19.Лиазы, изомеразы, лигазы. Характеристика, примеры реакций с участием ферментов этих классов.

Лиазы – ферменты, которые отщепляют определенные группы от субстрата негидролитическим путем или присоединяют воду по месту разрыва двойной связи.

Фумараза

Изомеразы – ферменты, катализирующие различные внутримолекулярные превращения, когда вещество переходит в свой изомер.

Глю-6-фосфатизомераза

Если изомеризация заключается во внутримолекулярном переносе атома из одного положения в другое, то фемент называют мутазой, например, получение глюкозо-1-фосфата из глю-6-фосфата.

Лигазы (синтетазы) – катализируют реакции приссоединения друг к другу нескольких молекул с образованием более сложного вещества. Для этих реакций необходима энергия, если донор – АТФ, то фермент – синтетаза. Если донор другое макроэргическое соединение, то фермент – синтаза.

20. Современные представления о механизме действия ферментов. Стадии ферментативного катализа, молекулярные эффекты, примеры.

С термодинамической точки зрения, действие любого фермента направлено на понижение энергии активации. Энергия активации - это то дополнительное количество энергии, которое нужно сообщить молекуле, чтобы перевести её из неактивного состояния в состояние активности. Чем ниже энергия активации, тем выше скорость реакции. 70 лет назад была предложена теория Михаэлиса и Ментенома. Они выдвинули понятие о F-S комплексе. Фермент взаимодействует с субстратом, образуя нестойкий промежуточный F-S комплекс, который затем распадается с образованием продуктов реакции (Р) и освобождением фермента. В этом процессе выделяют несколько стадий:

1.Диффузия субстрата к ферменту и их стерическое взаимодействие с образованием F-S комплекса.

E +S=ES. Эффект концентрации молекул субстрата в области активного центра фермента. Уменьшается расстояние между субстратом и активным центром, что увеличивает скорость взаимодействия.

Э ффект ориентации – в процессе сближения фермент и субстрат ориентируются друг к другу теми функциональными группами, которые принимают участиев катализе. Это возможно благодаря вращательным движениям фермента субстрата.

Э ффект индуцированного соответствия – характерен для ферментов обладающих свойством групповой специфичности. Субстрат, взаимодействуя с активным центром фермента вызывает изменение его конформации на благоприятную для химического превращения субстрата.

Эта стадия не продолжительна. Её скорость зависит от концентрации субстрата и скорости диффузии его к активному центру фермента. На этой стадии практически не происходит понижения энергии активации.

2.Преобразование F-S комплекса в один, или несколько, активированных комплексов, при этом происходит расслабление и разрыв старых химических связей в молекуле субстрата под действием каталитических групп активного центра фермента.

E+S=ES*=ES**

Эффект натяжения ("дыбы"). До присоединения субстрата к активному центру фермента, его молекула как бы в расслабленном состоянии. После связывания молекула субстрата растягивается и принимает напряжённую деформированную конфигурацию. При этом увеличивается длина межатомных связей, следовательно, понижается Е активации.

Кислотно-основный катализ: аминокислотные остатки в составе активного цента имеют функциональные группы кислотного и основного характера. Кислотные группы в реакциях доноры, а основные – акцепторы. В результате заряженные частицы перераспределяются, разрушаются старые и образуются новые связи.

Ковалентный катализ: между субстратом и активным центром фермента формируются ковалентные связи , по окончанию катализы эти связи разрушаются и продукт высвобождается, поэтому у продукта появляются новые связи.

Эта стадия является наиболее продолжительной по времени. При этом происходит разрыв связей в молекуле субстрата, образование новых связей, т.е. образуются Р реакции. Е активации снижается.

3.Образование и освобождение продуктов реакции от фермента и поступление их в окружающую среду. ES**=EP=E+P. Образующиеся продукты диффундируют в окружающую среду, а активный центр освобождается. Стадия непродолжительна, снижение энергии активации незначительно.