ) Denaturation O p timum

15. 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 . المثبطات هي مواد كيميائية تعمل على تقليل معدل التفاعلات الأنزيمية. • عادة ما تكون محددة وتعمل بتركيزات منخفضة. • إنها تمنع الإنزيم ولكنها لا تدمره عادة. • تعمل العديد من الأدوية والسموم على تثبيط الإنزيمات في الجهاز العصبي Enzyme Inhibition

16. 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 لا رجعة فيها: يتحد مع المجموعات الوظيفية للأحماض الأمينية في الموقع النشط بشكل لا رجعة فيه. أمثلة: غازات الأعصاب والمبيدات الحشرية تحتوي على الفوسفور العضوي، وتتحد مع بقايا السيرينفي إنزيم أستيل كولين. 16

17. 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 غسلها من محلول الإنزيم عن طريق غسيل الكلى. هناكفئتان. 17

18. 18 Competitive Inhibition A competitive inhibitor Has a structure similar to substrate Occupies active site Comp e t e s wit h s u b s t r a t e f or a c ti v e site Has effect reversed by increasing substrate concentration مثبط تنافسي • لديه هيكل مماثل للركيزة • يحتل موقعا نشطا • يتنافس مع الركيزة للموقع النشط • لهتأثير عكسي عن طريق زيادة تركيزالركيزة 18

19. 19 Su c cin ate Fumarate + 2H + + 2e - Succinate de h ydro g en a se C H COOH C H COOH COOH CH 2 COOH CH 2 CH 2 COOH COOH Malonate The effect of enzyme inhibition

20. 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-CoA reductase. By doing so, they inhibit de novo cholesterol synthesis, thereby lowering plasma cholesterol levels • هذهالمجموعة من العوامل المضادة لفرط الكولسترول تمنعبشكل تنافسي الخطوة الأولى في تخليق الكوليسترول . المختزل. HMG - CoA • يتمتحفيز هذا التفاعل بواسطة إنزيم • أدويةالستاتين هي نظيرات هيكلية للركيزة الطبيعية لهذا HMG - CoA الإنزيم،وتتنافس بشكل فعال لتثبيط إنزيم المختزل . • منخلال القيام بذلك، فإنها تمنع تخليق الكولسترول دي نوفو، وبالتاليخفض مستويات الكولسترول في البلازما

21. 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-تعمل المضادات الحيوية اللاكتامية، مثل البنسلين والأموكسيسيلين، عن طريق تثبيط الإنزيمات المشاركة في تكوين جدار الخلية البكتيرية. إنها تخفض ضغط الدم عن طريق . ( ACE) – مثبطات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين منعالإنزيم الذي يقسم الأنجيوتنسين 1 ليشكل مضيق الأوعية القوي، أنجيوتنسين 2. هذه الأدوية، والتي تشمل تسبب توسع الأوعية الدموية وما ينتج عنها من انخفاض في ضغط الدم. - الوبيورينول،وهو دواء يستخدم لعلاج النقرس، يقلل من إنتاج اليورات عن طريق تثبيطأوكسيديز الزانثين. 21

22. 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 هيكل مثل الركيزة • يرتبطب الإنزيم ولكنه ليس موقعاً نشطاً • يغيرشكل الإنزيم والموقع النشط • لايمكن للركيزة أن تناسب الموقع النشط الذي تم تغييره • لايحدث أي رد فعل • لايتم عكس التأثير بإضافة الركيزة

23. 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 Fe 2+ 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).