Главная страница
qrcode

Лекция №1-3 Ферменты строение и свойства. Тема 2 Ферменты. Регуляция активности ферментов. Цель Дать представление о строении и функции ферментов


Скачать 436.5 Kb.
НазваниеТема 2 Ферменты. Регуляция активности ферментов. Цель Дать представление о строении и функции ферментов
Дата10.09.2019
Размер436.5 Kb.
Формат файлаppt
Имя файлаЛекция №1-3 Ферменты строение и свойства.ppt
ТипЛекции
#64792
Каталог

Тема №2: Ферменты. Регуляция активности ферментов. Цель: Дать представление о строении и функции ферментов.

Основные вопросы лекции:
Строение и свойства ферментов. ферменты (энзимы) являются простыми или сложными белками.
коферменты (коэнзимы).
холоферменты), как разновидность сложных белков, состоят из белковой части (апофермента) и простетической группы (кофермента).
Особенности структурной организации ферментов. первичный, вторичный, третичный и четвертичный
третичной структуры, т.е. субъединицы, у фермента формируется каталитически активный центр, способный узнавать, связывать и обеспечивать катализ какого-либо конкретного субстрата.
регуляторный центр, через который обеспечивается регуляция активного центра посредством активаторов и ингибиторов.
аллостерический центр.
Аллостерическим (от греч. allos - иной, чужой) он потому, что молекулы, связывающиеся с этим центром по строению (стерически) не похожи на субстрат (S), но оказывают влияние на связывание и катализ субстрата, изменяя конфигурацию активного центра.
Четвертичная структура фермента состоят из нескольких субъединиц (протомеров).
изоэнзимный (изоферментный) ряд.
Изоферменты - это генетически детерминированая физико-химическая разновидность молекулярных форм фермента, катализирующих одну и ту же реакцию.
ЛДГ1-5)
т.е. изоферменты органоспецифичны.
Кофакторы ферментов Кофакторы у ферментов бывают двух типов:
- ионы металлов
- коферменты
Металлы, как кофакторы ферментов
Типы коферментов Коферменты алифатического ряда глютатион и липоевая кислота.
Глутатион - это кофермент таких ферментов как глиоксилаза, дегидрогеназа фосфоглицериновой кислоты и др. оксидаз. По химической природе глутатион трипептид: гамма-глютаминил-цистеинил- глицин.
Липоевая кислота - это кофермент полиферментного комплекса окислительных декарбоксилаз альфа-кетокислот (пирувата и альфа-кетоглутарата). Липоевую кислоту иногда обозначают как витамин N:
Коэнзим Q (убихинон)

КОЭНЗИМ Q10 (УБИХИНОН) от лат. ubiquitous - повсеместный).

)Биологические эффекты убихинона ( коэнзима Q10) . Коэнзим Q10 обладает свойствами эффективного геропротектора (защитника от старения). Он способен не только продлить жизнь, но и насытить ее энергией, здоровьем, молодостью, наполнить человека любого возраста ощущением остроты и радости жизни
Коферменты гетероциклического ряда Тиаминпирофосфат

Тиаминпирофосфат

Фосфопиридоксаль

Фосфопиридоксаль

Карбоксибиотин

Карбоксибиотин

тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК) является коферментом ферментов обеспечивающих перенос одноуглеродистых радикалов необходимых для синтеза пуриновых, пиримидиновых оснований,
Коферменты нуклеотиды НАД

Никотинамид адениндинуклеотид (НАД) и никотинамид адениндинуклеотид фосфат (НАДФ)

НАДФ

ФЛАВИН-АДЕНИН-ДИНУКЛЕОТИД (ФАД) ФЛАВИН-МОНОНУКЛЕОТИД (ФМН)

ФАД

ФМН

Коэнзим А

Коэнзим А

Не содержащие витамины нуклеотидные коферменты.

Металлокоферменты Железопорфириновые гемсодержащие коферменты.
Кобламидные коферменты являются производными витамина В12 в структуре которого находится кобальт.
Гем

Классификация ферментов

1. Оксидоредуктазы
2. Трансферазы
3. Гидролазы
4. Лиазы
5. Изомеразы
6. Лигазы
1 класс - Оксидоредуктазы. Ферменты этого класса катализируют окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе процессов биологического окисления, осуществляемое реакциями переноса атомов водорода, электронов или кислорода.
В этом классе 17 подклассов:
1.1. действуют на =СН-ОН группу
1.2. действуют на =С=О группу
1.3. действуют на -СН=СН- группу
1.4. действуют на =СН-NH2 группу
1.5. действуют на =СН=NH группу
1.6. действуют на НАДН, НАДФН
1.7. действуют на другие азотистые
соединения в качестве доноров
1.8. действуют на серосодержащие группы
1.9. действуют на гем
1.10.действуют на дифенолы
1.11.действуют на перекись водорода
1.12.действуют на водород
1.13.действуют на одиночный донор с включением
в него молекулярного кислорода (оксигеназы)
1.14.действуют на пару доноров, катализируя
включение молекулярного кислорода
1.15.действуют на перекисные радикалы
1.16.окисляют ионы металлов
1.17.действуют на -СН2= группы
2 класс - Трансферазы. Ферменты этого класса катализируют перенос функциональных групп и делятся по этому принципу на 8 подклассов:
3 класс - Гидролазы. Этот класс ферментов катализирует реакции гидролиза, и в зависимости от типа гидролизируемой связи делятся на 11 подклассов:
4 класс - Лиазы. Ферменты этого класса катализируют не гидролитическое разрушение соединений с отщеплением групп (СО2, Н2О, NH2 и др.) от молекулы субстрата.
Катализируют также образование двойных связей или присоединение атомов или молекул по месту разрыва двойной связи.
5 класс - Изомеразы. Эта группа ферментов катализирует реакции изомеризации, и делятся на 6 подклассов:
6 класс - Лигазы (синтетазы). Этот класс ферментов катализирует реакции синтеза соединений с использованием энергии АТФ и других аналогичных макроэргов, или с использованием биотина
В каждом классе для структурной организации молекулы фермента используются свои группы коферментов (коэнзимов): 1 класс оксидоредуктазы - НАД (НАДФ), ФМН (ФАД), убихинон, металлопорфирины (гем), липоевая кислота, глутатион.
2 класс транcферазы - фосфопиридоксаль (ФП-СН=О), коэнзим А (КоА), тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК), цианкобламин, УДФ, ЦДФ.
4 класс лиазы - ФП-СН=О, КоА, тиаминпирофосфат (ТПФ), цианкобламин,
5 класс изомеразы - ФП-СН=О, цианкобламин, глутатион.
6 класс лигазы - УДФ, ЦДФ, биотин, ТГФК
Как исключение, ферменты 3 класса (гидролазы) не имеют коферментов
Особенности ферментативного катализа. Ферментативный катализ отличается целым рядов отличительных признаков:
1.Ферменты намного активнее чем неорганические катализаторы. Так химотрипсин в 1 млн. раз превосходит щелочной и кислотный гидролиз белка. Одна молекула каталазы может за 1 минуту разрушить 18 млн. молекул перекиси водорода.
Это свойство ферментов связано с их специфичностью.
Специфичность бывает абсолютная и относительная.
Абсолютная специфичность - фермент катализирует превращение только одного субстрата.
абсолютную групповую специфичность, катализируя превращение сходной группы субстратов. Например, алкогольдегидрогеназа катализирует превращение не только этилового спирта, но и других алифатических спиртов.
Относительная специфичность может проявляться в двух вариантах: в форме относительной групповой и в форме относительной субстратной специфичности.
Протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта (пепсин, трипсин, химотрипсин и др.) вызывая гидролиз пептидных связей в полипептидных цепях разных белковых молекул, проявляют групповую относительную специфичность.
Скорость ферментативного катализа зависит от температуры Влияние температуры
Скорость реакции при ( Х + 10) град С
Q10 = --------------------------------------------------------------
Скорость реакции при Х град С
Влияние рН-среды Влияние рН-среды
Влияние активаторов и ингибиторов Различают обратимое и необратимое ингибирование ферментов. Обратимое ингибирование бывает двух видов: конкурентное и неконкурентное обратимое ингибирование.
При конкурентном обратимом ингибировании ингибитор по своей структуре похож на субстрат, легко соединяется с субстратным центром фермента, но не может прореагировать с ним.
Находясь в активном центре фермента ингибитор преграждает доступ субстрата к активному центру фермента, как бы конкурируя с ним за активный центр.
Конкурентное обратимое ингибирование. Примером конкурентного обратимого ингибирования может служить ингибирование сукцинатдегидрогеназы малоновой или щавелевоуксусной кислотой, соединениями очень сходными по структуре с янтарной кислотой- субстратом сукцинатдегидрогеназы:
СООН СООН СООН
| | |
СН2 СН2 СН2
| | |
СН2 С=О СООН
| |
СООН СООН
янтарная кислота щавелевоуксусная малоновая кислота
Конкурентное ингибирование обратимо. Так при увеличении концентрации субстрата скорость ферментативной реакции возрастает.
Это связано с тем, что при избытке субстрата ингибитор вытесняется из активного центра фермента.
Неконкурентное обратимое ингибирование ES + J <====> ESJ
В этих случаях повышение концентрации субстрата не уменьшает действие ингибитора. Такие ингибиторы называются неконкурентными.
ESJ участвует не активный центр фермента, а какая-нибудь его часть.
Необратимое ингибирование Необратимое ингибирование вызывается малыми концентрациями ионов тяжелых металлов, например ионов ртути, серебра и мышьяка или иодуксусная кислота, n-хлормеркурибензоат.
Необратимое ингибирование ферментов, т.е. инактивацию могут вызвать некоторые структурные аналоги субстратов (3-хлорацетолфосфат инактивирует диоксиацетон фосфатизомеразу) и аналоги коферментов, способные занимать место настоящего кофермента, но неспособные выполнять его функции.
необратимое ингибирование ацетилхолинэстеразы приводит к накоплению ацетилхолина в холинэргическом синапсе, что сопровождается нарушением проводимости и может завершиться параличем и смертью.
Многие лекарственные вещества являются ингибиторами ферментов. Так в лечении ряда заболеваний используются препараты, содержащие ртуть, мышьяк, висмут, которые ингибируют ферменты бaктерий, чем обуславливается их лечебный эффект.

Регуляция активности ферментов.

Основными факторами, от которых зависит активность ферментов в клетке являются:Единицы измерения активности ферментов

Номенклатура ферментов. В 1961 году специальной комиссией Международного биохимического союза была предложена систематическая номенклатура ферментов.
Каждый фермент получил систематическое наименование, точно описывающее катализируемую им реакцию и название субстрата с добавлением суффикса "аза".
К систематическому названию фермента добавляется шифр фермента, определяющий класс, подкласс, подподкласс и порядковый номер фермента.
Напримет: (КФ 2.7.3.3)
Рабочее название фермента может складывается из названия субстрата с прибавлением суффикса "аза".
Так аргиназа катализирует гидролиз аргинина, липаза гидролиз жира, фосфатаза гидролизует фосфорные эфиры.
Другой способ рабочего названия - добавление суффикса "аза" к названию катализируемой ферментом реакции.
Например, дегидрогеназа катализирует перенос водорода, гидролаза катализирует гидролиз, трансфераза переносит химические группы и т.д.
Современные подходы к диагностике заболеваний При любых заболеваниях всегда имеет место нарушения различных звеньев обмена веществ, вызванные изменениями активности ферментов.
Такой подход к становлению болезни, к сожалению пока не имеет место в клинической практике.
Стратегия функциональной диагностики только что формирующегося патологического процесса, должна строиться из определения статуса конкретных звеньев метаболизма путем выбора соответствующей группы ферментов подлежащих изучению.
В этой связи необходимо четко представлять все метаболические пути и ферменты этих путей и своевременно проводить их определение.
Дихотомическимй путь катаболизма глюкозы:
гексокиназа (фосфоглюкокиназа)
фосфорилаза
фосфоглюкоизомераза
фосфофруктокиназа
альдолаза
фосфотриозоизомераза
глицеральдегид-дегидрогеназа
фосфоглицераткиназа
фосфоглицеромутаза
енолаза
пируваткиназа
лактатдегидрогеназа
Апотомический путь катаболизма глюкозы:
глюкоза-6-фосфатдегидрогеназа
лактоназа
6-фосфоглюконат дегидрогеназа
пентозофосфатизомераза
транскетолаза
трансальдолаза
Ферменты общих путей катаболизма Метаболизм гликогена Синтез гликогене и глюконеогенез:
Мобилизация гликогена :
Превращения олигосахаридов и гликозамингликанов мальтаза
лактаза
сахараза
амилаза
глюкуронидаза
альдозоредуктаза
сорбитдегирогеназа
УДФ-глюкозилтрансфераза
УДФ-глюкуронилтрансфераза
Катаболизм триациглицеридов и жирных кислот триацилглицеридлипаза
липопротеидлипаза
диглицеридлипаза
моноглицеридлипаза
липопротеинлипаза
глицераткиназа
-глицерофосфатдегидрогеназа
ацил КоА-синтетаза
трансацетилаза
карнитин-ацилтрансфераза
ацил-КоА-дегидрогеназа
еноил-КоА-гидратаза
гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа
ацил-КоА-ацилтрансфераза
циклооксигеназа
липооксигеназа
Анаболизм липидов и биосинтез кетоновых тел и холестерина Анаболизм липидов
Биосинтез кетоновых тел и холестерина
Катаболизм белков и аминокислот Обезвреживание аммиака и синтез мочевины перейти в каталог файлов


связь с админом