1. Скорость химической реакции. Порядок реакции. Основные характеристики ферментативной реакции.

Порядок реакции – показатель степени при концентрации. Концентрационный порядок связан с молекулярностью – количеством молекул, участвующих в реакции. Когда молукулярность и порядок не совпадают, вводим понятие псевдопорядка. Когда какой-то фактор в избытке и его концентрацией можно пренебречь, то говорят о псевдопорядке.

Если реакция мономолекулярная, то порядок = 1, k₁= [cek^-1], [V]=моль/с, [А – абстрактное вещ-во] = моль. Если реакция второго порядка, то [V]= моль/с, [k₂] = моль^-1*сек^-1

Основа: 1. Закон действующих масс ( константы включают концентрации реагентов). 2. Принцип стационарности – сведение к системе алгебраических уравнений. 3. Уравнение баланса (показывает, что все фермент-субстратные комплексы должны давать концентрацию, равную исходной).

Скорость ферментативной реакции.

E+S ES -> E+P (над первой стрелочкой k₁, под ней k _-1, над второй стрелкой k₂).

[E₀]=[Eсвоб]+[ES]

Скорость образования продукта по закону химической кинетики = константе на концентрацию из чего образуется.

Vрасп = k₂*[ES], Vобраз = k₁* [E][S]

k₁* [E][S] = k₂*[ES] + k _-1*[ES]

k₁* [E0 - ES] * [S] = k₂*[ES] + k _-1*[ES]

SK1E0 – K1ES*S = ESK2 + K-1 ES

SK1E0 = ESK2 + K-1 ES + K1 ES*S

SK1E0 = (K2+K-1 + K1S)* ES

ES = ДЕЛИМ НА K1

ES = S*E0/ S+ (K2+K-1/K1) ПОДСТАВЛЯЕМ В ФОРМУЛУ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ

V = K2ES

V = K2SE0/S + (K2+K-1/K1)

ПУСТЬ Vm=K2E0, Km= K2+K-1/K1

V= SVm/S+Km ДОМНОЖАЕМ НА S

V=Vm/ 1+(Km/S)

Далее чертим всем известную кривую с осями скорость-концентрация субстрата, отмечаем Vm и Km. Говорим, что К2 – мера каталитической активности фермента, или число оборотов фермента. К-1/к1 это Кs – субстратная константа.

2. Примеры и механизмы реакций, катализируемых гидролазами.

Наименование их составляют по форме «субстрат-гидролаза».

Механизм действия РНКазы А = рибонуклеазы А. Связывание и ориентация субстрата с образованием ES комплекса происходит за счёт образования 7 контактов с субстратом из разных участков белка. Вторая стадия – образование пентавалентного координированного фосфата. Далее идёт образование 2’3’-циклического эфира, образование водородной связи. Включается вода и связывается с гис. Снова образуется пентавалентный интермедиат, образование рибонуклеозида.

Механизм действия химотрипсина. Образование ES комплекса: взаимодействие сер 195 и гис 57 приводит к образованию сильного нуклеофила (электронная пара кислорода), кот атакует карбонильную группу пептида, образуя тетраэдрический ацил-фермент. На атоме кислорода карбонильной группы сосредотачивается короткоживущий отрицательный заряд, который стабилизируется атомами Н от гли193 и ser195. Освобождение продукта: нестабильность, обусловленная наличием заряда на карбонильном кислороде субстрата, приводит к распаду тэтраэдр комплекса с восстановлением двойной связи кислорода с углеродом и разрыву пептидной связи. Уходящая иминогруппа протонируется гис57. Образование ацилфермента: после ухода первого продукта оставшаяся часть ппц остаётся связанной с сер195 ковал связью (ацилфермент). Связывание воды: приходящая молекула воды депротонируется за счёт взаимодействия с гис57, образуя нуклеофильный гидроксид-ион. Этот ион атакует эфирную связь ацилфермента: образуется второй тэтраэдрич интермедиат с кислородом, несущим отрицательный заряд. Деацилирование: при распаде второго интермедиата образуется второй продукт, карбогидрат-анион, и Н от гис57 перемещается на сер195. Образование комплекса фермент-продукт и освобождение продукта: после освобождения второго продукта происходит регенерация свободного фермента.