18.Механизм ферментного катализа

Катализ– процесс ускорения химической реакции под влиянием катализаторов, 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.

Механизм

Механизм каталитического действия ферментов: одна из наиболее важных проблем энзимологии, изучением которой занимались Михаэлис и Ментон.

Различают несколько стадий катализа:

I - присоединение S + E

II - образование SE- комплекса E + S ES P + E,

III - отрыв P и освобождение E

где Е – фермент, S – субстрат, Р – продукт реакции, ES – фермент-субстратный комплекс .

Самая быстрая I стадия;

Молекулярная масса фермента в 100-1000 раз больше чем молекулярная масса S, поэтому молекула S при ферментативной реакции связывается не со всем ферментом, а только с его определенным участком, который называется активным центром (или каталитическим участком), АЦ – это уникальная комбинация АК остатков в молекуле фермента, которая обеспечивает непосредственное взаимодействие фермента с молекулой субстрата и принимает непосредственное участие в акте катализа. Именно АЦ фермента определяет его специфичность и каталитическую активность.

 Факторы, влияющие на скорость ферментативной реакции:

Температура, pН, концентрация Е и S, наличие активаторов и ингибиторов.

20.Активаторы и ингибиоры ферментов , их биологическая роль

Активаторы – это вещества, увеличивающие скорость ферментативной реакции.

Виды активаторов:

1. Вещества, влияющие на область активного центра. К ним относятся ионы металлов (Na+, K+, Fe2+, Co2+, Cu2+, Ca2+, Zn2+, Mg2+, Mn2+ и др.)..

2. Аллостерические эффекторы, которые связываются с аллостерическим (регуляторным) участком апофермента. Аллостерическими эффекторами ферментов наиболее часто выступают различные метаболиты, а также гормоны, ионы металлов, нуклеозиды - АТФ, АДФ, АМФ.

3. Вещества, вызывающие модификации, не затрагивающие активный центр фермента.

Ингибиторами называют вещества, вызывающие снижение активности фермента. Следует различать инактивацию и ингибирование фермента. Сам по себе факт торможения ферментативной реакции в присутствии какого-либо вещества ещё не говорит о том, что это вещество – ингибитор. Любые денатурирующие агенты вызывают инактивацию фермента и торможение ферментативной реакции. Ингибиторы, в отличие от денатурирующих агентов, действуют в малых концентрациях и вызывают специфическое снижение ферментативной активности.

По прочности связывания с ферментом ингибиторы делятся на обратимые и необратимые. Необратимые ингибиторы прочно связываются с ферментом, тогда как комплекс фермент – обратимый ингибитор непрочен. Если сильно разбавить раствор фермента с обратимым ингибитором, то их комплекс распадается и активность фермента восстанавливается.