Химизм ферментативной реакции. Факторы, влияющие на способность фермента ускорять реакцию.Пример.

Химизм ферментативных реакций

E+S→ [ES]₁→ [ES]₂→…. →P+E

Фермент Субстрат комплекс продукт

Е_Е– энергетический. Энергия активации– разница между Е_Еи Е молекулы.

Ферментативные реакции меняют ход динамики: реакция идет другим путем. Механизм процесса сводится к тому, что промежуточные комплексы образуются за счет Е_А.

Факторы, влияющие на способность ферментов ускорять реакцию.

1. Сближение и ориентация субстратов и ферментов, связывания молекулы субстрата таким образом, что атакуемая ферментом связь оказывается расположенной вблизи от катализируемой каталитической группы и правильно ориентирована.

2. Напряжение и деформация. Теория индуцированного соответствия. Присоединение субстрата может вызвать изменения в молекуле Е, которые приводят к напряжению структуры активного центра, деформирует связанный с ним субстрат, облегчая тем самым достижение переходного состояния. Модель такого индуцированного соответствия сводится к следующему:

3. Общий кислотно-основной катализ.

В активном центре фермента могут находиться группы: специфических аминокислот, которые являются хорошими донорами или акцепторами протонов (-СООН, NH₃⁺, -OH и др.).

Пример реакции: ковалентный катализ

RX + H₂O → ROH + HX

RX + E-OH → ROH + E-X

EX + H₂O → E-OH + HX

Активный центр определяется методами рентгеноструктурного катализа.

Пример действия фермента (если активный центр связан полностью с Е)

Расщепление белков под действием хемотрепсина (расщепляет пептидные цепи с С-конца ароматических и дикарбоновых кислот). В активный центр входят:

- аспарагиновая кислота – 102

- гистидин – 57

- серин – 195

В организме человека фермент синтезируется в виде хемотрепсиногена (неактивная форма) он содержит 245 аминокислотных остатков между которыми имеются 5 дисульфитных мостиков.

Под действием активного хемотрепсиногена расщепляется ещё 2 связи: 147-148

Расщепление связей 14-15, 147-148

13 16 146 149

Это позволило образованию активного центра. Разрыв полипептидной цепи позволяет принять молекуле такую конформацию, чтобы активные функциональные группы оказались пространственно совмещенными в активном центре.

Кроме того, в активной форме белка становится удобным для связывания определенное место субстрата.

В активном центре имеется еще группа (место), куда может ввязаться радикал ароматических аминокислот.

В результате смещения электрической плотности получаем

Таким образом предполагают химизм процесса разложения под действием хемотрепсина.

16 Вопрос. Мультиферментные системы.

Многие ферменты работают одновременно, катализируют последовательность метаболических реакций. Все ферменты объединяются в мультиферментные системы и по сложности образования их можно разделить на типы:

1. Самый простой – ферменты в цитоплазме работают независимо друг от друга, а молекулы S характеризуются высокой скоростью диффузии, находят дорогу к своему ферменту.

Субстраты отыскивают свой фермент (процессы гликолиза)

2. Более высокая степень организации. Синтез аминокислот в клетке. Отдельные ферменты ассоциируют друг с другом и действуют в форме ферментых комплексов. (ферментная система – синтетаза жирных кислот состоит из 7 ферментов вокруг главного фермента

АПБ – ацилпереносящий белок

3. Наиболее высокоорганизованные ферменты связаны с другими крупными надмолекулярными системами

вживлены, прикреплены к мембране и работают в ней.