Разделы презентаций


Ферменты биокатализаторы

Содержание

План лекцииПонятие о ферментах. Сущность явлений ферментативного катализаСтруктурная организация ферментовМеханизм действия ферментовСпецифичность действия ферментовКинетика ферментативных реакцийФакторы, влияющие на скорость ферментативных реакцийКлассификация ферментов

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Лекция 1 Ф Е Р М Е Н Т Ы
БИОКАТАЛИЗАТОРЫ


к.б.н., доцент

И.В. Андреева

Лекция 1  Ф Е Р М Е Н Т ЫБИОКАТАЛИЗАТОРЫк.б.н., доцент И.В. Андреева

Слайд 2План лекции
Понятие о ферментах. Сущность явлений ферментативного катализа
Структурная организация ферментов
Механизм

действия ферментов
Специфичность действия ферментов
Кинетика ферментативных реакций
Факторы, влияющие на скорость ферментативных

реакций
Классификация ферментов


План лекцииПонятие о ферментах. Сущность явлений ферментативного катализаСтруктурная организация ферментовМеханизм действия ферментовСпецифичность действия ферментовКинетика ферментативных реакцийФакторы, влияющие

Слайд 4 Практически все реакции в живом организме протекают с участием природных

биокатализаторов, называемых ферментами, или энзимами.

Слово «фермент» происходит от лат.

fеrmеntum – закваска, а «энзим» – от греч. еп – в, внутри и zyme – дрожжи.


В настоящее время известно около 10000 ферментов.


Понятие о ферментах

Практически все реакции в живом организме протекают с участием природных биокатализаторов, называемых ферментами, или энзимами. 		Слово «фермент»

Слайд 5
Известно, что для осуществления химической реакции
необходимо, чтобы реагирующие вещества имели


суммарную энергию выше чем величина называемая
энергетическим барьером реакции. Преодоление


энергии активации в химической реакции достигается
либо увеличением энергии взаимодействующих
молекул, например нагреванием, облучением,
повышением давления, либо снижением требуемых для
реакции затрат энергии при помощи катализаторов.

По своей сути ферменты являются биологическими
катализаторами. Сущность действия ферментов, так же
как неорганических катализаторов заключается:
Известно, что для осуществления химической реакциинеобходимо, чтобы реагирующие вещества имели суммарную энергию выше чем величина называемая энергетическим

Слайд 6Сущность действия ферментов, так же
как неорганических катализаторов заключается:

в активации молекул

реагирующих веществ,
в разбиении реакции на несколько стадий, энергетический барьер каждой

из которых ниже такового общей реакции.

Однако энергетически невозможные реакции
ферменты катализировать не могут.
Сущность действия ферментов, так жекак неорганических катализаторов заключается:в активации молекул реагирующих веществ,в разбиении реакции на несколько стадий,

Слайд 8Рассмотрим реакцию разложения угольной
кислоты (не ферментативной реакцией):

Н2СО3 → Н2О +

СО2

Угольная кислота слабая; реакция её
разложения пойдет в обычных условиях,

если
молекулы угольной кислоты имеют энергию
превышающую определённый уровень,
называемый энергией активации Еа (рис. 1).

Энергией активации называют
дополнительное количество кинетической энергии,
необходимое молекулам вещества, чтобы они
вступили в реакцию.

Рассмотрим реакцию разложения угольнойкислоты (не ферментативной реакцией):Н2СО3 → Н2О + СО2Угольная кислота слабая; реакция её разложения пойдет

Слайд 9
Рис. 1. Изменение свободной энергии при разложении
угольной кислоты

Рис. 1. Изменение свободной энергии при разложении угольной кислоты

Слайд 10При достижении этого энергетического барьера в
молекуле происходят изменения, вызывающие


перераспределение химических связей и образование
новых соединений. Говорят, что молекулы, обладающие


Еа, находятся в переходном состоянии. Разницу энергий
Между исходным реагентом Н2СО3 и конечными соедине-
ниями Н2О и СО2 называют свободной энергией
реакции (ΔG). Молекулы Н2О и СО2 более стабильные
вещества, чем Н2СО3 , т.е. обладают меньшей энергией и
при обычных условиях практически не реагируют.

Выделившаяся энергия рассеивается в виде тепла.

В нашем организме эту реакцию осуществляет фермент
карбоангидраза при 37○С.
При достижении этого энергетического барьера в молекуле происходят изменения, вызывающие перераспределение химических связей и образованиеновых соединений. Говорят,

Слайд 111) катализируют только энергетически возможные реакции, т. е. те реакции,

которые могут протекать и без них;

2) не изменяют направление реакции;

3)

не сдвигают равновесие обратимой реакции, а лишь ускоряют его наступление;

4) не расходуются в процессе реакции и выходят из реакции в первоначальном виде.

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


1) катализируют только энергетически возможные реакции, т. е. те реакции, которые могут протекать и без них;2) не

Слайд 121) Скорость ферментативных реакций намного выше;

2) Высокая специфичность;

3) Мягкие условия

работы (внутриклеточные);

4) Возможность регулирования скорости реакции;

5) Скорость ферментативной реакции пропорциональна

количеству фермента.

Отличие ферментов от небиологическими катализаторами заключается в том, что ферменты:


1) Скорость ферментативных реакций намного выше;2) Высокая специфичность;3) Мягкие условия работы (внутриклеточные);4) Возможность регулирования скорости реакции;5) Скорость

Слайд 13Этапы ферментативного катализа
В ферментативной реакции можно выделить
следующие этапы:
Присоединение

субстрата (S) к ферменту (E) с образованием фермент-субстратного комплекса (E-S).
2.

Преобразование фермент-субстратного комплекса в один или несколько переходных комплексов (E-X) за одну или несколько стадий.
3. Превращение переходного комплекса в комплекс фермент-продукт (E-P).
4. Отделение конечных продуктов от фермента.

Этапы ферментативного катализаВ ферментативной реакции можно выделить следующие этапы: Присоединение субстрата (S) к ферменту (E) с образованием

Слайд 14 Механизмы ферментативного катализа
Кислотно-основной катализ –
в активном центре фермента

находятся группы специфичных
аминокислотных остатков (радикалов ), которые являются
хорошими

донорами или акцепторами протонов.
Такие группы представляют собой мощные
катализаторы многих органических реакций.
Механизмы ферментативного катализаКислотно-основной катализ – 	в активном центре фермента находятся группы специфичных 	аминокислотных остатков (радикалов ),

Слайд 15
2. Ковалентный катализ – ферменты реагируют со
своими субстратами, образуя

при помощи
ковалентных связей очень нестабильные
фермент-субстратные комплексы, из которых

в
ходе внутримолекулярных перестроек
образуются продукты реакции.
2. Ковалентный катализ – ферменты реагируют со	своими субстратами, образуя при помощи 	ковалентных связей очень нестабильные 	фермент-субстратные

Слайд 16 Строение ферментов

Строение ферментов

Слайд 17Общая характеристика
Ферменты имеют белковую природу и обладают всеми
свойствами, характерными

для белков:

При гидролизе ферменты как и белки распадаются на аминокислоты
Молекулярная

масса ферментов, как и белков 10 000 - 1 000 000 Да.
Ферменты амфотерны, обладают электрофоретической подвижностью, имеют ИЭТ, подвергаются денатурации и др.

Подобно белкам они делятся на простые и сложные
Общая характеристикаФерменты имеют белковую природу и обладают всеми свойствами, характерными для белков:При гидролизе ферменты как и белки

Слайд 18Простые ферменты состоят только из аминокислот – например, пепсин, трипсин,

лизоцим.

Сложные ферменты (холоферменты) имеют в
своем составе белковую часть,

состоящую из
аминокислот – апофермент, и небелковую часть –
кофактор.
Кофактор, в свою очередь, может называться
коферментом или простетической группой.
Примером могут быть:
- сукцинатдегидрогеназа (содержит ФАД),
- аминотрансферазы (содержат пиридоксальфосфат),
- пероксидаза (содержит гем).
Кофакторы – ионы металлов, коферменты –
низкомолекулярные вещества небелковой природы, чаще всего
витамины.
Простые ферменты состоят только из аминокислот – например, пепсин, трипсин, лизоцим. Сложные ферменты (холоферменты) имеют в своем

Слайд 19Схема формирования сложного фермента
Кофактор + апофермент = холофермент
holo – весь,

целый

Схема формирования сложного ферментаКофактор + апофермент = холоферментholo – весь, целый

Слайд 20
У сложных ферментов в активном центре
обязательно расположены функциональные
группы

кофактора. Кофактор участвует в связывании
субстрата или в его превращении.
Для

осуществления катализа необходим полноценный
комплекс апобелка и кофактора,
по отдельности катализ они осуществить не могут.


Как и многие белки, ферменты могут быть мономерами,
т.е. состоят их одной субъединицы, и полимерами,
состоящими из нескольких субъединиц
У сложных ферментов в активном центре обязательно расположены функциональные группы кофактора. Кофактор участвует в связываниисубстрата или в

Слайд 212. Аллостерический центр (allos – чужой) – центр
регуляции активности

фермента, который пространственно
отделен от активного центра и имеется не у

всех
ферментов.
Связывание с аллостерическим центром какой-либо
молекулы (называемой активатором или ингибитором, а
также эффектором, модулятором, регулятором) вызывает
изменение конфигурации белка-фермента и, как следствие,
скорости ферментативной реакции. В качестве такого
регулятора может выступать продукт данной или одной из
последующих реакций, субстрат реакции или иное
вещество.
Аллостерические ферменты являются полимерными
белками, их активный и регуляторный центры находятся в
разных субъединицах.
2. Аллостерический центр (allos – чужой) – центр регуляции активности фермента, который пространственноотделен от активного центра и

Слайд 22Схематическре изображение
аллостерического фермента

Схематическре изображение аллостерического фермента

Слайд 23Структурно-функциональная организация ферментов
или как ферменты работают.

В составе фермента выделяют области,

выполняющие
различную функцию:

Активный центр – комбинация аминокислотных остатков (обычно 12-16), обеспечивающая

непосредственное связывание с молекулой субстрата и осуществляющая катализ.
В активном центре выделяют два участка:
- якорный (контактный, связывающий)
- каталитический.
Ферменты состоящий из нескольких мономеров могут иметь
несколько активных центров. У сложных ферментов в активном
центре расположен кофактор.

Структурно-функциональная организация ферментовили как ферменты работают.В составе фермента выделяют области, выполняющиеразличную функцию:Активный центр – комбинация аминокислотных остатков

Слайд 24Биологическая функция фермента, как и любого
белка обусловлена наличием в его

структуре
активного центра. Лиганд, взаимодействующий
с активным центром фермента, называют субстратом


(Substrat).

В активном центре фермента есть аминокислотные
остатки, функциональные группы которых обеспечивают
связывание субстрата, и аминокислотные остатки,
функциональные группы которых осуществляют
химическое превращение субстрата.

Условно эти группы обозначают как
участок связывания субстрата (якорный участок) и

каталитический участок.
Биологическая функция фермента, как и любогобелка обусловлена наличием в его структуреактивного центра. Лиганд, взаимодействующий с активным центром

Слайд 25Схематичное изображение основных участков фермента в белковой глобуле

Схематичное изображение основных участков фермента в белковой глобуле

Слайд 26Строение активного центра фермента (1)
А – присоединение субстрата к ферменту

в активном центре
Б – положение аминокислотных остатков, формирующих активный центр

фермента, в первичной структуре белка


Строение активного центра фермента (1)А – присоединение субстрата к ферменту в активном центреБ – положение аминокислотных остатков,

Слайд 27Строение активного центра фермента (2)
В –активный центр фермента условно разделяется

на участок связывания и каталитический участок

Строение активного центра фермента (2)В –активный центр фермента условно разделяется на участок связывания и каталитический участок

Слайд 28Рис.2. Функциональная значимость отдельных участков активного центра фермента

Рис.2. Функциональная значимость отдельных участков активного центра фермента

Слайд 29Что означает выражение «активность фермента»?
При сравнении в характеристике ферментов и
их

изоформ есть понятия:
активный фермент,
малоактивный

фермент,
неактивный фермент и др.

Это означает способность, скорость с которой
ферменты осуществляют химические превращения
своих субстратов. Определение количества фермента
не является таким показателем. Активность более
широкое понятие.
Что означает выражение  «активность фермента»?При сравнении в характеристике ферментов иих изоформ есть понятия:   активный

Слайд 30Активность фермента подразумевает результат
реакции, а именно убыль субстрата или

накопление
продукта. Естественно при этом нельзя игнорировать
время, которое потратил фермент,

и число молекул
Фермента. Но так как число молекул фермента не
всегда можно подсчитать, то используют количество
биологического материала, содержащего фермент
(объем или массу).
Следовательно при определении активности ферментов учитываются три переменные:
1. масса полученного продукта или исчезнувшего
субстрата,
2. время потраченное на реакцию,
3. количество фермента или массу или объем
биологического материала, содержащего фермент.

Активность фермента подразумевает результат реакции, а именно убыль субстрата или накопление продукта. Естественно при этом нельзя игнорироватьвремя,

Слайд 311. Активность фермента выражается в скорости накопления продукта или скорости

убыли субстрата в пересчете на количество материала, содержащего фермент за

единицу времени.

В практике обычно используют:
единицы количества вещества – моль (и его производные ммоль, мкмоль), грамм (кг, мг),
единицы времени – минута, час, секунда,
единицы массы или объема – грамм (кг, мг), литр (мл).

Международная единица активности (МЕ, Unid)
соответствует мкМоль/мин


1. Активность фермента выражается в скорости накопления продукта или скорости убыли субстрата в пересчете на количество материала,

Слайд 32Таким образом, активность фермента может
выражаться, например, в
ммоль /

с × л,
г / час × л,
МЕ/л,
кат/мл

и т.д.

Например,
- известно, что 1 г пепсина расщепляет 50 кг
яичного белка за один час – таким образом, его
активность составит 50 кг/час на 1 г фермента.
Если количество слюны в 1,6 г расщепляет 175 кг
крахмала в час – активность амилазы слюны составит
109,4 кг крахмала в час на 1 г слюны.
Таким образом, активность фермента может выражаться, например, в 	ммоль / с × л, 	г / час ×

Слайд 332. Создание стандартных условий, чтобы можно было сравнивать результаты, полученные

в разных лабораториях
- оптимальная рН, и
фиксированная температура,

например, 25°С или 37°С,
соблюдение времени инкубации субстрата с ферментом.

3. Избыток субстрата, чтобы работали все имеющиеся в растворе молекулы фермента.
2. Создание стандартных условий, чтобы можно было сравнивать результаты, полученные в разных лабораториях -  оптимальная рН,

Слайд 34От чего зависит активность ферментов? Свойства ферментов
Активность ферментов зависит от:
-

температуры,
- рН,
- концентрации субстрата,
- концентрации фермента

От чего зависит активность ферментов? Свойства ферментов Активность ферментов зависит от: 	- температуры, 	- рН,	 - концентрации

Слайд 35Рис. Зависимость скорости ферментативной
реакции от

температуры

Рис. Зависимость скорости ферментативной     реакции от температуры

Слайд 36Рис. Зависимость скорости реакции от рН

Рис. Зависимость скорости реакции от рН

Слайд 37Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата
Зависимость скорости реакции от

концентрации фермента

Зависимость скорости реакции от концентрации  	субстратаЗависимость скорости реакции от концентрации  	фермента

Слайд 38Ферменты избирательны в своём действии




Ферменты избирательны в своём действии

Слайд 39Ферменты избирательны в своём действии
Специфичность, т.е. высокая избирательность
действия ферментов,

основана на комплементарности
структуры субстрата и активного центра фермента.

Разные ферменты по

отношению к субстрату проявляют:
- стереоспецифичность,
- абсолютную специфичность,
- групповую специфичность,
- относительную специфичность.


Ферменты избирательны в своём действииСпецифичность, т.е. высокая избирательность действия ферментов, основана на комплементарностиструктуры субстрата и активного центра

Слайд 401 Стереоспецифичность

При наличии у субстрата нескольких
стереоизомеров фермент проявляет абсолютную


специфичность к одному из них.
В организме человека наблюдают специфичность


ферментов к следующим стереоизомерам.
Стереоспецифичность к
D-сахарам,
L-аминокислотам,
цис- транс- изомерам,
альфа- и бета- гликозидным связям.
1 СтереоспецифичностьПри наличии у субстрата нескольких стереоизомеров фермент проявляет абсолютную специфичность к одному из них. В организме

Слайд 41пример: Стереоспецифичность к
цис-транс-изомерам

Фермент фумараза оказывает действие только на
фумарат.

Малеинат (цис-изомер фумарата) не
является субстратом фумаразы.

пример: Стереоспецифичность к цис-транс-изомерамФермент фумараза оказывает действие только на фумарат. Малеинат (цис-изомер фумарата) не является субстратом фумаразы.

Слайд 42Абсолютная субстратная специфичность

Активный центр фермента комплементарен только
одному субстрату. Таких

ферментов мало.

Пример: фермент аргиназа, катализирующая
реакцию расщепления аргинина до мочевины

и
орнитина.
Абсолютная субстратная специфичность	Активный центр фермента комплементарен только одному субстрату. Таких ферментов мало.Пример: фермент аргиназа, катализирующая 	реакцию расщепления

Слайд 43
Другой пример фермента с абсолютной
субстратной специфичностью уреаза,
катализирующая гидролиз

мочевины до диоксида
углерода и аммиака

Другой пример фермента с абсолютной субстратной специфичностью уреаза, катализирующая гидролиз мочевины до диоксида углерода и аммиака

Слайд 44Групповая субстратная специфичность

Большинство ферментов катализируют
однотипные реакции с небольшим количеством
(группой)

структурно похожих субстратов.

Примеры:
- протеолитические ферменты гидролизующие
пептидные связи в

белках (пепсин, трипсин,
химотрипсин),
- панкреатическая липаза гиролизует
триациацилглицерины или жиры и масла.
Групповая субстратная специфичностьБольшинство ферментов катализируют однотипные реакции с небольшим количеством(группой) структурно похожих субстратов.Примеры: - протеолитические ферменты гидролизующие

Слайд 45Пример действия липазы А

Пример действия липазы А

Слайд 46Относительная специфичность – превращение
субстратов с некоторыми общими признаками.

Например,


цитохром Р450 окисляет только
гидрофобные вещества, которых насчитывается
около 7000.


Относительная специфичность – превращение субстратов с некоторыми общими признаками. Например, цитохром Р450 окисляет только гидрофобные вещества, которых

Слайд 47МЕХАНИЗМЫ СПЕЦИФИЧНОСТИ
В общем виде все сводится к комплементарному
взаимодействию

фермента и субстрата. При этом
функциональные группы субстрата взаимодействуют
с соответствующими

им функциональными группами
фермента. Наличие субстратной специфичности
объясняют две гипотезы:
1. Гипотеза Фишера
2. Гипотеза Кошланда
МЕХАНИЗМЫ СПЕЦИФИЧНОСТИ В общем виде все сводится к комплементарному взаимодействию фермента и субстрата. При этом функциональные группы

Слайд 48Гипотеза Фишера
(модель "жесткой матрицы", "ключ-замок") –
активный центр фермента

строго соответствует
конфигурации субстрата и не изменяется при его
присоединении.

Эта модель хорошо объясняет
абсолютную специфичность, но не групповую.
Гипотеза Фишера (модель

Слайд 492. Гипотеза Кошланда (модель "индуцированного
соответствия", "рука-перчатка") – подразумевает
гибкость

активного центра. Присоединение субстрата к
якорному участку фермента вызывает изменение


конфигурации каталитического центра таким образом,
чтобы его форма соответствовала форме субстрата.
2. Гипотеза Кошланда (модель

Слайд 50РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ IN VIVO
Активность ферментов в клетке непостоянна во


времени. Она чутко реагирует на ситуацию, в
которой оказывается клетка,

на факторы,
воздействующие на клетку как снаружи, так и изнутри.

Главная цель этой реакции – отреагировать на
изменение окружающей среды, приспособить клетку к
новым условиям, дать должный ответ на
гормональные и иные стимулы, а в некоторых
ситуациях – получить шанс выжить.
РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ IN VIVO	Активность ферментов в клетке непостоянна во времени. Она чутко реагирует на ситуацию, в

Слайд 51
1. Компартментализация,
2. Доступность субстрата или кофермента,
3. Изменение количества фермента,
4. Ограниченный

частичный протеолиз
проферментов,
5. Аллостерическая регуляция

1. Компартментализация,2. Доступность субстрата или кофермента,3. Изменение количества фермента,4. Ограниченный частичный протеолиз   проферментов,5. Аллостерическая регуляция

Слайд 52Компартментализация.
Компартментализация – это сосредоточение
ферментов и их субстратов в

одном компартменте
(одной органелле) – в эндоплазматическом
ретикулуме, митохондриях, лизосомах.

Например,


- бета-окисление жирных кислот протекает в митохондриях,
- синтез белка – в рибосомах,
- синтез иРНК в ядре, для эукариотов.

И ферменты осуществляющие эти процессы
находятся только в этих органеллах (компартментах)


.
Компартментализация. Компартментализация – это сосредоточение ферментов и их субстратов в одном компартменте(одной органелле) – в эндоплазматическом ретикулуме,

Слайд 532. Доступность субстрата или кофермента.
Здесь работает закон действия масс

– фундаментальный
закон химической кинетики: при постоянной температуре
скорость химической реакции пропорциональна


произведению концентрации реагирующих веществ.
Или упрощенно – скорость, с которой вещества реагируют
друг с другом, зависит от их концентрации.
Таким образом, изменение количества хотя бы одного из
субстратов прекращает или начинает реакцию.
Для цикла трикарбоновых кислот таким субстратом
является оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота).


3. Изменение количества фермента.

2. Доступность субстрата или кофермента. Здесь работает закон действия масс – фундаментальныйзакон химической кинетики: при постоянной температурескорость

Слайд 553. Изменение количества фермента.
Изменение количества фермента может происходить в


результате увеличения или снижения его синтеза.
Изменение скорости синтеза фермента

обычно зависит
от количества определенных гормонов или субстратов
реакции.
Например, гормон кортизол стимулирует синтез ферментов
глюконеогенеза, что обеспечивает стабильность
концентрации глюкозы в крови и устойчивость ЦНС к стрессу.
- При беременности и после родов под воздействием
лактотропного гормона в молочной железе активно идет
синтез фермента лактозосинтазы.
- Исчезновение пищеварительных ферментов при длительном
голодании и их появление в восстановительный период (в
результате изменения секреции кишечных гормонов).
- Этанол стимулирует в печени синтез "своего" фермента (обезвреживающего спирт) - изофермента Р450.
3. Изменение количества фермента. Изменение количества фермента может происходить в результате увеличения или снижения его синтеза. Изменение

Слайд 564. Ограниченный (частичный) протеолиз проферментов.
Т.к. синтез некоторых ферментов осуществляется

в виде
более крупного предшественника (трипсиноген,
пепсиноген, прокарбоксипептидазы, факторы
свертывания

крови), то при поступлении в нужное место этот
фермент активируется через отщепление от него одного или
нескольких пептидных фрагментов.

4. Ограниченный (частичный) протеолиз проферментов. Т.к. синтез некоторых ферментов осуществляется в виде более крупного предшественника (трипсиноген, пепсиноген,

Слайд 575. Аллостерическая регуляция.
Аллостерические ферменты построены из двух и
более субъединиц:

одни субъединицы содержат
каталитический центр, другие являются регуляторными.
Присоединение эффектора к

аллостерической
(регуляторной) субъединице изменяет
конформацию белка и активность каталитической
субъединицы.
Аллостерические ферменты обычно стоят в начале
метаболических путей, и от их активности зависит
течение многих последующих реакций. Поэтому они
часто называются ключевыми ферментами.
5. Аллостерическая регуляция.	Аллостерические ферменты построены из двух и более субъединиц: одни субъединицы содержат каталитический центр, другие являются

Слайд 58В качестве отрицательного регулятора может
выступать конечный метаболит биохимического процесса,


продукт данной реакции, т.е работает механизм обратной
отрицательной связи. Если

регуляторами являются
начальный метаболит или субстрат реакции, то говорят о
прямой положительной регуляции.

В качестве отрицательного регулятора может выступать конечный метаболит биохимического процесса, продукт данной реакции, т.е работает механизм обратной

Слайд 59
Например,
фермент энергетического распада глюкозы,
фосфофруктокиназа, регулируется промежуточными
И конечными

продуктами этого распада.
При этом АТФ, лимонная кислота,
фруктозо-1,6-дифосфат являются

ингибиторами,

а фрук-тозо-6-фосфат и АМФ – активаторами
фермента.
Например, фермент энергетического распада глюкозы, фосфофруктокиназа, регулируется промежуточными И конечными продуктами этого распада. При этом АТФ, лимонная

Слайд 616. Белок-белковое взаимодействие.
Термин белок-белковое взаимодействие обозначает
ситуацию, когда в качестве

регулятора выступают не
метаболиты биохимических процессов, а
специфичные белки (гормоны и

др).
Влияние каких-либо факторов на эти белки
изменяет их активность, и они, в свою очередь,
воздействуют на нужный фермент.

К примеру, мембранный фермент аденилатциклаза
является чувствительным к воздействию
мембранного G-белка, который сам активируется при
действии на клетку некоторых гормонов (например,
адреналина и глюкагона).
6. Белок-белковое взаимодействие. Термин белок-белковое взаимодействие обозначаетситуацию, когда в качестве регулятора выступают неметаболиты биохимических процессов, а специфичные

Слайд 63Другим примером белок-белкового взаимодействия
может быть регуляция активности протеинкиназы А.



Протеинкиназа А является тетрамерным ферментом,
состоящим из 2 каталитических (С)

и 2 регуляторных (R)
субъединиц. Активатором для протеинкиназы А
является цАМФ. Присоединение цАМФ к регуляторным
субъединицам фермента вызывает изменение их
конформации и отхождение от каталитических
субъединиц.
Каталитические субъединицы при этом активируются.
Другим примером белок-белкового взаимодействия может быть регуляция активности протеинкиназы А. Протеинкиназа А является тетрамерным ферментом, состоящим из

Слайд 657. Ковалентная (химическая) модификация.
Ковалентная модификация заключается в
обратимом присоединении

или отщеплении
определенной группы, благодаря чему изменяется
активность фермента. Чаще всего

такой группой
является фосфорная кислота, реже метильные и
ацетильные группы. Фосфорилирование фермента
происходит по остаткам серина, треонина, тирозина.

Присоединение фосфорной кислоты к белку
осуществляют ферменты протеинкиназы,
отщепление – протеин-фосфатазы.


7. Ковалентная (химическая) модификация. Ковалентная модификация заключается в обратимом присоединении или отщеплении определенной группы, благодаря чему изменяетсяактивность

Слайд 66Ферменты могут быть активны как в фосфорилированном так
и в

дефосфорилированном состоянии.
Например, ферменты гликогенфосфорилаза и
гликогенсинтаза при потребности организма

в глюкозе
фосфорилируются, при этом фосфорилаза гликогена
становится активной и начинает расщепление гликогена, а
гликогенсинтаза неактивна.
При необходимости синтеза гликогена оба фермента
дефосфорилируются, синтаза при этом становится активной,
фосфорилаза – неактивной.

Ферменты могут быть активны как в фосфорилированном так и в дефосфорилированном состоянии. 	Например, ферменты гликогенфосфорилаза и гликогенсинтаза

Слайд 67II классификация и номенклатура ферментов
Каждый фермент имеет 2 названия.
Первое

короткое, так называемое рабочее.
Второе (более полное) систематическое.

Рабочее название
В названиях большинства

ферментов содержится
суффикс «аза», присоединённый к названию субстрата
реакции,
например уреаза, сахараза, липаза, нуклеаза

или к названию химического превращения определённого
субстрата, например лактатдегидрогеназа,
аденилатциклаза, фосфоглюкомутаза,
пируваткарбоксилаза.
II классификация и номенклатура ферментовКаждый фермент имеет 2 названия. Первое короткое, так называемое рабочее.Второе (более полное) систематическое.Рабочее

Слайд 68II классификация и номенклатура ферментов
В 1961 г в Москве V

Международный биохимический
союз принял современную классификацию ферментов.
В соответствии с

этой классификацией все ферменты
делятся:
на классы – по типу катализируемой реакции,
каждый класс подразделяется на подклассы – по природе атакуемой химической группы,
подклассы делятся на подподклассы – по характеру атакуемой связи или по природе акцептора.
II классификация и номенклатура ферментовВ 1961 г в Москве V Международный биохимический союз принял современную классификацию ферментов.

Слайд 69Каждому ферменту присвоен четырехзначный
классификационный номер, включающий класс, подкласс,
подподкласс

и порядковый номер в подподклассе.
Например,
алкогольдегидрогеназа имеет номер КФ

1.1.1.1. – это
оксидоредуктаза, действует на ОН-группу донора с НАД в
качестве акцептора с первым порядковым номером в своем
подподклассе; лактатдегидрогеназа – КФ 1.1.1.27,
действует на ОН-группу донора с НАД в качестве
акцептора с порядковым номером 27 в своем подподклассе
Каждому ферменту присвоен четырехзначный классификационный номер, включающий класс, подкласс, подподкласс и порядковый номер в подподклассе. Например, алкогольдегидрогеназа

Слайд 70Номенклатера ферментов
Тривиальное название – название, сложившееся исторически.
Например, пепсин, трипсин.


Для некоторых ферментов к названию субстрата добавляется окончание "-аза" –

уреаза, амилаза, липаза.
2. Систематическое название – согласно современной классификации. Как производное систематического названия у многих ферментов имеется одно или несколько рабочих названий.
Номенклатера ферментовТривиальное название – название, сложившееся исторически. 	Например, пепсин, трипсин. 	Для некоторых ферментов к названию субстрата добавляется

Слайд 71Классификация ферментов

Классификация ферментов

Слайд 721 КФ. оксидоредуктазы
Дегидрогеназы осуществляют отщепление водорода от субстрата. В качестве

акцепторов используются НАД+, НАДH+, ФАД, ФМН

1 КФ. оксидоредуктазыДегидрогеназы осуществляют отщепление водорода от субстрата. В качестве акцепторов используются НАД+, НАДH+, ФАД, ФМН

Слайд 731 КФ. оксидоредуктазы
Другой пример:
У оксидоредуктаз, акцептором электрона(ов) служит молекулярный кислород.

1 КФ. оксидоредуктазыДругой пример:У оксидоредуктаз, акцептором электрона(ов) служит молекулярный кислород.

Слайд 742 КФ. Трансферазы
Катализируют перенос функциональных групп от одного соединения к

другому

2 КФ. ТрансферазыКатализируют перенос функциональных групп от одного соединения к другому

Слайд 753 КФ. Гидролазы
Катализируют реакции гидролиза (расщепления ковалентной связи с присоединением

молекулы воды по месту разрыва). Это протеазы, липазы…

3 КФ. ГидролазыКатализируют реакции гидролиза (расщепления ковалентной связи с присоединением молекулы воды по месту разрыва). Это протеазы,

Слайд 764 КФ. Лиазы
К лиазам относят ферменты, отщепляющие от субстрата негидролитическим

путём определённую группу (при этом могут отщепляться СО2, Н2О, NH2,

SH2 или другие) или присоединение, чаще всего молекулы воды, по двойной связи
4 КФ. ЛиазыК лиазам относят ферменты, отщепляющие от субстрата негидролитическим путём определённую группу (при этом могут отщепляться

Слайд 775 КФ. Изомеразы
Катализируют различные внутримолекулярные превращения. Подразделяют в зависимости от

типа реакции изомеризации.

5 КФ. ИзомеразыКатализируют различные внутримолекулярные превращения. Подразделяют в зависимости от типа реакции изомеризации.

Слайд 785 КФ. Изомеразы (другие примеры)

5 КФ. Изомеразы (другие примеры)

Слайд 796 КФ. Лигазы (или синтетазы)
Катализируют реакции присоединения друг к другу

молекул
с образованием ковалентной связи. Этот процесс сопряжен
с разрывом фосфоэфирной связи

в молекуле АТФ или
других макроэргических соединений
6 КФ. Лигазы (или синтетазы)Катализируют реакции присоединения друг к другу молекулс образованием ковалентной связи. Этот процесс сопряженс

Слайд 82III. Кофакторы и коферменты

Большинство ферментов для проявления
ферментативной активности нуждается

в
низкомолекулярных органических
соединениях небелковой природы -
КОФЕРМЕНТах.
и/или ионах металлов -

КОФАКТОРах.
III. Кофакторы и коферментыБольшинство ферментов для проявления ферментативной активности нуждается в низкомолекулярных органическихсоединениях небелковой природы -КОФЕРМЕНТах. и/или

Слайд 83Большинство ферментов состоит из
термолабильной белковой части и
термостабильного небелкового

фактора –
кофермента.
Белковую часть называют «апофермент»,
который в отсутствии кофермента не


обладает каталитической активностью.
Кофермент с белковой молекулой
(апоферментом) формируют молекулу
холофермента, обладающую
каталитической активностью.
(«холо» = весь целый, холофермент = апофермент + кофермент)
Большинство ферментов состоит из термолабильной белковой части и термостабильного небелкового фактора – кофермента.Белковую часть называют «апофермент»,который в

Слайд 84Структура ферментов
Ферменты
Простые
(однокомпонентные)
Сложные
(двукомпонентные)=
холофермент
Апофермент
(белковая часть)
Кофактор
(небелковая часть)

Ионы металла
Простетическая группа
Кофермент

Структура ферментовФерментыПростые(однокомпонентные)Сложные(двукомпонентные)=холоферментАпофермент(белковая часть)Кофактор(небелковая часть)Ионы металлаПростетическая группаКофермент

Слайд 85 Структурная организация ферментов
Структура ферментов
Согласно одной из классификаций все

коферменты делят

на 2 группы:

– производные витаминов;
– невитаминные кофакторы.
Структурная организация ферментов  Структура ферментовСогласно одной из классификаций все коферменты

Слайд 86
Важнейшие коферменты ферментов


Важнейшие коферменты ферментов

Слайд 87Невитаминные кофакторы
К невитаминным кофакторам относят следующие соединения:

– НS-глутатион,

– АТФ,

липоевая кислота,

– производные нуклеозидов (уридинфосфат, цитидинфосфат,

фосфоаденозинфосфосульфат),

– порфиринсодержащие вещества,

– тРНК, которые в составе ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз принимают активное участие в транспорте аминокислот к рибосоме, где осуществляется синтез белка.


Невитаминные кофакторы К невитаминным кофакторам относят следующие соединения:– НS-глутатион,– АТФ,– липоевая кислота,– производные нуклеозидов (уридинфосфат,

Слайд 88
Роль металлов в функционировании ферментов
1. Ионы металла выполняют функцию стабилизаторов

молекулы субстрата, активного центра фермента и конформации белковой молекулы фермента,

а именно третичной и четвертичной структур:
а) ионы металлов – стабилизаторы молекулы субстрата;
б) ионы металлов – стабилизаторы активного центра фермента;
в) роль металлов в стабилизации третичной и четвертичной структуры фермента;

2. Ионы металлов могут принимать непосредственное участие в акте катализа:
а) участие в электрофильном катализе;
б) участие в окислительно-восстановительных реакциях;

3. Роль металлов в регуляции aктивности ферментов.
Роль металлов в функционировании ферментов1. Ионы металла выполняют функцию стабилизаторов молекулы субстрата, активного центра фермента и конформации

Слайд 89Пример:
роли металлов в стабилизации молекулы субстрата



Структура АТР

Пример:роли металлов в стабилизации молекулы субстрата Структура АТР

Слайд 91Пример:




Пример:

Слайд 92Пример:





Пример:

Слайд 93Активные и аллостерические центры, их характеристика





Аллостерический центр (или центры)
(от

греч. allos– другой, иной и
steros– пространственный, структурный) –

участок молекулы фермента, с которым связываются определенные, обычно низкомолекулярные, вещества (эффекторы, или модификаторы),
молекулы которых отличаются по структуре от субстратов.


Активные и аллостерические центры, их характеристика	Аллостерический центр (или центры) (от греч. allos– другой, иной  и steros–

Слайд 94IV Механизм действия ферментов
Механизм действия ферментов может быть рассмотрен с

2-х позиций:

С точки зрения изменения энергетики химических реакций и

С точки

зрения событий в активном центре
IV Механизм действия ферментовМеханизм действия ферментов может быть рассмотрен с 2-х позиций:С точки зрения изменения энергетики химических

Слайд 95А. Энергетические изменения при химических реакциях
Любые химические реакции протекают
подчиняясь

двум основным законам
термодинамики:
Закону сохранения энергии
2. Закону энтропии
…общая

энергия химической системы и её окружения
остаётся постоянной, при этом химическая система
стремится к снижению упорядоченности (то есть
увеличению энтропии).

Энтропия – мера беспорядка.
А. Энергетические изменения при химических реакцияхЛюбые химические реакции протекают подчиняясь двум основным законам термодинамики:Закону сохранения энергии2.

Слайд 96Рассмотрим реакцию разложения угольной
кислоты (не ферментативной реакцией):

Н2СО3 → Н2О +

СО2

Угольная кислота слабая; реакция её
разложения пойдет в обычных условиях,

если
молекулы угольной кислоты имеют энергию
превышающую определённый уровень,
называемый энергией активации Еа (рис. 1).

Энергией активации называют
дополнительное количество кинетической энергии,
необходимое молекулам вещества, чтобы они
вступили в реакцию.

Рассмотрим реакцию разложения угольнойкислоты (не ферментативной реакцией):Н2СО3 → Н2О + СО2Угольная кислота слабая; реакция её разложения пойдет

Слайд 97
Рис. 1. Изменение свободной энергии при разложении
угольной кислоты

Рис. 1. Изменение свободной энергии при разложении угольной кислоты

Слайд 98При достижении этого энергетического барьера в
молекуле происходят изменения, вызывающие


перераспределение химических связей и образование
новых соединений. Говорят, что молекулы, обладающие


Еа, находятся в переходном состоянии. Разницу энергий
Между исходным реагентом Н2СО3 и конечными соедине-
ниями Н2О и СО2 называют свободной энергией
реакции (ΔG). Молекулы Н2О и СО2 более стабильные
вещества, чем Н2СО3 , т.е. обладают меньшей энергией и
при обычных условиях практически не реагируют.

Выделившаяся энергия рассеивается в виде тепла.
При достижении этого энергетического барьера в молекуле происходят изменения, вызывающие перераспределение химических связей и образованиеновых соединений. Говорят,

Слайд 99Чем больше молекул обладают энергией,
превышающей уровень Еа, тем выше

скорость
химической реакции.

Повысить скорость химической реакции можно
нагреванием. При этом

увеличивается скорость
реагирующих молекул. Однако для живых организмов
высокие температуры губительны, поэтому в клетке
для ускорения химических реакций используются
ферменты.

Ферменты обеспечивают высокую скорость реакций
при оптимальных условиях, существующих в клетке,
путём понижения уровня энергии активации (Еа)
субстрата(ов).

Чем больше молекул обладают энергией, превышающей уровень Еа, тем выше скорость химической реакции.Повысить скорость химической реакции можно

Слайд 100Таким образом, ферменты снижают высоту
энергетического барьера, в результате возрастает
количество

реакционно-способных молекул,
следовательно, увеличивается скорость реакции.

В механизме ферментативного катализа решающее


значение имеет образование нестойких
промежуточных соединений –
фермент-субстратный комплекс ES,
подвергающийся превращению в нестабильный
переходный комплекс ЕР, который
почти мгновенно распадается на свободный
фермент и продукт реакции (Е + Р).

E+S→ES* → ES** → EP → E+P

Таким образом, ферменты снижают высотуэнергетического барьера, в результате возрастает количество реакционно-способных молекул, следовательно, увеличивается скорость реакции.В механизме

Слайд 101Рис. 2. Измение свободной энергии в ходе химической реакции, некатализируемой

и катализируемой ферментами

Рис. 2. Измение свободной энергии в ходе химической реакции, некатализируемой и катализируемой ферментами

Слайд 102Таким образом, биологические катализаторы (ферменты)
не изменяют свободную энергию субстратов

и поэтому не
меняют равновесие
реакции (рис. 2).

Объяснение к рис.

2.
Фермент понижает активацию Еа, т.е. снижает
высоту энергетического барьера, в результате
возрастает доля реакционно-способных молекул,
следовательно, увеличивается скорость реакции.
Таким образом, биологические катализаторы (ферменты) не изменяют свободную энергию субстратов и поэтому не меняют равновесие реакции (рис.

Слайд 103
Фермент, выполняя функцию катализатора
химической реакции, подчиняется общим законам
катализа

и обладает всеми свойствами,
характерными для небиологических катализаторов,
однако имеет и

отличительные свойства, связанные с
особенностями строения ферментов.
Фермент, выполняя функцию катализатора химической реакции, подчиняется общим законам катализа и обладает всеми свойствами, характерными для небиологических

Слайд 104Сходство ферментов с небиологическими катализаторами:
фермент катализирует энергетически возможные реакции;
энергия химической

системы остается постоянной;
в ходе реакции направление реакции не изменяется;
ферменты не

расходуются в ходе реакции.

Сходство ферментов с небиологическими катализаторами:фермент катализирует энергетически возможные реакции;энергия химической системы остается постоянной;в ходе реакции направление реакции

Слайд 105Отличие ферментов от небиологических катализаторов:
скорость ферментативных реакций выше, чем реакций

катализируемых
небелковыми катализаторами;

ферменты обладают высокой специфичностью;

ферментативная реакция проходит в клетке,

т.е.
при температуре 37ºС,
постоянном атмосферном давлении и
физиологическом значении рН;

скорость ферментативной реакции можно регулировать.
Отличие ферментов от небиологических катализаторов:скорость ферментативных реакций выше, чем реакций катализируемых 	небелковыми катализаторами;ферменты обладают высокой специфичностью;ферментативная реакция

Слайд 106Б. Кинетика ферментативного катализа
См стр. 94
Ученые Михаэлис и Ментен разработали

теорию
взаимодействия фермента и субстрата.

Константа Михаэлис-Ментен (Кm) показывает
концентрацию субстрата при которой


достигается ½ V max (1/2 скорости фермента).

Кm показывает сродство фермента к субстрату,
чем меньше её значение, тем больше сродство.
Б. Кинетика ферментативного катализаСм стр. 94Ученые Михаэлис и Ментен разработали теориювзаимодействия фермента и субстрата.Константа Михаэлис-Ментен (Кm) показываетконцентрацию

Слайд 107





Влияние концентрации субстрата
на скорость ферментативной реакции












Ферменты. Строение,

свойства, механизм действия

Влияние концентрации субстрата на скорость ферментативной реакции Ферменты. Строение, свойства, механизм действия

Слайд 108






E+S→ES* → ES** → EP → E+P

Диффузия субстрата(S) к ферменту(E)

и стерическое связывание его с активным центром фермента, т. е.

образование
фермент-субстратного комплекса (ES).

II. Преобразование первичного комплекса в один или несколько активированных фермент-субстратных комплексов (ES*, ES**…).

III. Отделение продуктов (Р) реакции от активного центра и диффузия его в окружающую среду.


Теории и стадии ферментативного катализа


E+S→ES* → ES** → EP → E+P	Диффузия субстрата(S) к ферменту(E) и стерическое связывание его с активным центром

Слайд 109Механизм действия ферментов






Факторы, влияющие на эффективность ферментативного катализа

1. Сближение и

ориентация







Механизм действия ферментовФакторы, влияющие на эффективность ферментативного катализа1. Сближение и ориентация

Слайд 110Механизм действия ферментов






Факторы, влияющие на эффективность ферментативного катализа

2. Напряжение и

деформация: индуцированное соответствие







Ферменты. Строение, свойства, механизм действия

Механизм действия ферментовФакторы, влияющие на эффективность ферментативного катализа2. Напряжение и деформация: индуцированное соответствие Ферменты. Строение, свойства, механизм

Слайд 111Молекулярные механизмы ферментативного катализа
Механизмы ферментативного катализа определяются ролью функциональных групп

активного центра фермента в химической реакции превращения субстрата в продукт.


Выделяют 2 основных механизма ферментативного катализа:
кислотно-основной и ковалентный катализ
Молекулярные механизмы ферментативного катализаМеханизмы ферментативного катализа определяются ролью функциональных групп активного центра фермента в химической реакции превращения

Слайд 112Сложно…..

Сложно…..

Слайд 113Кислотно-основной катализ
Концепция кислотно-основного катализа объясняет ферментативную активность участием в химической

реакции кислотных групп (доноры протонов) и/или основных групп (акцепторы протонов).


Кислотно-основной катализ - часто встречающееся явление.
Аминокислотные остатки, входящие в состав активного центра, имеют функциональные группы, проявляющие свойства как кислот, так и оснований.
Кислотно-основной катализКонцепция кислотно-основного катализа объясняет ферментативную активность участием в химической реакции кислотных групп (доноры протонов) и/или основных

Слайд 114





Факторы, влияющие на эффективность ферментативного катализа

Общий кuслотно-основный катализ







Факторы, влияющие на эффективность ферментативного катализа Общий кuслотно-основный катализ

Слайд 115
К аминокислотам, участвующим в кислотно-основном катализе, в первую очередь относят

цистеин, тирозин, серин, лизин,
глутаминовую и аспарагиновую кислоты и
гистидин.

Радикалы

этих аминокислот в протонированной форме – кислоты (доноры протона),
в депротонированной форме – основания (акцепторы протона).

К аминокислотам, участвующим в кислотно-основном катализе, в первую очередь относят цистеин, тирозин, серин, лизин, глутаминовую и аспарагиновую

Слайд 116

Примером кислотно-основного катализа ,в котором кофакторами являются ионы Zn2+, а

в качестве кофермента используется молекула NAD+, можно привести фермент алкогольдегидрогеназу

печени, катализирующую реакцию окисления спирта до уксусного альдегида:

С2Н50Н + NAD+ → CН3-НC=0 + NADH+Н+
Примером кислотно-основного катализа ,в котором кофакторами являются ионы Zn2+, а в качестве кофермента используется молекула NAD+, можно

Слайд 117Механизм кислотно-основного катализа на примере алкогольдегидрогеназы печени
I – молекула этилового

спирта имеет центр связывания, обеспечивающий гидрофобное взаимодействие активного центра и

метильной группы спирта;
II – положительно заряженный атом цинка способствует отщеплению протонов от спиртовой группы этанола с образованием отрицательно заряженного атома кислорода.
Механизм кислотно-основного катализа на примере алкогольдегидрогеназы печениI – молекула этилового спирта имеет центр связывания, обеспечивающий гидрофобное взаимодействие

Слайд 118продолжение:
… Отрицательный заряд перераспределяется между
атомом кислорода и соседним атомом

водорода, который затем в виде гидрид-иона переносится на четвёртый углеродныё

атом никотинамида кофермента NAD+;

III – в результате формируется восстановленная форма NADH и уксусный альдегид.
продолжение:… Отрицательный заряд перераспределяется между 	атомом кислорода и соседним атомом водорода, который затем в виде гидрид-иона переносится

Слайд 1192. Ковалентный катализ
Ковалентный катализ основан на атаке
нуклеофильных (отрицательно заряженных)
или

электрофильных (положительно
заряженных) групп активного цента
фермента молекулами субстрата с


формированием ковалентной связи между
субстратом и коферментом или
функциональной группой аминокислотного
остатка активного центра фермента.
2. Ковалентный катализКовалентный катализ основан на атаке нуклеофильных (отрицательно заряженных)или электрофильных (положительно заряженных) групп активного цента фермента

Слайд 120
Действие «сериновых протеаз», таких как
трипсин, химитрипсин и тромбин,
пример

механизма ковалентного катализа
когда ковалентная связь образуется между
субстратом и аминокислотным

остатком
(радикалом) серина в активном центре
фермента.

Термин «сериновые протеазы» связан с тем
что, аминокислотный остаток серина входит
в состав активного центра всех этих
ферментов и участвует непосредственно в
катализе.
Действие «сериновых протеаз», таких как трипсин, химитрипсин и тромбин, пример механизма ковалентного катализакогда ковалентная связь образуется между

Слайд 121
Механизм ковалентного катализа в
активном центре химотрипсина

Механизм ковалентного катализа в активном центре химотрипсина

Слайд 122Механизм действия ферментов






Факторы, влияющие на эффективность ферментативного катализа

Ковалентный катализ




Одна из

моделей ковалентного катализа. В некоторых ферментативных реакциях фермент замещает функциональную

группу R в субстрате RX, в результате чего образуется ковалентный комплекс ЕХ. Он нестабилен и гидролизуется значительно быстрее, чем RX. К ферментам, осуществляющим ковалентный катализ, отноcится химотрипсин.

Ферменты. Строение, свойства, механизм действия

Механизм действия ферментовФакторы, влияющие на эффективность ферментативного катализаКовалентный катализОдна из моделей ковалентного катализа. В некоторых ферментативных реакциях

Слайд 123Специфичность действия ферментов






Гипотеза «ключа и замка»







Ферменты. Строение, свойства, механизм

действия
Образование нестойкого фермент-субстратного
комплекса согласно теории Э. Фишера «ключ-замок»

Специфичность действия ферментовГипотеза «ключа и замка» Ферменты. Строение, свойства, механизм действияОбразование нестойкого фермент-субстратного комплекса согласно теории Э.

Слайд 124Специфичность действия ферментов






Гипотеза индуцированного соответствия











Изменения структуры активного центра фермента,


вызванные субстратом, согласно модели
«индуцированного соответствия» Д. Кошленда
Ферменты. Строение,

свойства, механизм действия
Специфичность действия ферментовГипотеза индуцированного соответствия Изменения структуры активного центра фермента, вызванные субстратом, согласно модели «индуцированного соответствия» Д.

Слайд 125Объяснить:
Методы определения скорости
ферментативных реакция

По убыли субстрата,
По нарастанию концентрации

продуктов реакции
…синтетические цветные аналоги субстрата…
…образование с продуктом реакции цветных соединений,
Концентрацию

которых определяют на ФЭК.
Не окрашенные (в УФ спектре)
спектрофотометрически
Объяснить:Методы определения скорости ферментативных реакцияПо убыли субстрата, По нарастанию концентрации продуктов реакции…синтетические цветные аналоги субстрата……образование с продуктом

Слайд 126





Влияние концентрации субстрата
на скорость ферментативной реакции












Влияние концентрации субстрата на скорость ферментативной реакции

Слайд 127




Влияние концентрации фермента
на скорость ферментативной реакции










Зависимость скорости реакции
от

концентрации фермента
в присутствии насыщающих
концентраций субстрата.

Влияние концентрации фермента на скорость ферментативной реакцииЗависимость скорости реакции от концентрации фермента в присутствии насыщающих концентраций субстрата.

Слайд 128





Влияние температуры
на скорость ферментативной реакции











Зависимость скорости катализируемой ферментом реакции от

температуры:
а – повышение скорости реакции как функция температуры;
б – снижение

скорости реакции как функция денатурации белка-фермента; стрелка указывает оптимум температуры.
Влияние температурына скорость ферментативной реакцииЗависимость скорости катализируемой ферментом реакции от температуры:а – повышение скорости реакции как функция

Слайд 129





Влияние рН среды
на скорость ферментативной реакции












Влияние рН средына скорость ферментативной реакции

Слайд 130Лекция
Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов

Лекция Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов

Слайд 131План лекции
Активаторы ферментов
Ингибиторы ферментов
Регуляция активности ферментов
Классификация и номенклатура ферментов

План лекцииАктиваторы ферментовИнгибиторы ферментовРегуляция активности ферментовКлассификация и номенклатура ферментов

Слайд 132 Активаторы ферментов


Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов
Примеры активаторов
Активирующее влияние на

скорость ферментативной реакции оказывают разнообразные вещества органической и неорганической природы,

например:
– соляная кислота активирует действие пепсина желудочного сока;

– желчные кислоты повышают активность панкреатической липазы;

– соединения, содержащие свободные SН-группы (глутатион, цистеин), активируют некоторые тканевые ферменты (оксидоредуктазы, катепсины, аргиназу), pacтительную протеиназу и др.

– ионы металлов особенно часто выступают активаторами. Около четверти всех известных ферментов для проявления полной каталитической активности нуждаются в присутствии металлов.
Активаторы ферментов  Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментовПримеры активаторов	Активирующее влияние на скорость ферментативной реакции оказывают разнообразные

Слайд 133 Ингибиторы ферментов


Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов
Необратимое ингибирование
Если ингибитор

вызывает стойкие изменения пространственной третичной структуры молекулы фермента или модификацию

функциональных групп фермента, то такой тип ингибирования называется необратимым.

Необратимое действие ингибитора в самом простом случае может быть описано уравнением:

E + I → EI,
где Е – фермент, I – ингибитор, EI – комплекс.


Многие лекарства / яды – являются ингибиторами ферментов
Ингибиторы ферментов  Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментовНеобратимое ингибирование 	Если ингибитор вызывает стойкие изменения пространственной третичной

Слайд 134 Ингибиторы ферментов
Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов
Необратимое ингибирование
на примере

ацетилхолинэстеразы



Реакция, катализируемая ацетилхолинэстеразой

Ингибиторы ферментов  Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментовНеобратимое ингибирование на примере ацетилхолинэстеразыРеакция, катализируемая ацетилхолинэстеразой

Слайд 135 Ингибиторы ферментов
Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов
Необратимое ингибирование
на примере

ацетилхолинэстеразы



Е

Необратимое ингибирование ацетилхолинэстеразы диизопропилфторфосфатом

Ингибиторы ферментов  Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментовНеобратимое ингибирование на примере ацетилхолинэстеразыЕНеобратимое ингибирование ацетилхолинэстеразы диизопропилфторфосфатом

Слайд 136 Ингибиторы ферментов
Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов
Обратимое ингибирование


В случае

обратимого действия ингибитор образует с ферментом непрочный комплекс, способный распадаться, в результате

чего снова возникает активный фермент.

Обратимое действие ингибитора может быть описано уравнением:

E + I ↔ EI,

где Е – фермент, I – ингибитор, EI – комплекс.

Обратимое ингибирование делят на:
– конкурентное,
– неконкурентное.
Ингибиторы ферментов  Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментовОбратимое ингибирование В случае обратимого действия ингибитор образует с

Слайд 137 Ингибиторы ферментов
Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов
Обратимое конкурентное ингибирование





Ингибиторы ферментов  Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментовОбратимое конкурентное ингибирование

Слайд 138 Ингибиторы ферментов
Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов
Обратимое ингибирование на примере

сукцинатдегидрогеназы


Ингибиторы ферментов  Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментовОбратимое ингибирование на примере сукцинатдегидрогеназы

Слайд 139Объяснить
Обратимое ингибирование
«снимается» (ликвидируется) высокой
концентрацией
субстрата

ОбъяснитьОбратимое ингибирование«снимается» (ликвидируется) высокой концентрацией субстрата

Слайд 140 Ингибиторы ферментов
Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов
Обратимое неконкурентное ингибирование


Проявление

неконкурентного ингибирования:
А – нормальная реакция;
Б – неконкурентное ингибирование

Ингибиторы ферментов  Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментовОбратимое неконкурентное ингибирование Проявление неконкурентного ингибирования: А – нормальная

Слайд 141 Регуляция каталитической активности ферментов
Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов
Аллостерический контроль

активности ферментов




а
б

Регуляция каталитической активности ферментов  Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментовАллостерический контроль активности ферментоваб

Слайд 142Объяснить
Строение клетки
органеллы
компартменты
компартментализация клетки


ОбъяснитьСтроение клеткиорганеллыкомпартментыкомпартментализация клетки

Слайд 143Локализация ферментов в клетке





Локализация ферментов в клетке

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика