Ензимска кинетика — разлика између измена

На овај начин стиче се нова представа о кинетици и динамици појединачних молекула за разлику од класичне ензимске кинетике, која посматра понашање великог броја молекула ензима као целине.<ref>{{cite journal ||last=Lu|first=H.|title=Single-molecule spectroscopy studies of conformational change dynamics in enzymatic reactions |journal=Current pharmaceutical biotechnology |volume=5 |issue=3 |year=2004|pmid=15180547|pages=261-9261–9}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Schnell J, Dyson H, Wright P |title=Structure, dynamics, and catalytic function of dihydrofolate reductase |journal=Annual review of biophysics and biomolecular structure |volume=33 |issue= |year=2004|pmid=15139807|pages=119-40119–40}}</ref>

Мерења кинетике датих реакција спроведена под различитим условима или са незнатно модификованим ензимима или супстратима могу често дати увид у хемијски механизам, зато што одређују најспорији степен или интермедијере у реакцији. На пример, раскидање [[ковалентна веза|ковалентне везе]] између [[водоник]]овог атома и остатка молекула је често одлучујући степен реакције. Заменом једног по једног водониковог атома [[деутеријум]]има и праћењем брзине реакције замене може се одредити који тачно водоников атом учествује у најспоријем ступњу. Брзина ће се променити када водоник који учествује у одлучујућем ступњу буде замењен, због примарних [[кинетички изотопски ефекат|кинетичких изотопских ефеката]] који се дешавају зато што је везе са деутеријумом много теже раскинути него везе са водоником.<ref>{{en}}-{Cleland WW. [http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6WB5-4DD8DXJ-8&_coverDate=01%2F01%2F2005&_alid=466049795&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_qd=1&_cdi=6701&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=cf322c4a1c7db6b9f89551a8469a1a2d ''The use of isotope effects to determine enzyme mechanisms.''] {{Wayback|url=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6WB5-4DD8DXJ-8&_coverDate=01%2F01%2F2005&_alid=466049795&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_qd=1&_cdi=6701&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=cf322c4a1c7db6b9f89551a8469a1a2d |date=20080220083920 }} Arch Biochem Biophys. 2005 Jan 1;433(1):2–12. {{PMID|15581561}}}-</ref> Такође је могуће мерити сличне ефекте код других изотопских супституција, као што су -{¹³C/¹²C}- и -{¹⁸O/¹⁶O}-, али ови ефекти су много мање изражени.<ref>{{cite journal ||last=Northrop|first=D.|title=The expression of isotope effects on enzyme-catalyzed reactions |journal=Annu. Rev. Biochem. |volume=50 |issue= |year=1981|pmid=7023356|pages=103-31103–31}}</ref>

Изотопски ефекти још могу бити искоришћени да објасне различите етапе прелаза молекула супстрата у финалне производе. На пример, понекад је веома тешко утврдити порекло атома [[кисеоник]]а у финалном производу; будући да могу потицати из воде или из дела супстрата. То може бити одређено систематском заменом стабилног изотопа кисеоника ¹⁸O неким од молекула који учествују у реакцији, а затим се проверава присутност изотопа у производу.<ref>{{cite journal|vauthors=Baillie T, Rettenmeier A |title=Drug biotransformation: mechanistic studies with stable isotopes |journal=Journal of clinical pharmacology |volume=26 |issue=6 |year=1986|pmid=3734135|pages=448-51448–51}}</ref> Хемијски механизам такође може бити разјашњен испитивањем кинетичких и изотопских ефеката под различитим -{pH}- условима<ref>{{en}}-{Cleland WW. ''Use of isotope effects to elucidate enzyme mechanisms.'' CRC Crit Rev Biochem. 1982;13(4):385–428. {{PMID|6759038}}}-</ref>, заменом металних јона или других везаних коензима<ref>{{en}}-{Christianson DW, Cox JD. ''Catalysis by metal-activated hydroxide in zinc and manganese metalloenzymes.'' Annu Rev Biochem. 1999;68:33–57. {{PMID|10872443}}}-</ref>, [[просторно одређена мутагенеза|просторно одређеном мутагенезом]] очуваних остатака аминокиселине или испитивањем понашања ензима у присуству аналога супстрата.<ref>{{cite journal|vauthors=Kraut D, Carroll K, Herschlag D |title=Challenges in enzyme mechanism and energetics |journal=Annu. Rev. Biochem. |volume=72 |issue= |year=2003|pmid=12704087|pages=517-71517–71}}</ref>

Најчешће коришћен модел за интеракцију ензима и супстрата је индуковани фит модел.<ref>{{en}}-{Koshland DE, [http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?artid=335371&blobtype=pdf ''Application of a Theory of Enzyme Specificity to Protein Synthesis.''}-] Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1958 Feb;44(2):98–104. {{PMID|16590179}}</ref> По овом моделу почетна интеракција између ензима и супстрата је релативно слаба, али ова слаба интеракција брзо изазива конформационе промене ензима које омогућавају јаче везивање супстрата. Ове промене такође доводе каталитичке остатке на активна места у близини хемијске везе у супстрату, које ће бити промењене у реакцији.<ref>{{cite journal ||last=Hammes|first=G.|title=Multiple conformational changes in enzyme catalysis |journal=Biochemistry |volume=41 |issue=26 |year=2002|pmid=12081470|pages=8221-88221–8}}</ref> Пошто се заврши везивање, један или више механизма катализе снижавају енергију [[прелазно стање|прелазног стања]], омогућавајући алтернативни пут реакције. Механизми катализе подразумевају катализу путем: деформације везе, приближавања и оријентације, путем протон-донора или протон-акцептора активних места, ковалентном катализом и квантним тунеловањем.<ref name=Fersht/><ref>{{cite journal|vauthors=Sutcliffe M, Scrutton N |title=A new conceptual framework for enzyme catalysis. Hydrogen tunnelling coupled to enzyme dynamics in flavoprotein and quinoprotein enzymes |url=http://content.febsjournal.org/cgi/content/full/269/13/3096 |journal=Eur. J. Biochem. |volume=269 |issue=13 |year=2002|pmid=12084049|pages=3096-1023096–102}}</ref>

* {{Cite book| ref=harv|last=Fersht|first=Alan|title=Structure and Mechanism in Protein Science: A Guide to Enzyme Catalysis and Protein Folding|url=|publisher=W. H. Freeman|location=|year=1998|isbn=978-0-7167-3268-6|pages=}}

* {{Cite book| ref=harv|last=Danson|first=Eisenthal R. M.J. (Eds)|title=Enzyme Assays: A Practical Approach|url=|publisher=Oxford University Press|location=|year=2002|isbn=978-0-19-963820-8|pages=}}

* {{Cite book| ref=harv|author=Ebbing, D. D.|title=General chemistry|url=|publisher=Houghton Mifflin Co|edition=4th|location=|year=1993|isbn=978-0-395-63696-1|pages=}}

* {{Cite book| ref=harv|author=Athel Cornish-Bowden|title=Fundamentals of Enzyme Kinetics|year=2004|url= |publisher=Portland Press|location= |id=|edition=3rd}}

* {{Cite book| ref=harv|last=Segel|first=Irwin H.|title=Enzyme Kinetics: Behavior and Analysis of Rapid Equilibrium and Steady-State Enzyme Systems|year=1993|url= |publisher=Wiley-Interscience; New Ed edition|location= |id=}}

* {{Cite book| ref=harv|last=Fersht|first=Alan|title=Structure and Mechanism in Protein Science : A Guide to Enzyme Catalysis and Protein Folding.|url=|publisher=W. H. Freeman|location=|year=1998|isbn=978-0-7167-3268-6|pages=}}

* {{Cite book| ref=harv|last=Walsh|first=Chris|title=Enzymatic Reaction Mechanisms|year=1979|url= |publisher=W. H. Freeman and Company|location= |id=}}

* {{Cite book| ref=harv|last=Price|first=Nicholas|last2=Stevens|first2=Lewis|title=Fundamentals of Enzymology|year=1999|url= |publisher=Oxford University Press|location= |isbn=978-0-19-850229-6|pages=}}

* {{Cite book| ref=harv|last=Bugg|first=Tim|title=An Introduction to Enzyme and Coenzyme Chemistry|url=|publisher=Blackwell Publishing|location=|year=2004|isbn=978-1-4051-1452-3|pages=}}