Механизм ферментативного катализа.
Тема: Свойства ферментов.
План лекции
Физико-химические свойства ферментов. Изоферменты.
Классификация ферментов.
Механизм ферментативного катализа.
Факторы влияющие на скорость ферментативного катализа.
Физико-химические свойства ферментов. Изоферменты.
Ферменты— это специфические белки, выполняющие в организме роль биологических катализаторов.
Простые ферменты (однокомпонентные) - при гидролизе дают только аминокислоты (альдолаза, рибонуклеаза и др.)
Сложные белки-ферменты - распадаются на аминокислоты и соединения небелкового характера.
Белковый компонент сложного белка-фермента— апофермент.
Небелковый компонент сложного белка-фермента - кофермент.
Каждый компонент по отдельности (белковый и небелковый) лишены ферментативной активности.
Многие коферменты представлены витаминами или их производными → нарушение деятельности ферментных систем при гиповитаминозах.
Ферменты – органические вещества (биологические катализаторы) – это высокомолекулярные полимеры, которые:
1. обладают высокой специфичностью,специфические свойства ферментов определяются апоферментом.
2. оптимум температуры 35-450 С (370) при 00С прекращают свое действие. Колебания температуры на 100С изменяют активность фермента на 10%.
3. активны при определенных физиологических диапазонах pН среды
|
|
|
4. (пепсин – 1,5- 2,0; трипсин – 7,8 – 8,2)
5.увеличивают скорость химической реакции в 108 – 1011 раз.
ИЗОФЕРМЕНТЫ
Изофермент (изоэнзимы) - группа или семейство ферментов, катализирующих одну и ту же реакцию, но отличающихся по целому ряду физико-химических свойств.
Изоферменты отличаются друг от друга по:
ü электрофоретической подвижности
ü адсорбционным свойствам
ü оптимуму рН
ü термостабильности
ü чувствительности к ингибиторам
ü сродству к субстрату
ü способности образовывать комплексы с аналогами коферментов
Около 100 ферментов в тканях человека находятся в нескольких молекулярных формах (ЛДГ, аспартатаминотрансфераза, альдолаза, креатинкиназа, фосфатаза, холинэстераза и др.).
Коферменты
3 группы в зависимости от функций в ферментативных реакциях:
1. Переносчики протонов и электронов, участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Пример – НАД, НАДФ, ФАД.
2. Коферменты, связанные с ферментами, катализирующими реакции переноса химических групп. Пример – пиридоксальфосфат (фосфорилированная форма В6) входит в состав АлАТ, АсАТ
3. Коферменты, принимающие участие в реакциях синтеза, изомеризации и расщепления углерод-углеродных связей. Пример – производные тиамина (В1).
|
|
|
Классификация ферментов.
Основные классы ферментов:
В настоящее время известно более 2000 Е, чтобы удобнее было с ними работать (изучать, использовать для диагностики или лечения), все Е разделены на 6 классов, согласно классификации, предложенной в 1961г. на заседании V международного биохимического конгресса. В основу этой классификации был положен тип катализируемой реакции:
I Оксидоредуктазы, т.е. ферменты, которые катализируют окислительно-восстановительные реакции (ЛДГ, малатдегидрогеназа, альдолаза)
II Трансферазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции межмолекулярного переноса химических групп и их остатков (АсАТ, АлАТ – NH2 группу и д.р.)
III Гидролазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции расщепления внутри-молекулярных связей в присутствии воды (L- амилазы, КФ и ЩФ, липаза, пепсин, трипсин)
IV Лиазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции расщепления (или при-соединения) по месту двойных связей (чаще С=С), без присутствия воды (карбангидраза, альдолаза).
V Изомеразы,т.е. ферменты, катализирующие реакции изомеризации (взаимо-превращения) веществ (триозофосфатизомераза, глюкозофосфатизомераза).
|
|
|
VI Лигазы ( или синтетазы), т.е. ферменты, катализирующие реакции синтеза с использованием энергии АТФ (пируваткарбоксилаза).
Согласно этой классификации все ферменты имеют:
1. систематическое название (где отражено положение фермента в классификации из 4-ех цифр (1 цифра -№ класса, 2-№ подкласса, 3- № подподкласса, 4-№ в подподклассе), например:
АсАТ- 2611; АлАТ – 2612
L- аспартат 2 оксоглута- L-аланин – 2 оксоглутараминотрансфераза.
ратаминотрансфераза.
2.тривиальное (рабочее) название АсАТ и АлАТ.
Механизм ферментативного катализа.
Катализ – процесс ускорения химической реакции под влиянием катали-заторов, которые участвуют в данном процессе, но к концу реакции остаются химически неизменными.
Катализаторами могут быть: неорганические и органические вещества.
Неорганические катализаторы – это, как правило, низкомолекулярные вещества, обладают низкой специфичностью, активны:
1) при высокой температуре (100◦С и выше),
2) оптимум pН для них – сильнокислая или сильнощелочная среда;
3) при давлении выше атмосферного;
4) увеличивают скорость химической реакции в 102-106 раз.
Механизм .
|
|
|
Механизм каталитического действия ферментов: одна из наиболее важных проблем энзимологии, изучением которой занимались Михаэлис и Ментон.
Различают несколько стадий катализа:
I - присоединение S + E
II - образование SE- комплекса E + S ES P + E,
III - отрыв P и освобождение E
где Е – фермент, S – субстрат, Р – продукт реакции, ES – фермент-субстратный комплекс .
Самая быстрая I стадия;
Молекулярная масса фермента в 100-1000 раз больше чем молекулярная масса S, поэтому молекула S при ферментативной реакции связывается не со всем ферментом, а только с его определенным участком, который называется активным центром (или каталитическим участком), АЦ – это уникальная комбинация АК остатков в молекуле фермента, которая обеспечивает непосредственное взаимодействие фермента с молекулой субстрата и принимает непосредственное участие в акте катализа. Именно АЦ фермента определяет его специфичность и каталитическую активность.
Факторы, влияющие на скорость ферментативной реакции:
Температура, pН, концентрация Е и S, наличие активаторов и ингибиторов.
1. 
Ферменты термолабильны
При t +800 С ферменты разрушаются
При t ниже 00С- теряют активность, но не
разрушаются
При t 35-450 С проявляют max активность
(т.е. это t оптимум для фермента)
 | |
 |
t (0С)
10 20 30 40 50 60 70
2. Активность фермента зависит от pH среды:
оптимум рН для пепсина 1.0-2,5
для амилазы 6,8- 7,2
3.Концентрация S и Е.
Скорость ферментативной реакции прямо пропорциональна концентрации S и Е., однако слишком высокая концентрация S может ингибировать скорость ферментативной реакции.
Константа Михаэлиса (КМ) была выведена Михаэлисом и Ментеном в 1913году.
КМ = концентрации S(ммоль), при которой V ферментативной реакции = ½ V max
Зная КМ можно рассчитать оптимальную концентрацию S для проведения данной ферментативной реакции.
4. Активаторы и ингибиторы.
Активаторы – вещества, которые повышают активность Е
Например: ионы Cl для L-амилазы, пепсина; желчные кислоты для липазы;
активный пепсин для пепсиногена.
Ингибиторы – вещества, которые снижают активность Е.
Ингибирование м. б. конкурентным и неконкурентным (или ретроградным)
Конкурентное ингибирование возможно, если S и I одинаковые по строению, т.е. между ними идет конкуренция за взаимодействие с АЦ фермента. Если больше S, то образуется SE- комплекс, а если больше I ,то IЕ-комплекс.
Ингибиторами м.б. вещества, которые связывают АЦ фермента: соли тяжелых металов в min концентрациях связывают- SH группы фермента, а значит тормозят активность Е (монойодуксусная кислота), синильная кислота и её соли связывают Fe в гемсодержащих Е и др.
Ингибиторами могут быть антиферменты: н-р активность трипсина тормозят L1- антитрипсин (или антипротеазный I);
Антиферменты связывают Е временно, а при определенных условиях легко отделяются от Е, и активность его восстанавливается.
Ретроградное ингибирование – это ингибирование активности Е продуктом реакции (Р), точнее определенной его концентрацией, которые (Р) либо изменяют рН среды (как для пепсина АК), либо сами являются I для Е.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 41; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!