Строение и свойства ферментов
 Скачать 3.76 Mb.
|
1 2 Металлы изменяют строение активного центра, который лучше взаимодействует с субстратом+Mg2+ ? Mg2+ Mg2+ Конкурентный тип ингибирования ферментаСООН СН2 СН2 СООН СООН СН2 СООН СДГ Янтарная кислота Малоновая кислота Неконкурентный тип ингибирования ферментаА А ? субстрат Е1 Е1 ингибитор НS--- НS--- S--- S--- Hg2+ Hg Ингибирование ферментов солями тяжелых металлов НS----- НS----- S----- S----- Ингибирование ферментов путем окисления тиоловых групп -2Н Этапы ферментативного катализа1. Присоединение субстрата к активному центру с образованием единого молекулярного комплекса; 2. Конформационная перестройка молекулы белка фермента и, соответственно, активного центра; 3. Преобразование субстрата в другую молекулу в результате перераспределения электронных плотностей в молекуле субстрата и разрыва (или возникновения) новых ковалентных связей в субстрате. 4. Удаление продукта реакции из активного центра. Этапы ферментативного катализаS + E SE SE PE PE P + E присоединение субстрата преобразование субстрата в продукт удаление продуктов реакции из фермента + S + E SE I этап II этап Конформационная перестройка молекулы белка фермента и, соответственно, активного центра SE PE P + E II этап III этап IV этап Динамика изменения активности фермента во время протекании химической реакции СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ (V) - определяют по количеству молей субстрата превращенного ферментом за секунду (моль/с). КАТАЛ - единица активности фермента (моль/с) МЕЖДУНАРОДНАЯ ЕДИНИЦА активности фермента (U) рассчитывается в мкмоль субстрата превращенного за одну минуту ( U = мкмоль/мин) УДЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ рассчитывается количеством молей субстрата, превращаемого в секунду одним килограммом ткани (моль/c•кг) или (катал/кг ) или (мкмоль/мин•мг белка) Показатели активности ферментативной реакции Влияние концентрации субстрата на активность ферментаVмакс концентрация субстрата Уравнение Михаэлиса-МентенаV = V макс 1 + Кm S Если Кm = [S ] тогда: V = ------------- = ------------ = ---------- = V макс. V макс. V макс. 1 + Кm S 1 + 1 1 1 + 1 = -------- = ½ V макс. V макс. 2 Метод расчета Кm ферментаVмакс ½ Vмакс Кm концентрация субстрата Оценка Кm в биохимической практике позволяет определить величину сродства субстрата к активному центру (чувствительность фермента к субстрату); позволяет дать более полную характеристику каталитической активности фермента. Механизм ускорения химической реакции ферментом Энергетическая схема ферментативной химической реакцииИзменение свободной энергии Исходное состояние Переходное состояние Конечное состояние Энергия активации неферментативной р-ции Энергия активации ферментативной реакции Стандартное изменение свободной энергии Ход реакции Регуляция активности ферментов Кинетика снижения скорости ферментативной реакции во временискорость реакции (мкмоль/мин 200 100 0 1 2 3 4 5 минуты А + В = АВ V = k [А] [В] 0 Глюкоза + АТФ = глюкозо-6-фосфат + АДФ Е Изостерический тип регуляции активности фермента РАБОТА СО2 Н2О Изостерический тип регуляции активности ферментов Р глюкоза Глюкозо-6-фосфат Аллостерический тип регуляции ферментов А В С Д Е F E1 E2 E3 E4 E5 ингибирование А F А ? Аллостерический тип регуляции активности ферментов Первый субстрат Конечный продукт реакции Е1 Е1 F Роль аллостерических ферментов в метаболизме клетки Регуляция скорости синтеза веществ; В случае накопления энергии (АТФ), обмен веществ идет по пути запасания резервных питательных веществ; Для координации процессов синтеза и распада веществ (регуляторы – АТФ и АДФ; Для координации параллельно протекающих путей превращений Регуляция каталитической активности ферментов ассоциацией – диссоциацией протомеров (субъединиц) неактивная протеинкиназа цАМФ активные протеинкиназы биохимичес-кие реакции Регуляция активности путем фосфорилирования (дефосфорилирования) фермента ОН О-РО3Н2 + АТФ неактивный фермент активный фермент АДФ субстрат Образование метаболона в клетке Исходное вещество конечный продукт промежу-точные вещества Правила названия ферментаНазвание субстрата (:) название продукта реакции – класс фермента. Лактат : пируват - оксидоредуктаза СН3 СН3 СН-ОН С=О + ЛДГ- 2Н СООН СООН ЛДГ Классификация ферментовОксидоредуктазы Трансферазы Гидролазы Лиазы Изомеразы Лигазы 1. ОксидоредуктазыКатализируют окислительно-восстановительные реакции Окисление спиртовых групп; Окисление альдегидов; Окисление кетонов (одновременно с декарбоксилированием); Дегидрирование углеродных цепочек; Окислительное дезаминирование. СООН С = О СН3 СООН Н-С- ОН СН3 Лактатдегидро-геназа НАД НАДН2 Окисление молочной кислоты ферментом лактатдегидрогеназой (ЛДГ) Н С = О Н-С-ОН СН2О-РО3Н2 СООН Н-С-ОН СН2О-РО3Н2 НАДН2 НАД + Н2О Окисление альдегидов фосфоглицериновый фосфоглицериновая альдегид кислота СООН СН2 СН2 С=О СООН СООН СН2 СН2 С =О S-КоА НS-КоА дегидрогеназа НАД НАДН2 оксоглутаровая сукцинил-КоА + СО2 Окисление кетонов кислота СООН СН2 СН2 СООН СООН СН СН СООН дегидрогеназа ФАД + ФАДН2 янтарная к-та фумаровая к-та Окисление углеродной цепочки Реакция окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты СООН СН2 СН2 CH-NH2 COOH HАД HАДН2 +Н2О СООН СН2 СН2 C = NH COOH СООН СН2 СН2 C = О COOH + NH3 2. ТрансферазыКатализируют реакции переноса атомов или групп атомов. КФ 2.6.1.2. Аланин:оксоглутарат- аминотрансфераза СН3 СООН СН3 СООН СНNH2 + C=О С=О + СНNH2 СООН СН2 СООН СН2 СН2 СН2 СООН СООН АлАТ 3. ГидролазыРасщепляют ковалентные связи с участием молекул воды 3.1.1.3 - липаза 3.2.1.1. - альфа-амилаза 3.4.3.2. - дипептидаза 4. ЛиазыРазрывают ковалентные связи без участия молекул воды 4.1.1.1. – пируватдекарбоксилаза (разрывают связи -С-С-) 4.2.1.1. – карбоангидраза (разрывают связи -С-О-) 4.3.1.1. – аспартат: аммиак-лиаза (разрывают связи -С-N-) 5. ИзомеразыПревращают один вид изомера в другой 5.2.1.3 ретинен цис: транс-изомераза (ретиненизомераза) 5.3.1.1. триозофосфат - изомераза сн2он н-с=о с=о сн-он сн2оРо3н2 сн2о РО3Н2 6. Лигазы (синтетазы)Участвуют в синтезе новых веществ, путем соединения молекул друг с другом 6.1.1.1. тирозин: т-РНК - лигаза 6.3.1.2. глутамат: аммиак - лигаза Применение ферментов в медицине. 1. Для диагностики заболеваний; 2. Для оценки тяжести протекания болезни; 3. Для контроля качества лечения; 4. В качестве контроля времени выздоровления; 5. Применение ферментов в виде лекарственных средств; 6. Использование ферментов в аналитической практике – для измерения концентрации веществ в биологических жидкостях (кровь, моча и др.) Диагностика заболеваний с помощью ферментов основывается на явлении цитолиза – выхода ферментов из цитоплазмы клеток в кровь при повреждении органа. Кровеносный сосуд Поступление ферментов из поврежденных клеток ЩФ Дни болезни Активность ферментов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 АлАТ -ГТП Динамика повышения активности ферментов крови при гепатите Применение ферментов в качестве лекарственных средств Заместительная терапия (пепсин, ферменты поджелудочной железы); В хирургической практике для очищения ран (трипсин, химотрипсин); В качестве противовирусных средств (рибонуклеаза, дезоксирибонуклеаза); Для растворения тромбов в сосудах (фибринолизин, стрептолиаза); Для удаления рубцов и спаек (гиалуронидаза, лидаза); Для лечения рака крови (аспарагиназа) ДОСТАТОЧНО 1 КАПСУЛЫ В ДЕНЬ УМЕНЬШЕНА СУТОЧНАЯ ДОЗА ДО 200 мг СНИЖЕНА ЧАСТОТА ПОБОЧНЫХ РЕАКЦИЙ ДО 3,8% микро обычный % Растворения Минуты Липантидил Применение ферментов в аналитических целях Применение ферментов в аналитических целях. Для измерения концентрации молочной кислоты крови используют лактатдегидрогеназу СООН С = О СН3 СООН Н-С- ОН СН3 Лактатдегидрогеназа НАД НАДН2 спектрофотометрическое определение концентрации 1 2 |