План лекции

1. Физико-химические свойства ферментов.

2. Изоферменты.

3. Классификация ферментов.

4. Механизм ферментативного катализа.

5. Факторы, влияющие на скорость ферментативной реакции.

Ферменты — это специфические белки, выполняющие в организме роль биологических катализаторов. ФЕРМЕНТЫ (лат. Fermentatio- брожение; греч. En zyme–вдрожжах)–это специфические белки, которые входят в состав всех клеток и тканей живых организмов и выполняют роль биологических катализаторов.

Термин ферменты (Ф) был введен в 1878 г. Кюне, а энзимы (Е)- в 1897г. Бухнером; только в 1927г. была доказана белковая природа ферментов.

С помощью ферментов химические реакции протекают в 100-1000 раз быстрее, чем без них. Так как ферменты белки, то и построены они идентично всем белкам: т.е. состоят из АК и имеют 4 уровня организации, обладают всеми свойствами белков, при подъеме температуры денатурируются, амфотерные электролиты. В настоящее время открыто более 2000 Е и их различных форм – изоферментов, примерно 150 получены в чистом виде, 60 из них определяются различными методами.

Свойства ферментов: обратимость и специфичность.

А) специфичность действия фермента – это способность фермента катализировать определенные химические реакции.

Абсолютная – когда фермент катализирует только одну реакцию (н-р уреаза-расщепление мочевины, уриказа – расщепление мочевой кислоты)

Относительная – когда фермент катализирует несколько родственных реакций (действует на сложные химические соединения, имеющие хотя бы одну строго определенную химическую группу: эстеразы, фосфотазы и т.д.)

Б) обратимость действия фермента, т.е. способность фермента катализировать как прямую, так и обратную реакцию (т.е. реакцию синтеза и распада)

ЛДГ – образование и окисление МК.

Белковый компонент сложного белка-фермента- апофермент.

Небелковый компонент сложного белка-фермента - кофермент. Многие коферменты представлены витаминами или их производными.

Каждый компонент по отдельности (белковый и небелковый) лишены ферментативной активности.

ИЗОФЕРМЕНТЫ

Изофермент (изоэнзимы) - группа или семейство ферментов, катализирующих одну и ту же реакцию, но отличающихся по целому ряду физико-химических свойств.

Изоферменты отличаются друг от друга по:

• электрофоретической подвижности

• адсорбционным свойствам

• оптимуму рН

• термостабильности

• чувствительности к ингибиторам

• сродству к субстрату

• способности образовывать комплексы с аналогами коферментов

Около 100 ферментов в тканях человека находятся в нескольких молекулярных формах (ЛДГ, аспартатаминотрансфераза, альдолаза, креатинкиназа, фосфатаза, холинэстераза и др.).

Классификация ферментов:

Классификация ферментов (по строению).

Все ферменты, как и другие белки по строению делятся на:

Ферменты-протеины (простые) и ферменты-протеиды (сложные).

4.1.Ферменты-протеины состоят из АК, называются однокомпонентными (к ним относятся L-амилаза, альдолаза и др.)

4.2.Ферменты-протеиды – состоят из белковой части (апофермента) и небелковой – кофермента; их называют двухкомпонентными.

Как белковая, так и небелковая часть сложного фермента в отдельности лишены ферментативной активности. Только вместе они проявляют свойства фермента, как биологического катализатора. В одних ферментах коферменты легко отделяются от апоферментов, в других – только после денатурации белка-фермента.

4.3. Коферментами могут быть:

1. Остаток H3 PO4;

2. Металлы

3. Соединения гемма

4. Витамины и их производные (НАД-vit PP, ФАД-vit B2, vit B6, vit В1)

5. Флавины и др.,

Коферментные группы называют простетическими (от prosteto- присоединяться).

В настоящее время известно более 2000 Е, чтобы удобнее было с ними работать (изучать, использовать для диагностики или лечения), все Е разделены на 6 классов, согласно классификации, предложенной в 1961г. на заседании V международного биохимического конгресса. В основу этой классификации был положен тип катализируемой реакции:

I Оксидоредуктазы, т.е. ферменты, которые катализируют окислительно-восстановительные реакции (ЛДГ, малатдегидрогеназа, альдолаза)

II Трансферазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции межмолекулярного переноса химических групп и их остатков (АсАТ, АлАТ – NH2 группу и д.р.)

III Гидролазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции расщепления внутри-молекулярных связей в присутствии воды (L- амилазы, КФ и ЩФ, липаза, пепсин, трипсин)

IV Лиазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции расщепления (или при-соединения) по месту двойных связей (чаще С=С), без присутствия воды (карбангидраза, альдолаза).

V Изомеразы,т.е. ферменты, катализирующие реакции изомеризации (взаимо-превращения) веществ (триозофосфатизомераза, глюкозофосфатизомераза).

VI Лигазы ( или синтетазы), т.е. ферменты, катализирующие реакции синтеза с использованием энергии АТФ (пируваткарбоксилаза).

НОМЕНКЛАТУРА ФЕРМЕНТОВ.

Название Е состоит из 4-ех частей:

Во-первых – название S(субстрата) т.е. вещества на которое действует Е;

Во-вторых – название типа катализируемой реакции;

В-третьих – название одного из продуктов реакции или её участников (Р)

В-четвертых – окончание ’’- аза “

АсАТ –аспартат амино трансфер аза

1 3 2 4

Особенности ферментативного катализа.

Катализ – процесс ускорения химической реакции под влиянием катали-заторов, которые участвуют в данном процессе, но к концу реакции остаются химически неизменными.

Катализаторами могут быть: неорганические и органические вещества.

Неорганические катализаторы – это, как правило, низкомолекулярные вещества, обладают низкой специфичностью, активны:

1. при высокой температуре (100◦С и выше),

2. оптимум pН для них – сильнокислая или сильнощелочная среда;

3. при давлении выше атмосферного;

4. увеличивают скорость химической реакции в 10²-10⁶ раз.

Ферменты – органические вещества (биологические катализаторы) – это высокомолекулярные полимеры, которые:

1. обладают высокой специфичностью,специфические свойства ферментов определяются апоферментом.

2. оптимум температуры 35-45⁰ С (37⁰) при 0⁰С прекращают свое действие. Колебания температуры на 10⁰С изменяют активность фермента на 10%.

3. активны при определенных физиологических диапазонах pН среды

4. (пепсин – 1,5- 2,0; трипсин – 7,8 – 8,2)

5.увеличивают скорость химической реакции в 10⁸ – 10¹¹ раз.