Лектор: ст. преподаватель каф. биологической химии Миронова Ксения

как наука.
Ферменты: структура, свойства, классификация. Регуляция метаболических процессов

основные химические вещества и важные метаболические процессы одинаковы и для

бактерий и для человека. Другими словами, основные принципы биохимии одинаковы для всех живых организмов.

в клетке.
Лат. Fermentum –закваска, а энзим от греч.

Еп - в и zyme – дрожжи

Ферменты (Е) катализируют превращение веществ, кот. наз. - субстраты – (S), в продукт (Р).
Е Е
В общем виде: S Р А + В А--В

↑ V р-ции ;
не изменяют состояние химического равновесия;
в ходе реакции не расходуются.

участвующий в катализе. АЦ формируется на уровне III структуры.
Совокупность

А/К остатков в мол. Е, благодаря которым Е обеспечивает свое действие:
взаимодействие с S;
проведение каталитической р-ции ;
удаление продуктов р-ции.

Молекулы субстрата

Активный центр

Молекула фермента

10о ↑V

р-ции в 2 –4 раза до 40 о , далее денатурация

2. Зависимость V от рН среды

Для > ф –тов оптимум рН 6=8, т.к. сдвиг рН вызывает
изменение степени ионизации СОО- и NH3+

субстрата

S] – кинетика ферментативной реакции

Km = [S], если скорость

реакции равна половине от максимальной скорости . Чем выше значение Км для ферментативной реакции, тем меньше активность фермента. При высоких значениях Км, сродство фермента к субстрату низкое.

(Михаэлис и Ментен, 1913 г.)

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.

Выделяют 6 классов ферментов:
I класс – Оксидоредуктазы
II класс – Трансферазы
III класс – Гидролазы
IV класс – Лиазы
V класс – Изомеразы
VI класс – Лигазы

название длинно и сложно для использования, поэтому как производное систематического

названия у многих ферментов имеется одно или несколько рабочих названий.
2. Тривиальное название – название, сложившееся исторически. Например, пепсин, трипсин. Для некоторых Е (чаще для гидролаз) к названию субстрата добавляется окончание "-аза" – уреаза, амилаза, липаза. Тем не менее и у таких Е имеется систематическое название.

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

свойствам. Эти отличия обусловлены генетически детерменированной первичной структурой.

субстрата и активного центра фермента.

1. Стереоспецифичность – катализ только одного из стереоизомеров,

например:

2. Абсолютная специфичность – фермент производит катализ только одного вещества. Например, расщепление мочевины уреазой.

3. Групповая специфичность – катализ субстратов с общими структурными особенностями, т.е. при наличии определенной связи или химической группы, например, наличие ОН-группы: алкогольдегидрогеназа окисляет до альдегидов одноатомные спирты (этанол, метанол, пропанол).

соответствует конфигурации субстрата и не изменяется при его присоединении. Эта

модель хорошо объясняет абсолютную специфичность, но не групповую.

Механизмы специфичности

2. Теория 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.

из субстратов прекращает или начинает реакцию.
2. Компартментализация
Компартментализация – это сосредоточение

ферментов и их субстратов в одном компартменте.
3. Изменение количества фермента (токсические субстраты этанол, барбитураты стимулируют в печени синтез "своего" изофермента цитохрома Р450, который окисляет и обезвреживает эти вещества).
4. Частичный протеолиз проферментов
Подобный механизм защищает внутриклеточные структуры от повреждений.

кислоты, компонента витамина В9
Конкурентное ингибирование сукцинатдегидрогеназы

форте, Мезим форте, Энзистал и т.п.) , фермент гиалуронидаза нужна

организму для обратимого изменения проницаемости межклеточного вещества для рассасывания рубцов, тромбов , Цитохром с – фермент, участвующий в процессах тканевого дыхания. Его применяют при асфиксии новорожденных, астматических состояниях, сердечной недостаточности, различных видах гепатита и т.п. и др;
фармпрепараты регулируют активность Е => изменяют метаболизм клетки;
в молекулярной генетике (изучение генома, генные рекомбинации)

медицинских технологиях и промышленности.
применение ингибиторов ферментов

ферментативными препаратами являются комплексы ферментов желудочно-кишечного тракта (Фестал, Панзинорм форте, Мезим форте,

Энзистал и т.п.), содержащие пепсин, трипсин, амилазу и т.п., и используемые для заместительной терапии при нарушениях переваривания веществ в желудочно-кишечном тракте.
Тканевой фермент гиалуронидаза нужна организму для обратимого изменения проницаемости межклеточного вещества, в основе которого находится гиалуроновая кислота. Лекарственную форму гиалуронидазы – лидазу – вводят для размягчения рубцов, появления подвижности в суставах, рассасывания гематом.
Цитохром с – белок, участвующий в процессах тканевого дыхания. Его применяют при асфиксии новорожденных, астматических состояниях, сердечной недостаточности, различных видах гепатита и т.п.
Рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза входят в состав глазных капель для лечения вирусных конъюнктивитов. При нанесении на рану они разжижают гной, при ингаляциях уменьшают вязкость слизи, деполимеризуя нуклеиновые кислоты в мокроте.
Трипсин ингалируют при бронхолегочных заболеваниях для разжижения густой и вязкой мокроты.
Фицин используется в фармацевтической промышленности в качестве добавки к зубным пастам для удаления зубного налета.
Коллагеназу применяют для ускорения отторжения некротизированных тканей, для очистки трофических язв. Весьма широко применяются в настоящее время ингибиторы протеаз (контрикал, гордокс) при панкреатитах – состояниях, когда происходит активирование пищеварительных ферментов в протоках и клетках поджелудочной железы.
Ингибиторы холинэстеразы (физостигмин, прозерин) приводят к накоплению нейромедиатора ацетилхолина в синапсах и показаны при миастении, двигательных и чувствительных нарушениях при невритах, радикулитах, психогенной импотенции.
Препараты, содержащие ингибиторы моноаминоксидазы (наком, мадопар), повышают выработку нейромедиаторов катехоламинов в ЦНС при лечении паркинсонизма. Подавление активности моноаминооксидазы (разрушающей катехоламины) сохраняет нормальную передачу сигналов в нервной системе.
Ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (каптоприл, эналаприл и т.п.) используются как антигипертензивное средство и вызывают расширение периферических сосудов, уменьшение нагрузки на миокард, снижение артериального давления.
Аллопуринол – ингибитор ксантиноксидазы, фермента катаболизма пуринов, требуется для снижения образования мочевой кислоты и подавления развития гиперурикемии и подагры.
Ингибиторы гидроксиметилглутарил-SКоА-редуктазы (ловастатин, флувастатин, аторвастатин) применяются для снижения синтеза холестерола при атеросклерозе, заболеваниях сердечно-сосудистой системы, дислипопротеинемиях.
Ингибитор карбоангидразы (ацетазоламид) используется как мочегонное средство при лечении глаукомы, отеков, эпилепсии, алкалозах и горной болезни.