Строение и свойства ферментов. Механизм действия ферментов. Изоферменты, классификация ферментов.

К и нетика ферментативн ы х реакц и й Вли яние концентрац ии субстрат а на скорость реакции

- При ф и кс ированной концентрац ии фермент а начальная скорость реакц ии л и н е йно пропорц и о нальна концентрац ии субстрат а, если последняя м ал енькая, но не за висит от концентрац ии субстрат а, если она большая - Скорость реакц ии во зроста ет л и н е йно при увеличении концентрац ии субстрат а и пот о м останавливает ся при нас ыщении фермент а Скорость катализа

Michaelis і Menten – пер вы ми исследовали к и нетику реакц и й (1913) Во время реакц ии молекула фермент а, E, и молекула субстрат а, S, форм ир уют пром е ж уточ н ы й фермент- субстратн ы й (ES) комплекс k 1, k -1, k 2 – констант ы скорости – у каз ыва ют на скоро сть или эф фективн о сть реакц ии E + SESE + P k1k1 k2k2 k -1 k-2k-2

V max [S] v o = K m + [S] Уравнение Michaelis-Menten K m – константа Michaelis; V o – на ча льная скоро сть, [S]; V max – максимальна я скорость

Впи яние концентрац ии фермент а на скоро сть реакц ии При достат оч н о й концентрац ии субстрат а ч е м ви ше концентрац и я фермент а, тим ви ше скорость реакц ии

И нг и б иро ван ие ф ермент о в Р а зн ые х и м и ч еские агент ы (метабол и т ы, аналоги субстрат о в, токсин ы, л е карс твенные средства, метал лы ) мо г ут и нг и б иро ват ь активн о сть фермент о в И нг и б и тор – связывается с ферментом и п редупреждает форм иро ван ие комплекса ЕS или е го р асщепление к E + P

Обратимые и нео б р атимые и нг и б и тор ы Обратимые, (образование ЭИ комплекс а ) быстро ди с соц иирует Фермент угнетен т о льк о ко гда с вязан с и нг и б и тором ЭИ комплекс у держивает ся с помо щью слаб ы х нековалентн ы х с вяз ей Три тип а обратимого и нг и б ировани я: Конкурентн ое, Неконкурентн ое, Безконкурентн ое

Конкурентн ое торможение И нг и б и тор за структуро й по хож ий на субстрат, п о это му с вяз ывает ся с т е м же активн ы м центром Фермент не може т р аспознать и нг и б и тор и субстрат При сое д инение и нг и б и тора к активно му центру пред упре ж дает с вяз ы ван ие субстрат а Обратимое и нг и б иро ван ие

При сое д инение и нг и б и тора к активно му центру пред упре ж дает с вяз ы ван ие субстрат а Конкурентн ы й и нг и б и тор с ниж ает скоро сть катал и з а уменьшая количество молекул фермент а, с вяза н н ы х с субстратом И нг и б и тор може т б ы т ь в ы т е снен из активного центр а путе м увеличени я концентрац ии субстрат а Обратимое и нг и б иро ван ие

Конкурентн ое торможение Бензам и дин конкур ир у ет с арг и н и ном за с вяз ы ван ие с трипсином

И нг и б и тор при сое д и н яет ся не к активно му центру, а к другому участку фермент а И нг и б и тор и субстрат мо г ут с вяз ы ват ь ся с ферментом в одн о и то же время И нг и б и тор може т с вяз ы ват ь ся к ак с ферментом ( ЭИ ), так и с фермент-субстратн ы м комплексом ( Э S И ) И нг и б и тор не може т б ы т ь в ы т е снен путе м увеличени я концентрац ии субстрат а Неконкурентн ое торможение

Безконкурентн ое торможение И нг и б и тор при сое д и н яет ся к Э S но не к с в ободн о му Э Вст р е ча е тся т о льк о в мультисубстратн ы х реакц и ях

Не обратимое и нг и б иро ван ие Очень медленная дисоц и ац и я ЭИ комплекса С вяз ыва ются ковалентн ы ми с вяз я ми с ферментом Нео б р атимые и нг и б и тор ы ин г и б и тор ы специф ические к груп пам ам и нокислотн ы х остатков аналоги субстрат о в су и цидн ые и нг и б ит ор ы

И нг и б и тор ы специф и ч еские к груп пам ам и нокислотн ы х остатко в – реаг ир уют со специф и ч ескими R гру п пами ам и нокислот

РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ, ФЕРМЕНТОДИАГНОСТИКА. ФЕРМЕНТОПАТИИ. ЭНЗИМОТЕРАПИЯ.

Аналоги субстрат о в –структурно по хожи на субстрат фермента -ковалентно модиф ицируют активн ы й центр

И нг и б и тор с вяз ывае тся к ак субстрат и с начала и н и ц иирует нормальн ы й катал и тич еск ий механ и зм Пот о м образуют ся х и м и ч ески реактивн ые со единения, которые и нактив ир уют фермент ковалентн у ю модиф и кац и ю Су и цидн ы й по тому что фермент сам принимае участ ие в сво е м и нактив ировании Су и цидн ые и нг и б и тори

Регуляц и я Активност и Фермент о в Аллостерич еская регуляц и я Обратимая ковалентна я модиф и кац и я И зофермент ы Протеол и тич еск а я активац и я Метод ы регуляц ии активност и фермент о в

Аллостерич еские фермент ы имеют спец и альн ый регуляторн ый участок (аллостерич еский центр), который простр анственно отдален от активного центр а И м е ют четверти ч ну ю структуру. Аллостерич еские модулятор ы - с вяз ываютс я нековалентно с аллостерич еск им центром -регул ируют активн о сть фермента и зм е н яя е го конформац и ю Аллостерич еские фермент ы

Регуляц и я активност и фермент о в путем ковалентно й модиф и кац ии Ковалентн ое при сое д и н ение молекул ы к ам и нокислотно му остатк у фермента може т модиф ицировать активн о сть последнего го Тип ы ковалентно й модиф и кац ии : -фосфорил ирование ; -ацетил ирование ; -к арбоксил ирование и др.

Фосфорил ирование

Реакц и я дефосфорил ирования Ка к правило, фосфорил ированные фермент ы б о л ее активн ые Фермент ы, ответственные за фосфорил ирование - проте и нк и наз ы Фермент ы, ответственные за дефосфорил ирование – фосфатаз ы

множ есственные форм ы фермента, которые отличаются ам и нокислотно й посл е дов ательностью, но катал и з ир уют ту ж е реакц и ю И зофермент ы мо г ут отличать ся: к и нетико й, регуляторн ы ми с в ойствами, ко э нзимом, распространением в клетках и тканях И зофермент ы код ируют ся р а зн ы ми генами И зофермент ы

И зофермент ы – важ ны для д и агностики р а з личных болезней Есть 5 и зофермент о в ЛДГ: H 4 – в сер д ц е HM 3 H 2 M 2 H 3 M M 4 – в печ ени, м ышцах – tetramer (4 суб е диниц ы ) – состоит и з дв у х тип о в пол и пептидн ы х цепей, М и Н При мер : лактатдег и дрогеназа (ЛДГ) Лактат + НАД + п и руват + НАДН + H +

Протеол и тич еская активац и я Много фермент о в синтез ируются к ак неактивн ые п редшественники (зимоген ы ) и актив ир уются протеол и тич еским р асщеплением При меры специф и ч еского протеол и з а Фермент ы пере травл ивания Фермент ы свертывания крові Некоторые б е лков ые гормон ы

При меры специф и ч еского протеол и з а Фермент ы пере травл ивания –синтез ируются к ак зимоген ы в желудке и поджелудочной железе Фермент ы свертывания крові –каскад протеол и тич еской активац ии Некоторые б е лков ые гормон ы –про и нсул и н в и нсул и н путем у дален и я пептид а

Полиферментные комплексы - р а зн ые фермент ы, которые катал и з ир уют посл е дов ательные реакц ии одного процес са и прост ранственно р а зм е щ аются в одном м е с те -продукт одн ой реакц ии переносится прямо на активн ы й центр следующего фермент а -знач ительно увеличивается скорость реакц ии Пол и ферментн ые комплекс ы и пол и функц и ональн ые фермент ы

Пол и функц и ональн ые фермент ы – в за висимости от у словий один фермент може т и м еть р а з личные активност и Пол и ферментн ые комплекс ы и пол и функц и ональн ые фермент ы