2. Преобразование фермент-субстратного комплекса еs→es1→es2 с образованием комплекса ер

Образуется 1 или несколько активных комплексов. Происходит деформация субстрата, в молекуле субстрата разрываются одни связи и образуются новые связи (кислотно-основной или ковалентный катализ), образуется нестабильный комплекс фермент-продукт (ЕР). Эта стадия продолжительна, энергия активации измеряется резко.

3. Образование продуктов реакции: EР→E+P

распад комплекса (ЕР) с высвобождением продуктов реакции из активного центра фермента и освобождением фермента. Е может снова вступить в реакцию.

2. Кинетика ферментативных реакций–

раздел ферментологии, изучающий влияние различных факторов (концентрации Е и S, t⁰, активаторов и ингибиторов) на скорость ферментативных реакций.

• Влияние концентрации фермента на скорость ферментативной реакции.

Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации фермента прямо пропорциональная (линейная), т.е. чем выше концентрация Е, тем больше скорость ферментативной реакции.

• Влияние концентрации субстратата на скорость ферментативной реакции.

Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстратапри низких концентрацияхпрямо пропорциональная (линейная), при определенной концентрации S скорость реакции становится максимальной и при дальнейшем увеличении концентрации S – не увеличивается, т.к. все молекулы Е связаны с S в ЕS-комплекс(полное насыщение). График зависимости скорости ферментативной реакции от конц. S имеет вид гиперболы.Концентрация S, при которой скорость ферментативной реакции равна ½ максимальной скорости называетсяконстанта (концентрация) Михаэлисаи постоянна для каждого фермента.

• Влияние Температуры на скорость ферментативной реакции

Принизкихt⁰- при повышении t на каждые 10 градусов скорость ферментативной реакции увеличивает в 2 – 4 раза. Максимальная скорость ферментативной реакции наблюдается при оптимальнойt⁰ . Оптимальная t⁰ для большинства Е 35 – 45⁰С.При дальнейшем повышении t⁰ скоростьферментативной реакции снижается, при 50-60⁰ С и выше, Е денатурирует. При снижении t⁰ активность Еснижается до 0, но структура Е при этом не нарушается.

• Влияние pH среды на скорость ферментативной реакции

pH среды- определяет заряд функциональных групп активного центра Е и,следовательно, взаимодействие Е и S. Оптимум рН для большинства Е лежит в области от 6 до 8. Но есть исключения:

Пример

Орt рН для пепсина – 1,5 – 2,5 в сильнокислой среде, для трипсина – 7,5 – 8,5, для амилазы – 6,8 – 7,2.

Ферменты относятся к катализаторам с регулируемой активностью.

• Влияние активаторов и ингибиторов на скорость ферментативной реакции

Активаторы- это вещества, которые повышают активность Е.

К ним относятся:

1. кофакторы ферментов

2. субстрат

3. некоторые ионы (Cl^-,Н⁺,Mg²⁺,Na⁺,К⁺), П., Cl^- активируют α-амилазу.

Механизм действия активаторов различный

Например, Активация неактивного предшественника Е (профермента) за счет ограниченного протеолиза(отщепление участка полипептидной цепи Е).

П., В желудке неактивный Е-пепсиноген активируется НClв результате отщепления пептида из 42 АК. В результате образуется активный пепсин.

Ингибиторы- это вещества, снижающие активность ферментов.

Ингибирование может быть:

• необратимым, когда ингибитор изменяет структуру фермента и вызывает прекращение его деятельности

• обратимое- происходит в период взаимодействия Е с ингибитором, а после его удаления Е восстанавливает свою активность.

Обратимое ингибирование по механизму действия:

• конкурентное

• не конкурентное (аллостерическое)

Конкурентное ингибирование – это торможение активности Е, вызванное связыванием с активным центром Е ингибитора, сходного по строению с S.Ингибитор соединяется с активным центром Е и S не может присоединиться к Е. При добавлении S, он вытесняет конкурентный ингибитор и активность Е восстанавливается.

Пример

Для лечения бактериальнойинфекции применяют сульфаниламидные препараты, которые по структуре сходны с парааминобензойной кислотой, которую бакт. клетки используют для синтеза своих ферментов. Благодаря структурному сходству сульфаниламиды блокируют действие Е бакт. клетки и тормозят её рост и размножение.

Неконкурентное ингибирование – это торможение активности Е, вызванное связыванием ингибитора с некоторыми группами активного центра Е, или связыванием ингибитора с Е вне активного центра, при этом изменяется конформация активного центра, что препятствует присоединению S. В некоторых случаях происходит образование неактивного комплекса ЕIS. Добавление S не вытесняет ингибитор и не влияет на скорость ферментативной реакции. При аллостерическом ингибировании(частный случай неконкурентного) ингибитор присоединяется к аллостерическому центру. Это приводит к нарушению структуры активного центра и S не может присоединиться к Е.

Пример

Неконкурентным ингибитором являются цианиды (соли синильной кислоты), которые связывают ионы железа в ферменте дыхательной цепи -цитохромоксидазе, блокируя тканевое дыхание, наступает смерть.

Цитрат натрия (антикоагулянт- вещество, препятствующее свертыванию крови, используется для получения плазмы) снижает активность амилазы, поэтому не рекомендуется исследовать активность Е в плазме крови.

Субстратное ингибирование - торможение активности Е, вызванное избытком S, при этом образуется комплекс ЕS_2, неспособный подвергаться химическим превращениям.