1756870924_Лекция 2

1.

Специальность: 31.05.01 ЛД
Лекция 2
Строение и механизм
действия ферментов
1
03.09. 2025
к.б.н., доцент Полехина
Наталья Николаевна

2.

* Энзимология (энзим[ы] + греч. logos учение) — раздел
биохимии,
изучающий
строение,
механизм
каталитического действия и молекулярную структуру
ферментов. Э. занимается решением проблемы очистки и
препаративного
выделения
ферментов,
их
классификацией, изучением кинетики ферментативного
катализа, специфичности, ингибирования и активации
ферментов, исследованием их кофакторов, а также
процесса
биосинтеза
ферментов,
их
биологии,
практического
применения,
в
т.
ч.
для
энзимодиагностики и энзимотерапии.

3.

*
1. В 1814г К.Г. Кирхгоф открыл ферментативное действие водных
вытяжек из проросшего ячменя, расщеплявших крахмал до сахара.
2. В 1833г А.Пайеном и Ж.Персо был выделен из солода препарат
фермента амилаза.
3. В 1926г был впервые очищен и выделен в виде белковых кристаллов
фермент уреаза.
4. В 1930г Дж. Нортроп получил кристалы протеолитического фермента
пепсина.
5. В середине XX века расшифрована первичная структура многих
ферментов.
6. В 1965г Д. Филлипс установил трехмерную структуру фермента
лизоцима.
7. Показано, также, что многие ферменты обладают четвертичной
структурой.

4.

Это многостадийный процесс, при этом на первой стадии устанавливается
индуцированное комплементарное соответствие между ферментом и
субстратом. В результате образуется фермент – субстратный комплекс ( ES), в
котором происходит химическое превращение субстрата. После чего продукты
превращения отделяются от фермента, то есть субстрат превращается в
продукт, а фермент остается неизменным.
Общий вид ферментативного катализа:
I-этап сближения и ориентации субстрата относительно активного центра фермента;
II- образование фермент-субстратного комплекса (ES) в результате индуцированного
соответствия;
III- деформация субстрата и образование нестабильного комплекса фермент-продукт (EP);
IV- распад комплекса (EP) с высвобождением продуктов реакции из активного центра
фермента и освобождением фермента.

5.

В процессе катализа реакции в контакт с субстратом вступает не вся молекула фермента, а
определенный ее участок, который называется активным центром. Эта зона молекулы не состоит из
последовательности аминокислот, а формируется при скручивании белковой молекулы в третичную
структуру. Отдельные участки аминокислот сближаются между собой, образуя определенную
конфигурацию активного центра.
Помимо активного центра ряд ферментов снабжен регуляторным (аллостерическим) центром. С этой
зоной фермента взаимодействуют вещества, влияющие на его каталитическую активность.

6.

Ферменты бывают простые и сложные. Простые в своем составе содержат
только полипептидную цепь (трипсин, химотрипсин, липазы, рибонуклеазы), а
сложные имеют ещё и небелковый компонент (кофактор или кофермент).
Белковая часть сложного фермента называется апофермент, без кофермента
неактивна. Кофактор или кофермент располагаются в активном центре фермента и
участвуют в катализе как непосредственные участники, являясь акцепторами или
донорами химических групп, атомов, электронов.
Апофермент + кофермент – это холофермент, т.е. активный фермент.
Фермент имеет активный центр – это небольшой участок полипептидной цепи,
находящийся в углублении, образован радикалами аминокислот, сближенными в
пространстве, хотя в линейном отношении они могут находиться далеко друг от
друга.

7.

Для активации ферментов требуются низкомолекулярные соединения- кофакторы и
коферменты.
Ферменты катализируют реакции, используя в качестве кофакторов ионы металлов (Zn, Mg,
Mn, Fe, Cu, Mo, и т.д.)
Коферменты- органические вещества, предшественниками которых являются витамины.
Некоторые из коферментов непрочно связаны с белком и их восстановление после участия в
катализе катализируется другим ферментом (НАД+, НАДФ+, коэнзим А и др.)
Существуют коферменты прочно связанные с апоферментом, они представляю собой
простатическую группу сложного белка (ФМН, ФАД, гемсодержащие кофакторы, пиридоксаль
фосфат, биотин, липоевая кислота).
Многие ферменты- металлоферменты.
Роль металлов в катализе:
1. Ионы металла- стабилизаторы активного центра фермента.
2. Ионы металла- стабилизаторы молекулы субстрата.
3. Ионы металла- стабилизаторы третичной и четвертичной структуры фермента.
4. Участвуют в электрофильном катализе.

8.

9.

Коферментные функции витаминов
Витамин В6:
Все его формы используются в организме для синтеза
коферментов: пиридоксальфосфата и пиридоксаминфосфата.
Коферменты образуются путем фосфорилирования по
гидроксиметильной
группе
в
пятом
положении
пиримидинового
кольца
при
участии
фермента
пиридоксалькиназы и АТФ как источника фосфата.
Вступать в реакции трансаминирования могут почти все
аминокислоты, за исключением лизина, треонина и пролина

10.

Каждый фермент имеет 2 названия:
1 – рабочее
2 – систематическое (4 цифры). 1 - класс, 2 – подкласс, 3подподкласс, 4 – порядковый номер фермента в подподклассе.
Например, 3.2.1.1-α-амилаза : 3- гидролаза, 2- гликозидаза, 1О-гликозидаза.
По рекомендации Международного биохимического союза,
ферменты разделяются на 6 классов:
1. Оксидоредуктазы
2. Трансферазы
3. Гидролазы
4. Лиазы
5. Изомеразы
6. Лигазы

11.

12.

Класс
Формула названия
Подкласс
Характеристика
Оксидоредуктазы
«субстрат+подкласс
оксидоредуктаза»
Дегидрогеназы
Реакции дегидрирования (отщепления водорода)
оксидазы
Переносe- или H+ на молекулярный кислород (цитохромоксидаза, оксидазы АК и др.)
Гидроксипероксидазы
Окисляют перекись водорода и органические перекиси.
Оксигеназы(гидроксилазы)
Атом кислорода из молекулы кислорода присоединяется к субстрату.
аминотрансфераза
Перенос:
аминогруппы
ацилтрансфераза
ацильной группы
Метилтрансфераза
метильной
Гликозилтрансфераза
гликозильной группы
Киназа (фосфотрансфераза)
Перенос с АТФ или фофсогена (креатинфосфата) или другого макроэрга фосфорного остатка
на субстрат.
«субстрат+гидролаза» или
Эстеразы, фосфатазы и др.
В зависимости от типа расщепляемой связи
присоединением частицы «…
–аза»
Протеаза
Липаза
Фосфолипаза
Рибонуклеаза
Протеин = Протеаза
Липиды = Липаза
Лиазы
«субстрат+отщепляемая или
присоединяемая группа»
Декарбоксилазы
Отщепляют группу –СООН в виде СО2
Изомеразы
Истинные изомеразы
Изомеразы
Катализируют внутимолекулярные ОВР, осуществляя изомеризацию альдоз и кетоз,
перемещения двойных связей внутри молекулы
Мутазы
мутазы
Перенос функциональных групп внутри молекулы
«продукт+синтетаза» или в
зависимости от
присоединяемого S
Синтетазы
Глу + NH3 + АТФ
Трансферазы
Гидролазы
Лигазы
«донор:акцепторпереносимая группатрансфераза»
Глн +АДФ + Н3PO4
Глутаминсинтетаза
Карбоксилазы
При присоединение СО2 с затратой АТФ фермент Карбоксилаза (биотин)

13.

в
амидурабуноун
d
десидролиуа
гтромофер
Мер
5
Изолрор
L
Мутор
гт-громерер
Гидролор
f
.
з
Н.
Синтази
Митетер
жербонестор

14.

15.

16.

*
Это ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции,
например каталаза:
2H2O2
2O2+2H2O

17.

*
Это ферменты, катализирующие перенос атомов или радикалов

18.

*
• Это ферменты, разрывающие внутримолекулярные связи путем присоединения
молекул воды, например фосфатаза:
OH
/
R - O - P = O + H2O
ROH + H3PO4
\
OH

19.

*
• Это ферменты, отщепляющие от субстрата ту или иную группу без
присоединения воды, негидролитическим путем.
• Например: отщепление карбоксильной группы декарбоксилазой (ПФ):
O
O
//
//
CH3 - C - C
||
\
O
OH
CO2 + CH3 - C
\
H

20.

*
Это ферменты, катализирующие
превращение одного изомера в другой:
глюкозо-6-фосфат
глюкозо-1-фосфат
Фосфоглюкомутаза

21.

*
Это ферменты, катализирующие реакции синтеза

22.

Пример:
Аденилаткиназа – присутствует во всех тканях и катализирует обратимую
реакцию превращения нуклеозидмонофосфатов в нуклеозиддифосфаты при
участии АТФ:
АМФ + АТФ
Аденилаткиназа
2АДФ
Конформационные изменения в аденилаткеназе при связывании
синтетического аналога субстрата.

23.

Пример:
Карбангидраза – распространённый фермент клеток человека, который
катализирует реакцию:
CO2 + H2O
Карбангидраза
Пространственная структура карбангидразы:
HCO3⁻ + H⁺

24.

Специфичность – важное свойство ферментов, определяющее биологическую значимость
этих молекул.
Различают субстратную и каталитическую специфичность.
Субстратная специфичность - способность каждого фермента взаимодействовать лишь с
одним или несколькими определенными субстратами.
Различают:
1. Абсолютную субстратную специфичность
2. Групповую субстратную специфичность
3. Стрериоспецифичность
Абсолютная специфичность – ферменты имеют один субстрат и не взаимодействуют с
близкими по строению молекулами (уреаза).
Групповая (относительная) специфичность – свойство фермента катализировать
однотипные реакции со сходными по структуре субстратами (липаза).
Стереоспецифичность – фермент взаимодействует с определенным оптическим и
геометрическим изомером ( пример)

25.

Теория Фишера
«ключ-замок», жесткая
матрица
Предполагает, что активный центр
фермента строго соответствует
конфигурации субстрата и не
изменяется при его присоединении.
Эта модель хорошо объясняет
абсолютную специфичность, но не
групповую.
Теория Кошланда
«рука и перчатка»,
индуцированное соответствие
Подразумевает гибкость активного
центра. Присоединение субстрата к
якорному
участку
фермента
вызывает изменение конфигурации
каталитического центра таким
образом,
чтобы
его
форма
соответствовала форме субстрата.

26.

Каталитическая специфичность – фермент катализирует
превращение присоединенного субстрата по одному из возможных
путей его превращения.
Схема превращения глюкозо-6-фосфата

27.

Изоферменты – это формы фермента, которые катализирует одну и ту же
реакцию, но различаются по некоторым физико-химическим свойствам:
молекулярной массе, аминокислотному составу, составу субъединиц,
субстратной специфичности, электрофоретической подвижности.
Изоферменты
отличаются
сродством
к
субстрату,
максимальной скоростью катализируемой реакции, чувствительностью к
ингибиторам и активаторам, условиями работы (оптимум pH и температуры).
Как правило, изоферменты имеют четвертичную структуру, т.е. состоят из двух
или более субъединиц.
Изоферменты – продукты экспрессии разных генов.
Существуют различия в распределении изоферментов разных тканей, что
отражает различие в метаболизме, то есть объясняет у изоферментов разное
сродство к субстрату.
Основной механизм образования изоферментов – объединение разных
субъединиц в разной комбинации при образовании активного олигомерного
фермента.

28.

Аллостерические ферменты обладают четвертичной структурой (состоят из
нескольких полипептидных цепей) и помимо активного центра имеют
обособленные «Аллостерические центры» на поверхности своих молекул. К
этим центрам присоединяются специфические регуляторы, эффекторы,
изменяющие активность фермента. В качестве эффекторов вступают нуклеотиды,
аминокислоты и др.
Взаимодействие одного протомера со специфическим лигандом вызывают
конформационные изменения всего олигомерного белка и изменяет сродство
других промеров лигандам. Это явление носит название коооперативных
изменений конформации протомеров.

29.

фермент, участвующий в обмене глюкозы: катализирует реакцию превращения ПВК в лактат.
ЛДГ- олигомерный белок с молекулярной массой 13400 Д, состоящий из 4 субъединиц типов: М(мышцы) и Н-(сердце). Комбинация этих субъединиц приводит к образованию 5 изофор ЛДГ:
ЛДГ- внутриклеточный фермент. В норме его активность низка и повышается при нарушении целостности
клеток ткани. Поэтому при ряде заболеваний исследуют активность ЛДГ в плазме крови. Повышение активности
наблюдают при острых поражения сердца, печени, почек, при мегалобластных и гемолитических анемиях. Для
постановки диагноза необходима исследование изоформ ЛДГ в плазме крови методом электрофореза.
Лактатдегидрогеназы типов 1 (Н4) и 2 (H3M1) присутствуют в тканях с аэробным обменом (миокард, мозг, корковый
слой почек), обладают высоким сродством к молочной кислоте (лактату) и превращают его в пируват. Изоферменты
ЛДГ-4 (H1M3) и ЛДГ-5 (М4) находятся в тканях, склонных к анаэробному обмену (печень, скелетные мышцы, кожа,
мозговой слой почек), обладают низким сродством к лактату и катализируют превращение пирувата в лактат. В
тканях с промежуточным типом обмена (селезенка, поджелудочная железа, надпочечники, лимфатические узлы)
преобладает ЛДГ-3 (H2M2). Определение активности разных изоферментов ЛДГ в сыворотке крови имеет клиникодиагностическое значение.

30.

Креатинкиназа- внутриклеточный фермент.
Катализирует реакцию креатин - фосфат
Активность КК в норме превышает 90 МЕ/Л. Повышается только при повреждении клеток ткани.
Молекула КК- димер, состоящий из 2 субъединиц 2 типов: М(мышца) и В(мозг). Образует 3 изоферментаВВ, МВ и ММ. Изофермент ВВ- в головном мозге; МВ- сердечная мышца; ММ- скелетная мышца.
Поэтому определение активности КК в плазме имеет диагностическое значение при инфаркте миокарда
(повышен уровень МВ изоформы). Количество изоформ ММ повышается при травмах и повреждениях
скелетных мышц.
! Изоформа ВВ не может проникнуть через гематоэнцефалитический барьер, поэтому в крови
практически не определяется и диагностического значения не имеет.

31.

Мультиферменты (Полифункциональные ферменты)
В мультиферментном комплексе несколько ферментов прочно связаны между собой в единый комплекс и
осуществляют ряд последовательных реакций, в которых продукт реакции непосредственно передается на следующий
фермент и является только его субстратом. Возникает туннельный эффект, т.е. субстрат попадает в созданный
ферментами "туннель". В результате промежуточные метаболиты избегают контакта с окружающей средой, снижается
время их перехода к следующему активному центру и значительно ускоряется скорость реакции.
Например,
пируватдегидрогеназный комплекс (пируватдекарбоксилаза или пируватдегидрогеназа,
дигидролипоилтрансацетилаза, дигидролипоилдегидрогеназа), превращающий пируват в ацетил-SКоА,
α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс (в цикле трикарбоновых кислот) превращающий α-кетоглутарат в
сукцинил-SКоА,
комплекс под названием "синтаза жирных кислот" (или пальмитатсинтаза), синтезирующий пальмитиновую
кислоту
карбамоилфосфатсинтетаза, первый фермент синтеза мочевины в печени и синтеза пиримидиновых оснований.
Строение мультиферментного комплекса

32.

Хотя ферменты можно называть катализаторами, но всё же, они сильно отличаются.
1. Большинство молекул ферментов сохраняют свои каталитические свойства при
температуре около 40 °С, а при 70 °С их полностью теряют, тогда как катализаторы
работают при температурах от 200 до 500 °С.
2. Кислотность среды, в которой существует большинство ферментов – это pH около
7,4 - нейтральная среда. Именно такая среда сохраняется в нашей крови. Её
изменение на 0,4 в «+» или в «-» меняет конформацию белков в нашем организме и
является следствием нарушения работы ферментов. Некоторые из ферментов,
например, пепсин, действует при pH около 2…3 (фермент становиться активным), что
обеспечивается желудочным соком (соляной кислотой).

33.

*
3. Ферменты могут в миллиарды раз ускорять химические реакции (в 1015 раз), при этом некоторые реакции
без них вообще не проходят. Примером может послужить то, что фермент алкогольдегидрогеназа (1 молекула)
способна за 1 с переработать 720 молекул этилового спирта и превратить его в уксусный альдегид при
комнатной температуре.
4. Важно ещё и то, что в отличии о многих катализаторов действия ферментов не зависит от каких-либо других
ферментов! Ферменты могут влиять на молекулы одних сложных веществ, но совершенно никак не влиять на
их изомеры (те же молекулы, но с другим пространственным расположением связей). Именно это позволяет
различить разные молекулы, имеющие одну химическую формулу (один состав).

34.

Активность фермента рекомендовано измерять при 25-37°С, оптимуме рН и концентрации S,
превышающей концентрацию насыщения. В этих случаях скорость будет зависеть только от
концентрации фермента.
Скорость ферментативной реакции (V) измеряют по убыли
субстрата или при росту продукта за единицу времени.
Влияние концентрации субстрата на скорость ферментативной
реакции описывается графиком, имеющим вид гиперболы. Если
концентрация
субстрата
постояннаскорость
реакции
пропорциональна концентрации фермента.

35.

При высокой концентрации субстрата достигается
полная насыщение активных центров фермента
субстрата,
а
скорость
реакции
становится
максимальной (V макс).
При полу насыщении, когда половина молекул
фермента находится в форме ES, скорость реакции
равно половине максимальной (1/2 V макс).
Концентрация субстрата, при которой достигается
1/2 V макс, дает численную величину Км. (Константы
Михаэлиса).
Ее
биологический
смысл
заключается
в
характеристике сродства фермента к субстрату, а
именно:
увеличение
величины
Кm
Зная Константы Михаэлиса, можно определить скорость ферментативной реакции
означает снижение сродства фермента к субстрату, а
чем она меньше, тем сродство фермента к субстрату
больше и скорость начальной реакции тоже.

36.

При повышении температуры на каждый 10⁰С
скорость реакции увеличивается примерно в двое
(правило Вант- Гоффа).
Однако для ферментативных реакций это правило
справедливо лишь до 50⁰С.
При высоких температурах разрушаются слабые
межрадикальные связи, изменяется конформация
фермента, то есть происходит денатурациясоответственно снижается и скорость реакции.
Оптимальные значения для большинства
ферментов лежат в пределах 25-42 ⁰С.

37.

*
Максимальная скорость ферментативной реакции достигается при pH
7,0.
Оптимум pH для большинства ферментов находится между 6,0 и 8,0.

38.

Активность – это количество субстрата, превращенное всем количеством
фермента в единицу времени (мкмоль/мин).
Удельная активность- это количество субстрата (продукта),
превращенное единицей фермента в единицу времени (мкмоль/мин/мг).
Молярная активность- это количество молекул субстрата, подвергающихся
превращению одной молекулой фермента в продукт в процессе реакции в
единицу времени при полном насыщении фермента субстратом.
Количественное определение ферментов рекомендуется проводить при 25⁰С
и при оптимальном для данного фермента pH.
В практике обычно используют:
единицы количества вещества – моль (и его производные ммоль, мкмоль), грамм (кг, мг),
единицы времени – минута, час, секунда,
единицы массы или объема – грамм (производные кг, мг), литр (мл).
В настоящее время в основном уже применяются единицы активности –
катал (моль/с), международная единица активности (МЕ, Unit) соответствует
мкмоль/мин.
Таким образом, активность фермента может выражаться, например, в ммоль/с×л, г/час×л,
МЕ/л, кат/мл и т.д.

39.

Специфическая регуляция активности ферментов
I. Ингибирование
II. Химическая модификация (фосфорилирование или дефосфорилирование
ферментов)
III.Ограниченный протеолиз (частичный)
IV.Аллостерическая регуляция
V. Наличие изоферментов
VI.Белок-белковые взаимодействия:
1)присоединение регуляторных белков – аденилатциклазная система
трансдукции;
2) ассоциация или диссоциация протомеров.
Пример ассоциации: Ацетил-КоА-карбоксилаза активная при ассоциации 12
протомеров под действием цитрата; пример диссоциации: Протеинкиназа А
активна при диссоциации 4 протомеров на отдельные субъединицы.

40.

Ингибирование
Обратимое
Необратимое
Конкурентное
Неконкурентное
По характеру своего действия ингибиторы подразделяются на обратимые и необратимые.
Обратимые ингибиторы – это соединения, которые нековалентные взаимодействуют с
ферментом и могут диссоциировать от фермента (пиразидол, бефол –о. ингибиторы МАО
(антидепрессанты). Постепенно комплекс E-I диссоциирует, ингибитор выводиться из организма,
оставляя E неповрежденным. Ингибиторы МАО , блокируя разрушение биогенных аминов МАО
повышают их концентрацию и действие в синаптической щели и усиливается аминергическая
передача нервных импульсов (норадреналин, серотонин, дофамин и др.)
Необратимые ингибиторы – это соединения, которые могут специфически связывать
определенные функционально важные группы активного центра, образуя ковалентные, прочные
связи с ферментом (дихлофос, зарин связываются а ацетилхолинэстеразой, гидролизующей
ацетилхолин в нервных синапсах. Останавливается гидролиз ацетилхолина в синаптической щели
и медиатор действуя на свои рецепторы усиливает холинергическую регуляцию.

41.

Многие лекарства – конкурентные ингибиторы.
Примеры:
1. Ацетилхолинэстераза ускоряет гидролиз ацетилхолина,
функционирующего в качестве нейромедиатора. Продукты распада
ацетилхолина – ацетат и холин– не способны действовать как
нейромедиаторы.
2. Диизоппопилфторфосфат связывается в активном центре фермента, по
гидроксильной группе радикала серина.
3. ДФФ – ингибитор АХЭ. Ингибирование необратимое, и активность АХЭ
восстанавливается только после синтеза новых молекул фермента
4. Увеличение количества ацетилхолина в синоптической щели при
ингибировании АХЭ может вызвать паралич.

42.

43.

Конкурентное ингибирование – ингибитор структурно похож на субстрат и конкурирует с субстратом за
связывание в субстратсвязывающим участке активного центра, связывается с ферментом похожим способом, как
и субстрат.
Конкурентное ингибирование можно ослабить или полностью устранить повысив концентрацию
истинного субстрата.
При конкурентном ингибировании Vmax не меняется, Km будет увеличиваться, а сродство фермента к
субстрату – уменьшаться.
Прозерин –структурный аналог ацетилхолина, поэтому является конкурентным ингибитором АХЭ.
Увеличивается проведения нервного импульса и интенсивность мышечных сокращений (лечение мышечных
дистрофий).
Неконкурентное ингибирование – снижение скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором,
не имеющим структурного сходства с S и такой ингибитор присоединяется к ферменту не в активном центре,
чаще в аллостерическом центре фермента.
При неконкурентном ингибировании ингибировании Vmax снижается, Km постоянна и сродство фермента
к субстрату изменяться не будет.

44.

Аллопуринол структурный аналог гипоксантина.
Применяется для лечения подагры, которое основано на ингибировании
ксантиноксидазы, ускоряющей окисление гипоксантина в ксантин и ксантина в
мочевую кислоту

45.

Выделяют основные биохимические регуляторные действия
ферментов в организме такие как:
1. Аллостерическая регуляция
2. Частичный протеолиз
3. Регуляция с помощью белок – белковых взаимодействий
4. Путём фосфорилирования/дефосфорилирования молекул
фермента

46.

Аллостерическая регуляция характерна для аллостерических ферментов. Связывание эффектора с
аллостерическим центром приводит к изменению конформации фермента, как следствие к изменению
активности фермента.
Эффектор, вызывающий снижение (ингибирование) активности фермента, называют отрицательным
эффектором, или ингибитором.
Эффектор, вызывающий повышение (активацию) активности фермента, называют положительным
эффектором или активатором.
Аллостерическим эффектором служат различные метаболиты.

47.

Активация ферментов по механизму частичного протеолиза характерна для
протеолитических ферментов (трипсин, пепсин и др.), а так же для белков
свёртывающей системы крови и фибринолиза (фибрин, тромбин и др.), белков системы
комплимента, а также пептидных гормонов.
Механизм активации заключается в отщеплении небольшой части полипептидной
цепи. Остальная полипептидная цепь скручивается, меняя конформацию, формирует
активный центр. Образуется активный фермент.
Решающее значение для изменения конформации имеет значение первичной
структуры. Это необратимая активация ферментов и других белков, проходит с
помощью протеолитических ферментов с участием активаторов.

48.

Регуляция с помощью белков – белковых взаимодействий
предполагает присоединение или отщепление регуляторных
субъединиц и белковых регуляторов, что приводит к изменению
конформации белка – фермента, а значит и его активности
Пример: активация ПКА путём диссоциации каталитических и
регуляторных субъединиц после присоединения к последним
регуляторам (цАМФ).

49.

50.

Фосфорилирование (реакция присоединения фосфатной группы) осуществляется ферментами
протеинкиназами,
Дефосфорилирование (реакция отщепления фосфатной группы) осуществляется ферментами
фосфопротеинфосфатазами или (протеинфосфатазами).
Присоединение остатка фосфорной кислоты приводит к изменению конформации фермента, его
активного центра и каталитической активности. При этом результат может быть двояким:
1 вариант - одни ферменты при фосфорилировании активируются,
2 вариант – они (другие) становятся менее активными.
Изменение активности фермента, вызванное фосфорилированием обратимо!
Фермент изменяет активность в результате ковалентной
модификации. В этом случае фосфатная группа (-OPO3H2) или
— ОРО32—присоединяется к гидроксильным группам в остатках
серина, треонина или тирозина. В зависимости от природы
фермента фосфорилирование может его активировать или,
наоборот, инактивировать.

51.

52.

Применение ферментов в медицине

53.

• Отсутствие
или снижение активности какого-либо
фермента (нередко и избыточная активность) у человека
приводит к развитию заболеваний (энзимопатий) или
гибели организма. Так, передаваемое по наследству
заболевание детей — галактоземия (приводит к
умственной отсталости) — развивается вследствие
нарушения синтеза фермента, ответственного за
превращение галактозы в легко усваиваемую глюкозу.

54.

• Причиной другого наследственного
заболевания — фенилкетонурии,
сопровождающегося расстройством
психической деятельности, является потеря
клетками печени способности синтезировать
фермент, катализирующий превращение
аминокислоты фенилаланина в тирозин.
• Определение активности многих ферментов в
крови, моче, спинно-мозговой, семенной и
других жидкостях организма используется
для диагностики ряда заболеваний. С
помощью такого анализа сыворотки крови
возможно обнаружение на ранней стадии
инфаркта миокарда, вирусного гепатита,
панкреатита, нефрита и других заболеваний.

55.

• Так как ферменты сохраняют свои свойства и вне
организма, их успешно используют в различных
отраслях промышленности. Например,
протеолитический фермент папайи (из сока папайи) —
в пивоварении, для смягчения мяса; пепсин — при
производстве «готовых» каш и как лекарственный
препарат; трипсин — при производстве продуктов для
детского питания; реннин (сычужный фермент из
желудка теленка) — в сыроварении. Каталаза широко
применяется в пищевой и резиновой
промышленности, а расщепляющие полисахариды
целлюлазы и пектидазы — для осветления фруктовых
соков

56.

*Спасибо за внимание!