Ферменты. Часть I

1. Ферменты

Часть I

2. План

Определение понятия фермент. Биохимическая
природа ферментов. Функции ферментов в живом
организме. Специфические черты биологического
катализа.
Классификация ферментов.
Уравнение скорости ферментативной реакции.
Константы ферментативной реакции Км и Vмах.
Единицы ферментативной активности.
Активный центр. Факторы ферментативного
катализа.
Влияние условий среды на скорость
ферментативной реакции

3. Классификация ферментов

В
1861
году
комиссия
по
ферментам
Международного биохимического союза приняла
принципы систематизации и номенклатуры
ферментов, в основе которой лежат типы
химических
реакций,
которые
ими
катализируются.
Различают шесть классов ферментов.

4. Окидоредуктазы

lactatdegydrogenaza
CH3
CH
+
CH3
OH
COOH
lactat
NAD
+
C
NADH 2
O
COOH
pyruvat

5. Трансферазы

O
Gecsokynaza
HO
CH2OH
O H
H
H
glucoza
OH
OH
OH
CH2O
O H
H
+ ATF
OH H
HO
P
OH H
ADF
HO
H
OH
OH
glucoza-6-phosphat

6. Гидролазы

Dypeptydaza
H2O
NH2
CH2
C
O
glycyl-alanyl
NH
CH
CH3
NH2
CH2
CH3
CH
COOH
gly
COOH
NH2
COOH
ala

7. Лиазы

Pyruvatdecarbocsylaza
CH3
C
O
CH3
C
C
O
Pyruvat
OH
H
Acetal
O
+
CO2

8. Изомеразы

Glucophosphomutaza
6
6
CH2OH
O H
H
H C
H
O
OH
HO
O H
H
1
OH
P
glucoza-1-phosphat
P
CH2O
1
OH
H
H
OH
OH
HO
glucoza-6-phosphat

9. Лигазы (синтетазы)

Carbomaylphosphatsyntetaza
OH
NH3 + CO2 + 2 ATF
NH2
CO
NH
O
P
OH
O
+
2 ÀDF
+
H3PO4

10. Кинетика ферментативной реакции

Уравнение ферментативной реакции и
вывод
скорости
ферментативной
реакции
для
односубстратной
необратимой ферментативной реакции с
одним продуктом и лимитирующей
стадией распада фермент-субстратного
комплекса было впервые предложено
Леонором Михаэлисом и Мод Ментен
в 1913 году.

11. Уравнение односубстратной необратимой ферментной реакции

k
k
1
2
E S ES E P

12. Уравнение Михаэлиса-Ментен

Km
1
max
S
V - скорость ферментативной
реакции
Vmax - максимальная скорость
реакции
[S] -концентрация субстрата
Кm - константа Михаэлиса, такая
концентрация субстрата, при
которой скорость реакции равна
половине
максимальной
скорости

13. График ферментативной реакции

Скорость
Кm

14. Единицы ферментативной активности

КАТАЛ - это количество фермента,
которое обеспечивает превращение 1 моля
субстрата за 1 секунду.
ЮНИТ - это количество фермента, которое
превращает 1 мкмоль субстрата за 1
минуту. 1 Юнит = 16,67 нкатал

15. Строение ферментов

По химическому составу ферменты делят
на простые, состоящие только из
полипептидных цепей, и сложные, которые
кроме полипептидов содержат компоненты
другой природы. В сложных ферментах
различают
полипептидную
часть
апофермент
и
диссоциирующую
непептидную – кофермент. Полный
комплекс (апофермент + кофермент=
холофермент).

16. Коферменты

Коферменты делятся на:
Кофакторы - небелковая часть нековалентно
связанная с ферментом (можно отделить)
Простетическая группа - небелковая часть
ковалентносвязанная с ферментом (нельзя
отделить)
Блокирование аминокислотных радикалов или функциональных групп
кофермента путем химической модификации лишает фермент
каталитической активности.

17. Апофермент

На глобуле апофермента можно выделить
несколько
центров,
выполняющих
различные функции:
субстратный центр;
каталитический центр;
аллостерический центр

18. Субстратный центр

Субстратный центр (якорный центр) – узнавание,
захват и удерживание молекулы субстрата.
В его состав могут входить боковые цепи Aсп, Цис,
Глу, Гис, Лиз, Meт, Сер, Трео, а также концевые
карбоксильные и амино-группы. Среди этих
химических функциональных групп находятся
несколько
аминокислотных
радикалов,
взаимодействующих с субстратом и образующих
ковалентные
и
нековалентные
ферментные
интермедиаты.

19. Каталитический центр

Место на глобуле апофермента где собственно
протекает каталитическая реакция (разрыв
старых связей и образование новых)
В
состав
активного
центра
входят
аминокислотные
остатки,
находящиеся
в
различных
отделах
полипептидной
цепи
фермента, но сближенных за счет ее изгиба
Каталитический центр и субстратный центр
составляют активный центр фермента

20. Аллостерический центр

АЛЛОСТЕРИЧЕСКИМИ ЦЕНТРАМИ называют
такие участки молекулы фермента вне его
активного центра, которые способны связываться
СЛАБЫМИ ТИПАМИ СВЯЗЕЙ (значит обратимо) с тем или иным веществом (лигандом).
Причем такое связывание приводит к такой
конформационной
перестройке
молекулы
фермента, которая распространяется и на
активный центр, облегчая, либо затрудняя
(замедляя) его работу.

21. Лактатдегидрогеназа

22. Влияние температуры на скорость ферментативной реакции

23. Влияние рН на скорость ферментативной реакции