10. Ферментативтік катализ ерекшеліктері мен әсер ету механизмінің жалпы сипаттамасы. Ферментативтік катализ сатылары

Ферментативті реакцияның жүруін жалпы түрде үш этапқа бөледі.

немесе фермент + субстрат ↔ фермент-субстраттық комплекс → → өнім + фермент.

Бұл реакция теңдеуінде (Михаэлис-Ментен теңдеуі) шешуші рольді фермент пен субстраттың қосылуынан түзілген фермент-суб­страттық комплекс атқарады. Ферментативтік катализдің бірінші этапында фермент пен субстраттың бір бірмен ковалентті немесе басқа түрлі байланысуы өтеді. Екінші этапта субстрат оған байланысқан ферменттің әсерінен химиялық өзгерістерге түседі. Соның нәтижесінде фермент-өнім комплексі пайда болады. Үшінші этапта фермент-өнім комплексі бөлініп фермент және өнімге ажыратылады. (Осы тараудағы активтік, жанастырушы, аллостерлік оралықтар тақырыбын қараңыз).Қысқа уақытта «өмір сүріп», жылдам арада құрам бөліктеріне ажырайтын фермент-субстрат комплексі туралы түсінік 1913 ж. Михаэлис пен оның шәкірті Ментеннің ферментативті реакциялардың кинетикасына анализ жасауы нәтижесінде дамытылды және кейін Михаэлис-Ментен теориясы деп аталды.

Ферменттердің бей­органикалық катализаторлардан өзгешелігі олардың өте нәзік маман­дандырылған әсер ету ерекшелігіне қабілеттілігі. Олар қатаң түрде белгілі бір реакцияларды катализдейді. Тек осы қасиеті арқылы ғана жекеленген ферменттік реакциялардың бір бірмен тығыз байланысты болуы және қатаң түрде реттеліп жүруі сақталады. Бұл тірі торшалар мен ағзалардың өмір сүруі үшін қажетті, заттар алмасуларына қажетті әртүрлі биохимиялық реакциялардың бірігуі болып табылады.

11. Ферменттер белсенділігінің өлшем бірліктері. Юнит және Катал.

Сонымен бірге СИ жүйесінде фермент активтілігін — катал бірлігі бойынша өлшеу қабылданған. Катал бұл 1 моль субстратты (немесе 1 моль реакция өнімі түзілуін) 1 секундта катализдеуге кеткен фермент активтілігінің мәні

1 катал = 1 моль/с

Клиникалық биохимиялық зерттеулерде фермент активтілігіне әсер ететін биологиялық сұйықтықтың көлеміне (V) қатысты каталдың литрге қатынасы (катал/литр) алынады.

Фермент активтілігін анықтаудың қазіргі заманғы әдістеріне спектрофотометрлік, флюориметрлік, полярографикалық, колориметрлік және т. б. тәсілдер жатқызылады.

12. Ферменттердің құрылымдық ұйымдасуы – белсенді орталық, аллостерлік орталық, эффекторлар жайындағы түсінік (активаторлар, ингибиторлар).

Эффекторлар ферменттерге екі бағытта әсер етеді: 1) фермент молекуласын активті қалыпқа әкеледі, оларды — активаторлар; 2) фермент моле­куласының активтілігін тежейді, оларды - ингибиторлар деп атайды. Эффектордың (активатор немесе ингибитор) әсерлесуі үшін оның құрылысының фермент молекуласының құрылысындағы белгілі бір аймаққа сәйкес келуі қажет. Тек сонда ғана әсерлесу жүреді және көптеген қосылыстардың ішінен өз эффекторын фермент осы қасиет арқылы дәл таниды. Эффектор мен субстраттың ферментпен әсерлесу аймақтары әртүрлі, бірақ изостерлік реттелуде олардың бір болуы мүмкін. Эффектордың әсерлесуі фермент молекуласының кеңістіктік конформациясын өзгертеді, нәтижесінде, активті орталықтың құ­ры­лы­сы өзгереді де фермент активтеледі немесе ингибирленеді.

Фермент молекуласындағы эффектор байланысатын аллостерлік орталық, олардың әсерлесу механизмі — аллостерлік әсерлесу, ал активтілігі эффектор арқылы реттелетін ферменттер — аллостерлік ферменттер деп аталады.

Аллостерлік орталық. Фермент молекуласы әдетте активсіз күйде болады. Торша ішінде кездесетін кез келген кіші молекулалы заттар (витаминдер және олардың туындылары, металл иондары және т. б.) фермент молекуласының белгілі бір бөлігіне әсер еткенде ол активтелінеді. Активтендіруші заттарды аллостерлік эффектор, ал олар әсер ететін белоктағы полипептидтік бөлім аллостерлік орталық деп аталады. Аллостерлік орталық белоктың каталиттік қызмет атқара алатын ү.р.қ. және т.р.қ. денгейлері қалыптасуын қамтамассыз етеді.

Аллостерлік орталыққа әсер ететін заттарды екі топқа бөледі —активаторлар және ингибиторлар.

Активаторлар әсер еткенде белок молекуласы активті қалыпқа келеді. Ингибиторлар әсер етсе оның активтілігі тежеледі. Бұл процесс фермент активтілігінің реттелуінде маңызды роль атқарады. Қандайда бір затты активаторға немесе ингибиторға қатаң түрде жатқызуға болмайды. Активатор ретінде болған зат ингибитор ретінде де әсер ете алады, олар тек белгілі бір информацияны ғана бере алуы мүмкін. Ал қай кезде активті немесе пассивті формада болу фермент молекуласы­ның ішкі құрылымдық механизмдеріне байланысты болуы мүмкін.

Активті-, жанастырушы-, аллостерлік орталықтар фермент молеку­ласының белгілі бір бөлімдері екендігі, шын мәнінде, шартты түрде қабылданған ұғымдар. Ферменттегі активті орталық, жанастырушы орталыққа сәйкес келуі де мүмкін. Немесе, аллостерлік орталықсыз да фермент активтілігі басқа факторлар арқылы да (құрылымдық деңгей­інің өзгеруі, субстраттың жанастырушы орталыққа өздігінен байланысуы, қоршаған орта әсерлері) реттелуі мүмкін.