Enzymologia. Podstawy

Drogi Czytelniku, w czasie gdy bierzesz tę książkę do ręki, w komórkach Twojego organizmu zachodzi tysiące reakcji chemicznych warunkujących życie. U podstaw przebiegu tych reakcji stoi prawidłowe funkcjonowanie całych zespołów enzymów, bez których przemiany metaboliczne byłyby niemożliwe. Książka ta stanowi wprowadzenie do jakże istotnego elementu biochemii, jakim jest nauka o enzymach, ich budowie, sposobach funkcjonowania i konsekwencjach ewentualnych odstępstw od normy. Poznając te zagadnienia łatwiej zrozumieć globalne prawa przyrody, którym wszyscy, bez wyjątku podlegamy. Zgłębianie enzymologii daje podstawy do wykorzystywania enzymów, tych molekularnych robotników komórki, w praktyce. Fundamentalne procesy bioenergetyczne mikroorganizmów jak np. fermentacje są od zarania dziejów wykorzystywane do produkcji i konserwowania żywności. Obecnie znając właściwości katalizujących je enzymów możemy optymalizować warunki masowej produkcji biopaliw czy utylizacji odpadów. Z drugiej strony wiedza dotycząca funkcjonowania enzymów w naszych organizmach jest szeroko wykorzystywana w medycynie i farmacji. Tysiące leków, trucizn i suplementów diety działa na zasadzie regulatorów przemian enzymatycznych. Pomiary aktywności enzymów są ważnym składnikiem diagnostyki medycznej. Przykłady wiedzy o enzymach, która znalazła wykorzystanie praktyczne można by mnożyć należy jednak pamiętać, że przed każdym świadomym działaniem praktycznym stoi solidna wiedza podstawowa. Takiej właśnie wiedzy gromadzonej przez kilka pokoleń biochemików dostarcza niniejsze opracowanie. Książka będzie pomocna studentom i doktorantom biologii, biotechnologii, medycyny, farmacji, weterynarii oraz rolnictwa, którzy w większym lub mniejszym stopniu mają do czynienia z biochemią i badaniem enzymów.

Spis treści

SŁOWO WSTĘPNE 9 1. HISTORIA POCZĄTKÓW ENZYMOLOGII 11 2. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA ENZYMÓW 15 2.1. MOC KATALITYCZNA 15 2.2. SPECYFICZNOŚĆ 18 2.3. WŁAŚCIWOŚCI REGULACYJNE 20 3. ZASADY SYSTEMATYKI ENZYMÓW 21 4. POMIARY AKTYWNOŚCI ENZYMÓW 25 4.1. ZASADY OGÓLNE 25 4.2. JEDNOSTKI AKTYWNOŚCI ENZYMÓW 27 4.3. SPEKTROFOTOMETRYCZNE METODY MIERZENIA AKTYWNOŚCI ENZYMÓW 28 4.4. FLUORYMETRIA 31 4.5. KOLORYMETRIA ORAZ INNE METODY 32 5. WYODRĘBNIANIE I OCZYSZCZANIE ENZYMÓW 37 5.1. ŹRÓDŁA ENZYMÓW 37 5.2. POCZĄTKOWE ETAPY WYODRĘBNIANIA ENZYMÓW 39 5.3. CHROMATOGRAFIA JONOWYMIENNA 42 5.4. SĄCZENIE MOLEKULARNE 44 5.5. CHROMATOGRAFIA POWINOWACTWA 45 5.6. INNE METODY OCZYSZCZANIA ENZYMÓW 47 5.7. KRYTERIA JEDNORODNOŚCI PREPARATÓW ENZYMOWYCH 49 6. BUDOWA ENZYMÓW 53 6.1. OGÓLNA STRUKTURA BIAŁKOWA 53 6.2. CENTRUM AKTYWNE 60 6.3. JONY METALI W CENTRACH AKTYWNYCH 61 6.4. UDZIAŁ KOENZYMÓW W KATALIZIE ENZYMATYCZNEJ 62 6.5. IZOENZYMY 71 6.6. INNE FORMY MOLEKULARNE ENZYMÓW 75 6.7. ENZYMY WIELOFUNKCYJNE 76 6.8. KOMPLEKSY WIELOENZYMOWE 78 7. MECHANIZMY DZIAŁANIA ENZYMÓW 81 7.1. ETAPY REAKCJI ENZYMATYCZNEJ 81 7.2. OSOBLIWOŚCI KATALIZY PRZEPROWADZANEJ PRZEZ WYBRANE ENZYMY 86 7.2.1. Lizozym 86 7.2.2. Chymotrypsyna 88 7.2.3. Dehydrogenaza mleczanowa 90 7.2.4. Enolaza 91 7.2.5. Polimeraza DNA 93 8. ELEMENTY KINETYKI ENZYMATYCZNEJ 95 8.1. ZAŁOŻENIA KINETYKI STACJONARNEJ 96 8.2. RÓWNANIE MICHAELISA-MENTEN 98 8.3. WYZNACZANIE WARTOŚCI STAŁYCH KINETYCZNYCH 102 8.4. OKREŚLENIE EFEKTYWNOŚCI KATALITYCZNEJ 112 8.5. TYPY HAMOWANIA ENZYMÓW, RODZAJE INHIBITORÓW 113 8.6. KINETYCZNE OSOBLIWOŚCI REAKCJI KILKUSUBSTRATOWYCH 124 8.7. WPŁYW TEMPERATURY, ENERGIA AKTYWACJI 129 8.8. WPŁYW JONÓW WODOROWYCH 133 9. MECHANIZMY REGULACJI AKTYWNOŚCI ENZYMÓW 137 9.1. REGULACJA ALLOSTERYCZNA 138 9.1.1. Model jednoprzejściowy 141 9.1.2. Model sekwencyjny 143 9.1.3. Stopień kooperatywności 145 9.1.4. Dowody allosterii 148 9.1.5. Przykłady enzymów allosterycznych 150 9.1.6. Białka jako rodzaj efektorów 152 9.2. REGULACJA IZOSTERYCZNA 154 9.3. REGULACJA POPRZEZ MODYFIKACJE KOWALENCYJNE 155 9.4. PROTEOLITYCZNA AKTYWACJA ENZYMÓW TRAWIENNYCH 162 10. REGULACJA BIOSYNTEZY ENZYMÓW ORAZ ICH DEGRADACJA 165 10.1. OPERONY U MIKROORGANIZMÓW 165 10.2. RYBOPRZEŁĄCZNIKI 167 10.3. UDZIAŁ HORMONÓW 169 10.4. OBRÓT I DEGRADACJA ENZYMÓW 171 11. DODATKOWE FUNKCJE NIEKTÓRYCH ENZYMÓW 175 12. ZASTOSOWANIA ENZYMÓW 179 12.1. ENZYMY W GENOMICE 180 12.2. WYKORZYSTYWANIE ENZYMÓW W PRZEMYŚLE 183 12.3. ENZYMY W ANALITYCE 186 12.4. METODY IMMUNOENZYMATYCZNE 190 12.5. TERAPEUTYCZNE ZASTOSOWANIA ENZYMÓW 192 12.6. ENZYMY JAKO MARKERY STANÓW CHOROBOWYCH 193 WYBRANE PIŚMIENNICTWO 195 KSIĄŻKI 195 ARTYKUŁY PRZEGLĄDOWE I POPULARNONAUKOWE 196