Enzymes - A Practical Introduction to Structure, Mechanism, and Data Analysis

Eine umfassende und leicht verständliche Einführung in das Studium der Enzyme, von Theorie bis Praxis
 
Bei den meisten wichtigen biologischen Prozessen auf metabolischer und biochemischer Ebene dienen Enzyme als Katalysator. Dabei handelt es sich um spezialisierte Proteine, deren Funktion durch ihre Struktur bestimmt wird. Die Struktur der Enzyme zu verstehen, ist ein Forschungsschwerpunkt insbesondere in der Biologie, Pharmakologie und Agrarwissenschaft. Umfassende Kenntnisse der Struktur, Wege und Mechanismen von Enzymen sind ein grundlegendes Element der Biowissenschaften und aller damit verbundenen Fachbereiche.
 
Das Werk Enzymes gibt eine detaillierte Einführung in dieses wichtige Thema. Die Proteine der Enzyme werden auf struktureller Ebene analysiert, und die Mechanismen, über die sie ihre katalysierende Wirkung entfalten, werden exakt dargestellt. Da in diesem Werk umfangreich auf weitere Primärliteratur und aktuelle Forschungsergebnisse Bezug genommen wird, können durchgängig anschauliche Beispiele gegeben werden, und die Leserinnen und Leser erhalten Einblicke in die weitergehende Forschung zu wichtigen Themen. Das Buch gilt bereits seit Jahrzehnten als Standardwerk und wurde jetzt vollständig aktualisiert. So bietet es einen Zugang zu dem sich ständig weiterentwickelnden Gebiet der biologischen und biochemischen Forschung.
 
Die dritte Ausgabe von Enzymes bietet den Leserinnen und Lesern außerdem:
* Erweiterte Kapitel zur Kinetik von Enzymen im stationären und instationären Zustand, zu strukturellen Bestandteilen von Enzymen und weiteren Themen
* Neue Kapitel über die Enzymregulierung, Wechselwirkungen zwischen Enzymen und Makromolekülen, die Entwicklung von Enzymen und die Rolle von Enzymen für die menschliche Gesundheit
* Jedes Kapitel beginnt mit einer Auflistung der jeweiligen Lernziele als Unterstützung für Studierende und Lehrende
 
Das Werk Enzymes dürfte für Forscher und Anwender an Universitäten und in der Industrie in den Biowissenschaften und verwandten Bereichen weiterhin als Standardlehrwerk zu diesem Thema dienen.

List of contents

Preface to the Third Edition xvii
 
Preface to the Second Edition xix
 
Preface to the First Edition xxi
 
Acknowledgments xxiii
 
1 A Brief History of Enzymology 1
 
Key Learning Points 1
 
1.1 Enzymes in Antiquity 2
 
1.2 Early Enzymology 3
 
1.3 The Development of Mechanistic Enzymology 4
 
1.4 Studies of Enzyme Structure 5
 
1.5 Enzymology Today 7
 
1.6 Summary 9
 
References and Further Reading 9
 
2 Chemical Bonds and Reactions in Biochemistry 11
 
Key Learning Points 11
 
2.1 Atomic and Molecular Orbitals 12
 
2.2 Thermodynamics of Chemical Reactions 22
 
2.3 Acid-base Chemistry 27
 
2.4 Noncovalent Interactions in Reversible Binding 29
 
2.5 Rates of Chemical Reactions 33
 
2.6 Summary 38
 
References and Further Reading 38
 
3 Structural Components of Enzymes 39
 
Key Learning Points 39
 
3.1 The Amino Acids 40
 
3.2 The Peptide Bond 48
 
3.3 Amino Acid Sequence or Primary Structure 51
 
3.4 Secondary Structure 54
 
3.5 Tertiary Structure 60
 
3.6 Subunits and Quaternary Structure 64
 
3.7 Cofactors in Enzymes 67
 
3.8 Conformational Dynamics and Enzyme Function 70
 
3.9 Methods of Protein Structure Determination 75
 
3.10 Summary 79
 
References and Further Reading 80
 
4 Protein-Ligand Binding Equilibria 83
 
Key Learnings Points 83
 
4.1 The Equilibrium Dissociation Constant, K d 84
 
4.2 The Kinetic Approach to Equilibrium 86
 
4.3 Binding Measurements at Equilibrium 88
 
4.4 Graphic Analysis of Equilibrium Ligand-Binding Data 94
 
4.5 Equilibrium Binding with Ligand Depletion (Tight Binding Interactions) 100
 
4.6 Competition Among Ligands for a Common Binding Site 101
 
4.7 Protein Dynamics in Receptor-Ligand Binding 102
 
4.8 Orthosteric and Allosteric Ligand Binding Sites 104
 
4.9 Experimental Methods for Measuring Ligand Binding 105
 
4.10 Summary 122
 
References and Further Reading 122
 
5 Steady-State Kinetics of Single-Substrate Enzyme Reactions 125
 
Key Learning Points 125
 
5.1 The Time Course of Enzymatic Reactions 126
 
5.2 Effects of Substrate Concentration on Velocity 127
 
5.3 The Rapid Equilibrium Model of Enzyme Kinetics 129
 
5.4 The Steady-State Model of Enzyme Kinetics 131
 
5.5 The Significance of k cat and K m 134
 
5.6 Experimental Measurement of k cat and K m 139
 
5.7 Other Linear Transformations of Enzyme Kinetic Data 147
 
5.8 Measurements at Low Substrate Concentrations 149
 
5.9 Deviations From Hyperbolic Kinetics 150
 
5.10 Summary 153
 
References and Further Reading 153
 
6 Chemical Mechanisms in Enzyme Catalysis 155
 
Key Learning Points 155
 
6.1 Substrate-Active Site Complementarity 156
 
6.2 Rate Enhancement Through Transition State Stabilization 159
 
6.3 Chemical Mechanisms for Transition State Stabilization 162
 
6.4 The Serine Proteases: An Illustrative Example 182
 
6.5 Enzymatic Reaction Nomenclature 187
 
6.6 Summary 191
 
References and Further Reading 191
 
7 Experimental Measures of Steady-State Enzyme Activity 193
 
Key Learning Points 193
 
7.1 Initial Velocity Measurements 194
 
7.2 Detection Methods 208
 
7.3 Separation Methods in Enzyme Assays 224
 
7.4 Factors Affecting the Velocity of Enzymatic Reactions 236
 
7.5 Reporting Enzyme Activity

About the author

Robert A. Copeland, PhD, is founder, President, and Chief Scientific Officer (CSO) of Accent Therapeutics, Inc. and the President of Ki Consultant, LLC. Previously, he was President of Research and CSO of Epizyme, Inc., and Vice President for Cancer Biology at the Oncology Center of Excellence in Drug Discovery for GlaxoSmithKline. He is a fellow of the American Association for the Advancement of Science and the Royal Society of Chemistry, and has published very widely on enzymes and related subjects.

Summary

Eine umfassende und leicht verständliche Einführung in das Studium der Enzyme, von Theorie bis Praxis

Bei den meisten wichtigen biologischen Prozessen auf metabolischer und biochemischer Ebene dienen Enzyme als Katalysator. Dabei handelt es sich um spezialisierte Proteine, deren Funktion durch ihre Struktur bestimmt wird. Die Struktur der Enzyme zu verstehen, ist ein Forschungsschwerpunkt insbesondere in der Biologie, Pharmakologie und Agrarwissenschaft. Umfassende Kenntnisse der Struktur, Wege und Mechanismen von Enzymen sind ein grundlegendes Element der Biowissenschaften und aller damit verbundenen Fachbereiche.

Das Werk Enzymes gibt eine detaillierte Einführung in dieses wichtige Thema. Die Proteine der Enzyme werden auf struktureller Ebene analysiert, und die Mechanismen, über die sie ihre katalysierende Wirkung entfalten, werden exakt dargestellt. Da in diesem Werk umfangreich auf weitere Primärliteratur und aktuelle Forschungsergebnisse Bezug genommen wird, können durchgängig anschauliche Beispiele gegeben werden, und die Leserinnen und Leser erhalten Einblicke in die weitergehende Forschung zu wichtigen Themen. Das Buch gilt bereits seit Jahrzehnten als Standardwerk und wurde jetzt vollständig aktualisiert. So bietet es einen Zugang zu dem sich ständig weiterentwickelnden Gebiet der biologischen und biochemischen Forschung.

Die dritte Ausgabe von Enzymes bietet den Leserinnen und Lesern außerdem:
* Erweiterte Kapitel zur Kinetik von Enzymen im stationären und instationären Zustand, zu strukturellen Bestandteilen von Enzymen und weiteren Themen
* Neue Kapitel über die Enzymregulierung, Wechselwirkungen zwischen Enzymen und Makromolekülen, die Entwicklung von Enzymen und die Rolle von Enzymen für die menschliche Gesundheit
* Jedes Kapitel beginnt mit einer Auflistung der jeweiligen Lernziele als Unterstützung für Studierende und Lehrende

Das Werk Enzymes dürfte für Forscher und Anwender an Universitäten und in der Industrie in den Biowissenschaften und verwandten Bereichen weiterhin als Standardlehrwerk zu diesem Thema dienen.

Product details

• Authors: Copeland, Robert A Copeland, Robert A. Copeland, Robert A. (Accent Therapeutics Copeland, KI
• Publisher: Wiley, John and Sons Ltd
• Languages: English
• Product format: Hardback
• Released: 28.02.2023
• EAN: 9781119793250
• ISBN: 978-1-119-79325-0
• No. of pages: 576
• Subjects: Natural sciences, medicine, IT, technology > Chemistry > Organic chemistry; Chemie, Enzyme, Life Sciences, Biowissenschaften, biotechnology, chemistry, Biotechnologie i. d. Biowissenschaften, Enzyme u. Rezeptoren, Enzymes & Receptors