Специфичность действия

Кофакторы и коферменты

Трансаминазы, ЛДГ

Рихард Вильштеттер

30-е г.г. Джон Нортроп поставили точку в споре: ферменты- это белки!

Кристаллы химотрипсина быка

3. Согласно строению ферменты делятся на:

а) простые б) сложные

полностью белки состоят из 2-х компонентов

однокомпонентные 1) белкового (апофермента)

2) небелкового

например, рибонуклеаза (кофермента, простетическая

альдолаза, трипсин группа)

холофермент - весь активный

комплекс, состоящий из 1) и 2)

апофермент + кофермент↔холофермент

Тетрапиррольные / Металлы \ Производные

(цитохромы) (Са++,Mg++…) водорастворимых витаминов

(C, B1,В2, В12 …)

Mm ферментов, как у белков ~ 12000-1 млн Да

4. Свойства ферментов:

1) остаются неизменными после реакции

2) исключительная активность

В среднем 1 молекула фермента за 1 минуту при 37 градусах по Цельсию может превращать от 1000 до 1млн молекул субстрата

Ферменты ускоряют реакции, действуя в ничтожно малых концентрациях

· абсолютная специфичность- уреаза- действует на 1 субстрат

· относительная специфичность –эстеразы- на эфирную связь, пепсин- на пептидную связь

· стереоспецифичность- фермент выбирает в качестве субстрата один из изомеров, например, глицерокиназа- фосфорилирует глицерин, всегда синтезирует L-глицеролфосфат

4) способность катализировать как прямую, так и обратную реакции (обратимость ферментативных реакций) в зависимости от условий

5) термолабильность - чувствительность к температуре- предпосылка к управлению ходом химических реакций в организме, используется в кардиохирургии

6) ч увствительность к изменению рН среды

Каждый фермент- имеет оптимум рН. Для большинства ферментов это рН~6-7, а в кислой или щелочной среде их активность падает.

Исключения: пепсин- рН~1,5-2

Аргиназа -рН ~9,7-10

7) зависимость скорости реакции от времени

8) зависимость скорости реакции от концентрации фермента – выражается линейным отрезком до известного предела концентраций, затем- прирост скорости замедляется.

9) зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата

Михаэлис и Ментен- изучали явление насыщения, разработали общую теорию ферментативной кинетики.

10) способность ферментов изменять активность в присутствии активаторов и ингибиторов

5. Единицы измерения активности фермента

Скорость реакции- измеряют количеством продукта, образовавшегося под действием фермента, или количеством исчезающего субстрата (за единицу времени).

МЕ- международная единица- количество фермента, катализирующего превращение 1 мкмоля субстрата в минуту (мкмоль/мин);

Катал(кат)- количество катализатора (фермента), способное превращать 1 моль субстрата в секунду)(моль/с).

Когда выразить количество фермента в весовых величинах нельзя- пользуются условными единицами активности ферментов (ЕА).

Удельная активность- мкмоль/мин/мг белка учитывает число ЕА, соотнесенное к массе белка в том же образце.

Молярная активность - количество молекул субстрата, превращенное одной молекулой фермента за 1 минуту

(число оборотов).

6. Классификация ферментов

1) Систематическая номенклатура.- Конец ХIХст.

Дюкло- предложил добавлять к названию субстрата

суффикс «аза»

Уреаза- гидролиз мочевины (от англ. «urea»)

Аргиназа

2) Тривиальная номенклатура - названия, не связанные с названием субстрата:

Пепсин, трипсин, тромбин.

3) Международная номенклатура- соглашение 1961г.- 6 классов в

зависимости от типа катализируемой реакции.

1 класс. ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ

2 класс. ТРАНСФЕРАЗЫ

3 класс. ГИДРОЛАЗЫ

4 класс ЛИАЗЫ

5 класс ИЗОМЕРАЗЫ

6 класс ЛИГАЗЫ

Каждому ферменту- 4-значный шифр, например

ЛДГ – 1.1.1.27

1.- номер класса- оксидоредуктазы;

1.- подкласс- основные виды субстратов, участвующих в

данном типе химических превращений; ЛДГ действует

на СН-ОН-группу доноров;

1.- подподкласс-акцептором Н+ служит НАД или

НАДФ (у гидролаз эта цифра уточняет тип гидролизуемой

связи);

27.- порядковый номер- L-лактат:НАД-оксидоредуктаза.

АсАТ- 2.6.1.1

2.- класс трансферазы

2.6. –переносят азотистые группы

2.6.1- аминотрансферазы

2.6.1.1- L-аспартат:2-оксоглутарат-аминотрансфераза.

7. Понятие об изоферментах

ИЗОФЕРМЕНТЫ-различные молекулярные формы ферментов: обусловленные генетически или возникающие в результате посттрансляционной модификации.

Классическим примером изоферментов являются изоферменты ЛДГ

М М ЛДГ5

М М

М М ЛДГ4

М Н

М М ЛДГ3

Н Н

М Н ЛДГ2

Н Н

Н Н ЛДГ1

Н Н

Преобладают:

ЛДГ1, ЛДГ2- сердце, почки, эритроциты,головной мозг;

ЛДГ3 – яичники, лейкоциты, селезенка, лимфоузлы, эпителий, гладкая мускулатура кишечника,, мочеточники, матка, поджелудочная железа;

ЛДГ4,ЛДГ5- печень, скелетные мышцы, кожа.

Действуют на один и тот же субстрат, но отличаются по:

- по химической природе субъединиц, входящих в структуру

- электрофоретической подвижности

- адсорбционным свойствам

- оптимуму рН

- термостабильности

- чувствительности к ингибиторам

- сродству к субстрату и др.

Биологический смысл существования изоферментов

Клиническое значение

8. Понятие об активном центре фермента

АКТИВНЫЙ ЦЕНТР фермента- уникальная комбинация аминокислотных остатков в молекуле фермента, обеспечивающая непосредственное взаимодействие ее с молекулой субстрата (зона молекулы фермента, которая специфически взаимодействует с субстратом).

Э.Фишер: фермент и субстрат подходят друг к другу как ключ к замку.

Д.Кошланд: как рука и перчатка

В активном центре различают

а) каталитический участок, непосредственно вступающий в химическое взаимодействие с субстратом

б) связывающий участок- якорную площадку, которая обеспечивает специфическое сродство к субстрату и формирование его комплекса с ферментом

Активный центр химотрипсина

Помимо активного центра, в молекуле фермента

может присутствовать аллостерический центр

(от греч. Аллос-другой, иной, стереос-

пространственный, структурный)

Аллостерические (регуляторные) ферменты.

Аллостерические ферменты- это разновидность регуляторных ферментов, которые, помимо активного центра, имеют аллостерический (иной, другой) центр регуляции, с которым взаимодействуют аллостерические регуляторы (эффекторы, модуляторы) – активаторы или ингибиторы.

По своему молекулярному строению эти ферменты состоят из нескольких полипептидных цепей- имеют четвертичную структуру.

В их состав входят каталитический и регуляторный центры, которые находятся на разных белковых субъединицах.

Модификация каталитической активности такого фермента происходит путем передачи на каталитические субъединицы конформационных изменений с регуляторных субъединиц, где они происходят под влиянием эффекторов.

В состав активных центров разных ферментов входят радикалы определенных аминокислотных остатков: ОН-группы серина, треонина, тирозина; имидазольное кольцо гистидина; SH-группа цистеина, СООН-группы дикарбоновых аминокислот, NH₃⁺ группы аргинина и лизина. В образовании активных центров принимают участие кофакторы данного фермента: простетические группы, ионы металлов.

Кривая зависимости скорости реакции от концентрации субстрата для этих ферментов имеет не форму гиперболы, а S-образную, что связано с кооперативными эффектами взаимодействия между субъединицами фермента.

9. М едицинская энзимология

4 направления

Энзимопатология

Энзимодиагностика

Энзимотерапия

Использование ферментов в качестве специфических химреактивов

Дата добавления: 2014-11-29