Тимин О.А. Лекции по общей биохимии2020 (832729), страница 12
Текст из файла (страница 12)
в них содержится гликопротеин авидин (антивитамин, связывающий биотин).Клиническая картина. У человека практически не встречается. В эксперименте обнаруживаются дерматиты, выделение жира сальными железами кожи (себорея), поражение ногтей, выпадение волос, анемия, анорексия, депрессия, усталость, сонливость.Ф ЕРМ ЕНТ ЫОснову всех жизненных процессов составляют тысячи химических реакций, катализируемых ферментами. Значение ферментов точно и образно определил И.П.Павлов, назвав их"возбудителями жизни".
Нарушения в работе ферментов ведут к возникновению тяжелых заболеваний (фенилкетонурия, гликогенозы, галактоземия, тирозинемия) или существенномуснижению качества жизни (дислипопротеинемии, гемофилии).Известно, что для осуществления химической реакции необходимо, чтобы реагирующие вещества имели суммарную энергию выше, чем величина, называемая энергетическим барьером реакции. Для характеристики величины энергетического барьера Аррениусввел понятие энергии активации. Преодоление энергии активации в химической реакциидостигается либо увеличениемэнергиивзаимодействующихмолекул, например, нагреванием, облучением, повышением давления, либо снижением требуемых для реакции затрат энергии (т.е. энергии активации) при помощи катализаторов.По своей функции ферменты являются биологическими катализаторами. Сущность действия ферментов, так же как неорганических катализаторов, заключается:o в активации молекул реагирующих веществ,o в разбиении реакции на несколько стадий, энергетический барьер каждой из которыхниже такового общей реакции.Однако энергетически невозможные реакции ферменты катализировать не будут, ониускоряют только те реакции, которые могут идти в данных условиях.ЭТ АПЫФЕ Р М Е НТ АТ И В НО Г О К АТ АЛ И З АВ ферментативной реакции можно выделить следующие этапы:1.
Присоединение субстрата (S) к ферменту (E) с образованием фермент-субстратного комплекса (E-S).2. Преобразование фермент-субстратногокомплекса в один или несколько переходных комплексов (E-X) за одну илинесколько стадий.3. Превращение переходного комплекса вкомплекс фермент-продукт (E-P).4. Отделение конечных продуктов от фермента.М ЕХ АНИЗ МЫК АТ АЛИЗ А1. Кислотно-основной катализ – в активном центре фермента находятся группы специфичных аминокислотных остатков, которые являются хорошими донорами или акцепторамиФерменты56протонов. Такие группы представляют собой мощные катализаторы многих органических реакций.ДонорыАкцепторы2. Ковалентный катализ – ферменты реагируют со своими субстратами, образуя при помощи ко-СООН-СОО–+валентных связей очень нестабильные фермент-суб-NH3-NH2стратные комплексы, из которых в ходе внутримоле-SH-S–кулярных перестроек образуются продукты реакции.-OH-O–ТИПЫФЕ Р МЕ НТ АТ И В НЫ Х Р Е АК Ц И Й1.
Тип "пинг-понг" – фермент сначала взаимодействует с субстратом А, отбирая у негокакие-либо химические группы и превращая его в соответствующий продукт PA. Затем к ферменту присоединяется субстрат В, получающий эти химические группы. Примером являютсяреакции переноса аминогрупп от аминокислот на кетокислоты (см "Трансаминирование").2. Тип последовательных реакций – к ферменту последовательно присоединяются субстраты А и В, образуя "тройной комплекс", после чего осуществляется катализ. Продукты реакции PA и PB также последовательно отщепляются от фермента.3. Тип случайных взаимодействий – субстраты А и В присоединяются к ферменту влюбом порядке, неупорядоченно, и после катализа так же отщепляются.biokhimija.ruТимин О.А.
Лекции по общей биохимии (2020г)57СХОДСТВОИ ОТ ЛИЧИЯ ФЕ Р МЕ НТ ОВ ИНЕ О Р Г АН И Ч Е С К ИХ К АТ АЛ И З АТ О Р О ВСходствоОтличия1. Катализируют только энергетическивозможные реакции.2. Не изменяют направления реакции.3. Ускоряют наступление равновесия реакции, но не сдвигают его.4. Не расходуются в процессе реакции.1. Скорость ферментативной реакциинамного выше.2.
Высокая специфичность.3. Мягкие условия работы (внутриклеточные).4. Возможность регулирования скорости реакции.5. Скорость ферментативной реакции пропорциональна количеству фермента.СТРОЕНИЕ ФЕРМ ЕНТОВДавно выяснено, что все ферменты являются белками и обладают всеми свойствами белков. Подобно белкам они делятся на простые и сложные.Простые ферменты состоят только из аминокислот – например, пепсин, трипсин, лизоцим.Сложные ферменты (холоферменты) имеют в своем составе белковую часть, состоящую из аминокислот – апофермент, и небелковую часть – кофактор. Кофактор, в свою очередь, может называться коферментом или простетической группой. Примером могут бытьсукцинатдегидрогеназа (содержит ФАД), аминотрансферазы (содержат пиридоксальфосфат),пероксидаза (содержит гем).У сложных ферментов в активном центре обязательно расположены функциональныегруппы кофактора.
Кофактор участвует в связывании субстрата или в его превращении. Дляосуществления катализа необходим полноценный комплекс апобелка и кофактора, по отдельности катализ они осуществить не могут.Ферменты582. Аллостерический центр (allos – чужой) – центр регуляции активности фермента, который пространственно отделен от активного центра и имеется не у всех ферментов.
Связывание с аллостерическим центром какой-либо молекулы (называемой активатором или ингибитором, а также эффектором, модулятором, регулятором) вызывает изменение конфигурациибелка-фермента и, как следствие, скорости ферментативной реакции. В качестве такого регулятора может выступать продукт данной или одной из последующих реакций, субстрат реакции или иное вещество (см "Регуляция активности ферментов").Аллостерические ферменты являются полимерными белками, их активный и регуляторный центры находятся в разных субъединицах.И З ОФЕ Р МЕН ТЫИзоферменты – это молекулярные формы одного и того же фермента, возникшие в результате небольших генетических различий в первичной структуре фермента, но катализирующие одну и ту же реакцию.Изоферменты отличаются сродством к субстрату, максимальной скорости катализируемой реакции, разной чувствительности к регуляторам (ингибиторы и активаторы), условиям работы (оптимум pH и температуры).Как правило, изоферменты имеют четвертичную структуру, т.е.
состоят из двух или более субъединиц. Например, димерный фермент креатинкиназа представлен тремя изоферментными формами, составленными из двух типов субъединиц: M (англ. muscle – мышца) и B(англ. brain – мозг). Креатинкиназа-1 состоит из субъединиц типа B, локализуется в головноммозге, креатинкиназа-2 – по одной М и В субъединице активна в миокарде, креатинкиназа-3 –две М-субъединицы, специфична для скелетной мышцы.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)59Еще одним примером изоферментов является группа гексокиназ, которые присоединяют фосфатную группу к глюкозе и вовлекают глюкозу в реакции клеточного метаболизма.Из четырех изоферментов выделяется гексокиназа IV (глюкокиназа) которая отличается отостальных изоферментов низким сродством к глюкозе и нечувствительностью к ингибированию продуктом реакции.Также существует пять изоферментов лактатдегидрогеназы (ЛДГ) – фермента, участвующего в обмене глюкозы.
Отличия между ними заключаются в разном соотношении субъединиц Н (англ. heart – сердце) и М (англ. muscle – мышца). 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. ЛДГ4 (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).М УЛЬТИ ФЕ Р МЕ Н ТН ЫЕК ОМП ЛЕК С ЫВ мультиферментном комплексе несколько ферментов (например, Е1, Е2, Е3)прочно связаны между собой в единый комплекс и осуществляют ряд последовательныхреакций, в которых продукт реакции непосредственно передается на следующий фермент иявляется только его субстратом.
Благодаря таким комплексам значительно ускоряется скорость превращения молекул.К ним относятся, например, пируватдегидрогеназный комплекс, превращающий пируват в ацетил-SКоА, -кетоглутарат–дегидрогеназный комплекс, превращающий -кетоглутарат в сукцинил-SКоА, комплекс под названием "синтаза жирных кислот" (или пальмитатсинтаза), синтезирующий пальмитиновую кислоту.Ферменты60ПРИНЦИПЫ КОЛИЧЕ СТВЕН НОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯАК Т И В Н О С Т И Ф Е Р М Е Н Т О В1.
Активность фермента выражается в скорости накопления продукта или скорости убыли субстрата в пересчете на количество материала, содержащего фермент.Активность фермента Количество продукта или субстратаКоличество времени Масса или объем пробыВ практике обычно используют:o единицы количества вещества – моль (и производные ммоль, мкмоль), грамм (кг, мг),o единицы времени – минута, час, секунда,o единицы массы или объема – грамм (кг, мг), литр (мл).Активно используются и другие производные – катал (моль/с), международная единица активности (МЕ, Unit) соответствует мкмоль/мин.Таким образом, активность фермента может выражаться, например, в ммоль/сл,г/часл, МЕ/л, кат/мл и т.д.2. Создание стандартных условий, чтобы можно было сравнивать результаты, полученные вразных лабораториях – оптимальная рН, и фиксированная температура, например, 25°Сили 37°С, соблюдение времени инкубации субстрата с ферментом.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
