timin_o_a_lektsii_po_obschey_biokhimii (1) (832543), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Лекции по общей биохимии (2018г)612. Зависимость активности фермента от рН – описывается колоколообразной кривой с максимумом скорости при оптимальном для данного фермента значения рН.Для каждого фермента существует определенный узкий интервалрН среды, который является оптимальным для проявления его высшейактивности. Например, оптимальныезначения рН для пепсина 1,5-2,5,трипсина 8,0-8,5, амилазы слюны 7,2, аргиназы 9,7, кислой фосфатазы 4,5-5,0, сукцинатдегидрогеназы 9,0.Объясняется это наличием таких аминокислот в структуре фермента, заряд которых изменяется при изменении рН (лизин, аргинин, глутамат, аспартат).

Изменение ионизации аминокислот приводит к изменению конформации молекулы и,следовательно, субстрат связывается или не связывается с активным центром.3. Зависимость от количества ферментаПри увеличении количества молекул фермента скорость реакции возрастает непрерывно и прямо пропорционально количеству фермента, т.к.

большее количество молекул фермента производит большее число молекул продукта Зависимость активности фермента отсубстрата описывает ферментативная кинетика, ее центральным понятием является константа Михаэлиса (Km) (см ниже).4. Зависимость активности фермента от концентрации субстратаПри увеличении концентрации субстрата скорость реакции сначала возрастает, т.к.

ккатализу добавляемых молекул субстрата подключаются новые и новые молекулы фермента.Т.е. скорость накопления продукта возрастает, и это означает увеличение активности фермента. Затем наблюдается эффект насыщения (плато на кривой), когда все молекулы фермента заняты молекулами субстрата и непрерывно ведут катализ. Здесь скорость реакциимаксимальна. В некоторых случаях, при дальнейшем увеличении концентрации субстратамежду его молекулами возникает конкуренция за активный центр фермента и активностьфермента (скорость реакции) снижается.Уравнение Михаэлиса-МентенЗависимость активности фермента от субстрата описывает уравнение МихаэлисаМентен, использующее константу Михаэлиса (Km), биологический смысл которой заключается в характеристике сродства фермента к субстрату, а именно: увеличение величины Кmозначает снижение сродства фермента к субстрату.Ферменты62Уравнение Михаэлиса-Ментен показывает взаимосвязь максимальной и реальнойскоростей реакции, константы Михаэлиса и концентрации субстрата.Vmax [S]K m + [ S]Уравнение Михаэлиса-МентенV=Выделяют три решения уравнения:1.

Концентрация субстрата равна величине констансты Михаэлиса ([S] = Km). В этомслучае, решая уравнение Михаэлиса-Ментен, получаем, что скорость реакции V будет равнаполовине максимальной Vmax.(V = ½ Vmax).В математическом смысле Km соответствует концентрации субстрата при которойскорость реакции равна половине максимальной.2. Концентрация субстрата [S] значительно больше Km ([S] >> Km).

В этом случае, величиной Km можно пренебречь и при решении получаем, что скорость реакции максимальна(плато на графике).3. Концентрация субстрата значительно меньше Km ([S] << Km). В этом случае, знаменатель уравнения мало изменяется при изменении [S], а величина скорости реакции V прямопропорциональна [S] (график линеен).СПЕЦ ИФИЧНО СТ ЬФЕР МЕ НТ ОВСпецифичность основана на комплементарности структуры субстрата и активного центра фермента.1. Стереоспецифичность – катализ только одного из стереоизомеров, например:o специфичность к L- или D-аминокислотам – например, почти все ферменты человекавзаимодействуют с L-аминокислотами,o специфичность к цис- и транс-изомерам.

Например, аспартаза реагирует только странс-изомером – фумаровой кислотой, но не с малеатом (цис-изомер),biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)632. Абсолютная специфичность – фермент производит катализ только одного вещества.Например, уреаза расщепляет только мочевину, глюкокиназа фосфорилирует только Dглюкозу.3. Групповая специфичность – катализ субстратов с общими структурными особенностями,т.е. при наличии определенной связи или химической группы:o наличие пептидной связи, например, • бактериальный фермент субтилизин специфиченк пептидной связи независимо от строения образующих ее аминокислот, • пепсин катализирует разрыв пептидной связи, образованной аминогруппами ароматических аминокислот (см "Внешний обмен белков"), • тромбин в своих субстратах расщепляет пептидную связь только между аргинином и глицином.o наличие ОН-группы, например, алкогольдегидрогеназа окисляет до альдегидов одноатомные спирты (этанол, метанол, пропанол).4.

Относительная групповая специфичность – превращение субстратов с некоторыми общими признаками. Например, цитохром Р450 окисляет только гидрофобные вещества, которых насчитывается около 7000.М Е Х АН И З МЫС П Е ЦИ ФИ ЧН ОС ТИВ общем виде все сводится к комплементарному взаимодействию фермента и субстрата. При этом функциональные группы субстрата взаимодействуют с соответствующими имфункциональными группами фермента.

Наличие субстратной специфичности объясняют двегипотезы:1. Гипотеза Фишера (модель "жесткой матрицы", "ключ-замок") – активный центрфермента строго соответствует конфигурации субстрата и не изменяется при его присоединении. Эта модель хорошо объясняет абсолютную специфичность, но не групповую.2.

Гипотеза Кошланда (модель "индуцированного соответствия", "рука-перчатка") –подразумевает гибкость активного центра. Присоединение субстрата к якорному участкуфермента вызывает изменение конфигурации каталитического центра таким образом, чтобыего форма соответствовала форме субстрата.Р Е Г У Л Я Ц И Я АК Т И В Н О С Т И Ф Е Р М Е Н Т О В I N V I V OАктивность ферментов в клетке непостоянна во времени.

Она чутко реагирует на ситуацию, в которой оказывается клетка, на факторы, воздействующие на клетку как снаружи,так и изнутри. Главная цель этой реакции – отреагировать на изменение окружающей среды,Ферменты64приспособить клетку к новым условиям, дать должный ответ на гормональные и иные стимулы, а в некоторых ситуациях – получить шанс выжить.1. Доступность субстрата или коферментаЗдесь работает закон действия масс – фундаментальный закон химической кинетики: при постоянной температуре скорость химической реакциипропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ.

Или упрощенно – скорость, с которой вещества реагируют друг с другом, зависит отих концентрации. Таким образом, изменение количества хотя бы одного из субстратов прекращает илиначинает реакцию.Например, для цикла трикарбоновых кислот таким субстратом является оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота).2. КомпартментализацияКомпартментализация – это сосредоточениеферментов и их субстратов в одном компартменте(одной органелле) – в эндоплазматическом ретикулуме, митохондриях, лизосомах. Например, -окисление жирных кислот протекает в митохондриях, синтез белка – в рибосомах.3. Генетическая регуляци – изменение количества ферментаИзменение количества фермента может происходить в результате увеличения или снижения его синтеза. С этой точки зрения ферменты можно подразделить на три группы:o конституитивные – такие ферменты, которые образуются в клетке постоянно.o индуцируемые (адаптивные) – синтез этих ферментов возрастает при наличии соответствующих стимулов (индукторов).o репрессируемые – образование таких ферментов в клетке при необходимости подавляется.Изменение скорости синтеза фермента обычно зависит от количества определенныхгормонов или субстратов реакции, например:o исчезновение пищеварительных ферментов при длительном голодании и их появлениев восстановительный период (в результате изменения секреции кишечных гормонов),o при беременности и после родов в молочной железе активно идет синтез фермента лактозосинтазы под воздействием лактотропного гормона,o гормоны глюкокортикоиды стимулируют синтез ферментов глюконеогенеза, что обеспечивает стабильность концентрации глюкозы в крови при длительном голодании иустойчивость ЦНС к стрессу,o этанол, барбитураты стимулируют синтез "своего" изофермента цитохрома Р450 в печени, который обезвреживает эти вещества.4.

Ограниченный (частичный) протеолиз проферментовСинтез некоторых ферментов осуществляется в виде более крупного предшественника(трипсиноген, пепсиноген, прокарбоксипептидазы, факторы свертывания крови) и припоступлении в нужное место этот фермент активируется через отщепление от него одногоили нескольких пептидных фрагментов.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)65Секреция ряда ферментов за пределыклетки в неактивном состоянии позволяетпредохранить клетки от повреждения (пищеварительные ферменты) или сохранитьбелок до наступления определенного момента (протромбин, фибриноген, белкикомплемента).5.

Аллостерическая регуляция.Аллостерические ферменты построены из двух и более субъединиц: однисубъединицы содержат каталитическийцентр, другие являются регуляторными.Присоединение эффектора к аллостерической (регуляторной) субъединице изменяетконформацию белка и активность каталитической субъединицы.Аллостерические ферменты обычностоят в начале метаболических путей, и отих активности зависит течение многих последующих реакций. Поэтому они частоназываются ключевыми ферментами.В качестве отрицательного регулятора может выступать конечный метаболитбиохимического процесса, продукт даннойреакции, т.е работает механизм обратнойотрицательной связи. Если регуляторамиявляются начальный метаболит или субстрат реакции, то говорят о прямой регуляции, она может быть как положительной,так и отрицательной. Также регулятороммогут быть метаболиты биохимическихпутей, каким-то образом связанных с данной реакцией.Например, фермент энергетическогораспада глюкозы, фосфофруктокиназа,регулируется промежуточными и конечными продуктами этого распада.

При этомАТФ, лимонная кислота, фруктозо-1,6дифосфат являются ингибиторами, а фруктозо-6-фосфат и АМФ – активаторами фермента.6. Белок-белковое взаимодействиеТермин белок-белковое взаимодействие обозначает ситуацию, когда в качестве регулятора выступают не метаболиты биохимических процессов, а специфичные белки. Влияниекаких-либо факторов на эти белки изменяет их активность, и они, в свою очередь, воздействуют на нужный фермент.К примеру, мембранный фермент аденилатциклаза является чувствительным к воздействию мембранного G-белка, который сам активируется при действии на клетку некоторых гормонов (например, адреналина и глюкагона).Ферменты66Другим примером белок-белкового взаимодействия может быть регуляция активностипротеинкиназы А.

Протеинкиназа А является тетрамерным ферментом, состоящим из 2 каталитических (С) и 2 регуляторных (R) субъединиц. Активатором для протеинкиназы А является цАМФ. Присоединение цАМФ к регуляторным субъединицам фермента вызываетизменение их конформации и отхождение от каталитических субъединиц. Каталитическиесубъединицы при этом активируются.7. Ковалентная (химическая) модификацияКовалентная модификация заключается в обратимом присоединении или отщепленииопределенной группы, благодаря чему изменяется активность фермента.

Характеристики

Список файлов лекций