13 Вопрос Строение ферментов

Фермент- от латинского “Fermentum” – закваска, “enzume” – в дрожжах

С точки зрения химии, фермент – специфические белки, наделенные определенными свойствами, биокатализаторы.

• Могут быть простыми и сложными.

• Кроме собственно белка содержат не белковый компонент кофермент.

Холофермент– природный комплекс, состоящий из:

- Апофермента– собственно белок

- Кофермент– небелковая часть

Отдельно они не обладают биологической активностью.

Кофермент– небелковая часть (витамины) происхождение, кофактор - ионы каких-либо металлов (неорганическая часть) или сами металлы, связанные с белковой молекулой.

Белковая частьтермолабильна, высокомолекулярна, обуславливает специфичность фермента и влияет на активность фермента.

Кофермент – низкомолекулярное вещество, выполняет каталитическую функцию.

Строение большинства коферментов известно. Если фермент – простой белок, то его каталитическая функция связана с уникальной третичной структурой молекулы белка.

• Активный центр– та часть фермента, которая непосредственно реагирует с субстратом (участник процесса метаболизма).

Фермент– белок, молекула субстрата – НМС. Если фермент – сложный белок, то в его активный центр всегда входит кофермент, белковая часть определяет специфичность данной реакции. Если фермент – простой белок, то реализация активного центра связана с третичной структурой белковой молекулы.

• Кроме активного центра в ферментах есть еще другие центры, которые называются аллостерические центры. В этих центрах фермент связывается с какими-то НМС, называемыми эффекторами, модификаторами или модуляторами. Они отличны от молекулы субстратов, они либо активируют, либо дезактивируют фермент.

Свойства ферментов.

1. Специфичность – ферменты – специфические биокатализаторы. По специфичности их делят на классы

А) ферменты абсолютной специфичности – дейтсвуют на один субтсрат (пр: уреаза под ее действием мочевина расщипляется на углекислый газ и аммиак

Аденаза - дейтсвует на аденин

Б) абсолютно-групповая

В) относительно-групповая

Б и В трудно разделить, действуют на связь в субстратах, в которых одна часть у всех одинакова (ПР: гликозидаза: α-гликозидаза расщепляет гликозидные связм глюкозы

Пептидазы: расщепляют все белки в определенном месте, там где есть с С-конца аргинина и лизина.

Хемотрепсин: так же разрушает если есть аминокислота

Липаза: расщепляет жиры по сложно-эфирным связям.

2. Стереоспецифичность. Ферменты настроены на полипептиды и аминокислоты α –ряда. Фермент фумараза действует на фумаровую кислоту с образованием яблочной.

Фумаровая к-та яблочная кислота

Фермент фумараза действует только на фумаровую кислоту, на малеиновую влияния не оказывает.

β-галаксидаза не расщепляет лактозу, но расщепляет β-галактозу.

3. Слияние температуры – повышение температуры приводит к повышению скорости химической реакции. Исключение как только температура становится выше 40-60⁰С, происходит разрушение четвертичной и третичной структуры белковой молекулы, при дальнейшем нагревании белок денатурирует, ферментативная реакция дальше не пойдет.

Вывод: все ферменты чувствительны к температуре. Оптимум температуры для человека 36,6 ⁰С.

4. Влияние рН – реакция среды также существенна для ферментативной реакции. Лдля каждого фермента значение рН специфично.

• Пептин (в желудке) рН = 1,5

• Трепсин рН = 2,7

• Амилаза (в слюне) рН = 6,8-7

• Каталаза (в крови) рН = 7,6

• Аргеназа (в кишечнике) рН = 9,7

5. Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата.

Если ферментативная реакция протекает при оптимальном рН, Т, то ∆υ в зависимости от концентрации субстрата описывается уравнением Михаэлиса-Ментона

υ_max – максимальная скорость в данных условиях

К_m – константа Михаэлиса, определяется как [S] на половине экспериментальной кривой.

Определенная таким образом К_m не точная.

Чем она ниже, тем больше чувствительность к данному субстрату.

Чтобы К_m узнать точнее, пользуются обратными координатами – уравнение Лайнцивера-Берка:

(линейная зависимость)

Очень точное определение K_m

Каталаза в крови расщепляет перекись водорода до кислорода и воды. К_m = 25 ммоль.

Гексагеназа мозга катализирует реакцию:

К_m = 0,05 ммоль, для АДФ К_m= 0,04 ммоль.

Чтобы клетки мозга не погибли нужна глюкоза.

Единица активности фермента – такое количество фермента, которое катализирует превращение одного микромоль субстрата в одну минуту при 25⁰С и оптимуме рН. Число оборотов фермента – такое число молекул субстрата, которое претерпевает превращение в единицу времени в расчете на одну молекулу фермента.

Пр: карбонатдегидротаза – действует эритроцитах, оборотное число 36 млн в минуту.