Schemat przedstawia krzywą energetyczną reakcji chemicznej zachodzącej bez udziału enzymu.

1. Określ, jaki rodzaj reakcji chemicznej przedstawia schemat – egzoergiczną czy endoergiczną. Odpowiedź uzasadnij.

RR9YSzdv9HY8x

Schemat przedstawia przebieg pewnej reakcji chemicznej. Za pomocą krzywych przedstawiono jej przebieg w czasie. W wyniku reakcji następuje przekształcenie substratów oznaczonych literą S, w produkty reakcji oznaczone literą P. Podczas przekształcania substratów w produkty energia swobodna wzrasta, a następnie maleje. Substraty mają wyższą energię swobodną niż produkty.

2. Określ, który schemat (I czy II) przedstawia zmiany energetyczne substratów i produktów reakcji chemicznej – bez udziału enzymu (cienka linia) i z udziałem enzymu (gruba linia). Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do informacji widocznych na schemacie.

Ryno74yN1Lq1v

Schematy przedstawiają przebieg pewnych reakcji. Produkty mają niższą energię swobodną niż substraty. Na schemacie pierwszym energia aktywacji z udziałem enzymu jest znacznie mniejsza niż bez biokatalizatora. Na schemacie drugim energia aktywacji z udziałem enzymu jest znacznie większa niż bez biokatalizatora. Na wykresach za pomocą krzywych przedstawiono przebieg reakcji chemicznych w czasie. W wyniku reakcji następuje przekształcenie substratów oznaczonych literą S, w produkty reakcji oznaczone literą P.

Grupa naukowców ustaliła, że pewna reakcja chemiczna bez udziału enzymu w temperaturze ok. 30°C zachodzi w ciągu 2 godzin. Ta sama reakcja chemiczna z udziałem enzymu przebiega najszybciej, gdy temperatura środowiska reakcji spadnie do 20°C.

Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy występuje w organizmach w kilku formach: NADH jest formą zredukowaną, a NADIndeks górny +⁺ – formą utlenioną. Dodatkowo znany jest ester fosforanowy NAD+, oznaczany skrótem NADPIndeks górny +⁺ (forma utleniona) i NADPH (forma zredukowana). Formy NADPIndeks górny +⁺ i NADPH są niezbędne w wielu reakcjach biochemicznych, m.in. w syntezie tlenku azotu, który w organizmie człowieka reguluje ciśnienie i krzepnięcie krwi. Proces ten jest katalizowany przez enzym NOS (syntaza tlenku azotu), z którym połączona jest nietrwale cząsteczka fosforanu dinukleotydu nitodynoamidoneniowego.

Określ, jaką funkcję pełnią NADPIndeks górny +⁺ i NADPH w prawidłowym funkcjonowaniu enzymu NOS. Odpowiedź uzasadnij. 

Poniższa tabela przedstawia intensywność chemiluminescencji (zjawisko emisji fal świetlnych w wyniku reakcji chemicznych) peroksydazy chrzanowej. Efektem reakcji katalizowanej przez ten enzym (w zależności od użytego substratu) może być barwny produkt, dzięki czemu staje się on łatwy do wykrycia.

Enzymy są zazwyczaj specyficzne względem substratu oraz reakcji, jakiej ten substrat ulega. Istnieje jednak coraz więcej dowodów na istnienie zjawiska zwanego enzyme promiscuity, co można tłumaczyć jako „wielozadaniowość enzymu”. Przykładem takiego może być lipaza, która rozkłada między innymi tłuszcze, ale również tworzy wiązania C–C (pomiędzy węglami związków organicznych). Warto dodać, że lipaza zamiast dwóch centrów aktywnych ma jedno, wysoce plastyczne miejsce katalityczne mogące dopasowywać się do substratów o zupełnie różnych strukturach. Takie zdolności niektórych enzymów uważane są za dowód na wciąż postępującą ewolucję – w tym przypadku na ewolucyjne przystosowywanie się enzymów do katalizy nowych reakcji.  Enzymy, które cechują się wielozadaniowością mają różne powinowactwo do obsługiwanych substratów. Te do których powinowactwo jest niższe określane są często jako „nietypowe”.
Indeks dolny Na podstawie: Rinkoo Devi Gupta, Recent advances in enzyme promiscuity, „Sustainable Chemical Processes” 2016, nr 2, vol. 4. Indeks dolny koniec_{Na podstawie: Rinkoo Devi Gupta, Recent advances in enzyme promiscuity, „Sustainable Chemical Processes” 2016, nr 2, vol. 4.}

Ciekawym organizmem halofilnym jest bakteria Haloferax mediterranei. Ma ona geny kodujące odporne na wysokie zasolenie enzymy: chitynazę (z klasy hydrolaz) oraz enzymy przekształcające produkty rozpadu chityny w PHBV – poli(3‑hydroksymaślan‑co‑3-hydroksywalerianian). PHBV jest biodegradowalnym plastikiem.

Przemysł spożywczy generuje duże ilości odpadów. W przypadku produkcji pożywienia pochodzącego z krabów, krewetek i innych skorupiaków są to głównie ich pancerze. Wyjaśnij, w jaki sposób bakterie Haloferax mediterranei mogą być użyteczne w utylizowaniu wspomnianych odpadów bez konieczności mycia ich wodą oraz dlaczego jest to korzystne dla przemysłu i środowiska naturalnego.