1 БИОХИМИЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ Лекция 3. Ферменты - строение, механизм

свойства, регуляция

организация ферментов
Кофакторы
Активные и аллостерические центры
Механизм действия ферментов
Свойства ферментов: влияние температуры

Ферменты - строение, механизм действия, свойства, регуляция

участием природных биокатализаторов, называемых ферментами, или энзимами.

Слово «фермент» происходит

Ферменты - строение, механизм действия, свойства, регуляция

высокоэффективные катализаторы химических реакций, протекающих в живых организмах.

Посредством ферментов

Ферменты - строение, механизм действия, свойства, регуляция

Рибозимы – рибонуклеиновые кислоты,
Проявляющие свойства катализаторов.

За открытие каталитических свойств

реакции которые могут протекать и без них;
2. не изменяют направление

Ферменты - строение, механизм действия, свойства

Сходство ферментов с небиологическими катализаторами заключается в том, что ферменты:

небелковыми катализаторами (эффективность действия ферментов).
2. ферменты обладают высокой специфичностью

Ферменты - строение, механизм действия, свойства

Oтличия ферментов от небиологических катализаторов:

каталитическая активность ферментов

свойства, регуляция
Молекулярная масса ферментов
Чаще всего встречаются ферменты с мол. массой

свойства, регуляция
Структура ферментов

свойства, регуляция
Кофакторы

свойства, регуляция

свойства, регуляция

свойства, регуляция
Коферментная форма – тиаминпирофосфат (ТПФ)

кофакторы
К невитаминным кофакторам относятся следующие соединения:

- Восстановленный глутатион

кофакторы

кофакторы

свойства,
Активный центр фермента
Активный центр - участок молекулы фермента, который

Структура активного центра фермента складывается из двух составляющих:
1) сорбционного участка (подцентра, сайта), ответственного за связывание, фиксацию и ориентацию субстратов; свойства этого центра определяют специфичность действия фермента;
2) каталитического участка (подцентра, сайта), осуществляющего химическое превращение молекул субстрата.

свойства,
Активный центр фермента

свойства, регуляция

Активный центр у простых ферментов образует уникальная комбинация

свойства, регуляция
Активные центры ферментов

свойства, регуляция
Аллостерический центр (или центры) (от греч. аllos -

свойства, регуляция
Аллостерические центры

I. Диффузия субстрата к ферменту и стерическое связывание его с

Стадии ферментативного катализа

ферментативного катализа

Типы связей, участвующие в образовании фермент-субстратного комплекса

Энергетический профиль ферментативной и неферментативной химических реакций
S - исходный субстрат;

температуры на скорость ферментативной реакции
Температура, при
которой каталитическая
активность фермента
максимальна,

рН на скорость ферментативной реакции

некоторых ферментов

ферментативной реакции от концентрации субстрата

Уравнение
Михаэлиса-Ментен

основоположники ферментативной кинетики

Браун А., 1900
Анри В., 1902
Михаэлис Л. и
Ментен

- важнейшие характеристики ферментов

Км - константа Михаэлиса - это

ферментативных реакций Км колеблется в пределах 10-2 – 10-5 М.

Vmax

Км и Vmax - важнейшие
характеристики ферментов

двойных обратных величин)

О количестве ферментов судят по скорости катализируемой им реакции в

Определение количественного содержания ферментов

взаимодействия фермента с субстратом
А) Модель "жесткой матрицы" по
Э. Фишеру

Б)

способность фермента осуществлять выбор субстрата данной структуры из большой совокупности

специфичность

относительная
(групповая)

абсолютная

стереохимическая

проявляющие абсолютную специфичность
Карбоангидраза
Лактаза
Сахараза
Мальтаза
Глюкокиназа

цис-транс изомерам
Стереоспецифичность к D-изомерам моносахаридов
Фермент специфичен не только к субстрату,

L-аминооксидазы
D-аминооксидаза

ферментов

ферментов. Среди активаторов встречаются самые разнообразные вещества.
Особенно часто роль

Ферменты - строение, механизм действия, свойства, регуляция

кислота активирует действие пепсина желудочного сока;
- Желчные кислоты повышают

Металлы – стабилизаторы субстратов и кофакторов


Рис. 14.2. Структура АТР
Комплекс

ионов цинка в стабилизации четвертичной структуры алкогольдегидрогеназы

ионов Са2+ в стабилизации структуры
α-амилазы
Стабильность α-амилазы Bacillиs sиbtilis при

Влияние ЭДТА и трипсина на α-амилазу
Bacillиs sиbtilis .1 – инкубация с
трипсином; 2 – инкубация с ЭДТА;
3 – инкубация с ЭДТА и трипсином (рН 7,5; 25º)

стойкие изменения пространственной третичной структуры молекулы фермента или модификацию функциональных

Ферменты - строение, механизм действия, свойства, регуляция

ацетилхолинэстеразы
диизопропилфторфосфатом

В случае обратимого действия ингибитор образует с ферментом непрочный комплекс,

и неконкурентного ингибитора

ингибирование

сукцинатдегидрогеназы

реакции от концентрации субстрата в присутствии конкурентного ингибитора
Графики зависимости скорости

ферментативной реакции от концентрации субстрата в присутствии неконкурентного ингибитора
Графики зависимости

репрессия синтеза ферментного белка.

2. Изменение каталитической активности молекул ферментов.

Ферменты - строение, механизм действия, свойства, регуляция

Регуляция активности ферментов

протеолиз.

Ферменты - строение, механизм действия, свойства, регуляция
Изменение

регуляция: активация






Аллостерические активаторы изменяют конформацию
фермента и повышают

регуляция: ингибирование
Аллостерические ингибиторы изменяют конформацию фермента и понижают сродство активного

активности ферментов
Аспартаткарбамоилтрансфераза
Фермент состоит из
12 субъединиц.
6 каталитических
субъединиц и
6 –

регуляция
Ковалентная модификация
(фосфорилирование - дефосфорилирование)

свойства, регуляция
Регуляция путем частичного протеолиза
Проферменты - неактивные предшественники ферментов.

трипсиногена быка

Изомеразы
6. Лигазы (синтетазы)
Классы ферментов

Международная классификация и номенклатура ферментов
6 классов ферментов в зависимости от

(шифр).

КФ 1.1.1.37 – Малатдегидрогеназа

КФ – Комиссия по ферментам
1. – Класс
1.1