Тимин О.А. Лекции по общей биохимии2020 (832729), страница 14

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

Текст из файла (страница 14)

Лекции по общей биохимии (2020г)654. 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 одного илинескольких пептидных фрагментов.Секреция 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 изменяет конформацию 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 метаболит биохимического процесса, продуктданной реакции, т.е работает механизм обратной отрицательной связи. Если регуляторами являются начальный метаболитили субстрат реакции, то говорят о прямойрегуляции, она может быть как положительной, так и отрицательной. Также регулятором могут быть метаболиты биохимических путей, каким-то образом связанныхс 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. Влияние каких-либо факторов на эти белки изменяет их активность, и они, в свою очередь, воздействуютна нужный фермент.Ферменты66К примеру, мембранный фермент аденилатциклаза является чувствительным к воздействию мембранного G-белка, который сам активируется при действии на клетку некоторыхгормонов (например, адреналина и глюкагона).Другим 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 вызывает изменение их конформации и отхождение от каталитических субъединиц. Каталитические субъединицы при этом активируются.7. Ковалентная (химическая) модификацияКовалентная модификация заключается в обратимом присоединении или отщепленииопределенной группы, благодаря чему изменяется активность фермента. Чаще всего такойгруппой является фосфорная кислота, реже метильные и ацетильные группы.

Фосфорилирование фермента происходит по остаткам серина, треонина, тирозина. Присоединение фосфорной кислоты к белку осуществляют ферменты протеинкиназы, отщепление – протеинфосфатазы.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)67Ферменты могут быть активны как в фосфорилированном, так и в дефосфорилированномсостоянии. Например, ферменты гликогенфосфорилаза и гликогенсинтаза в мышцах принагрузке фосфорилируются, при этом фосфорилаза гликогена становится активной и начинает расщепление гликогена, а гликогенсинтаза неактивна. При отдыхе и синтеза гликогенаоба фермента дефосфорилируются, синтаза при этом становится активной, фосфорилаза –неактивной.И Н Г И Б И Р О В АН И Е Ф Е Р М Е Н Т О ВВ медицине активно разрабатываются и используются соединения, изменяющие активность ферментов с целью регуляции скорости метаболических реакций и уменьшения синтезаопределенных веществ в организме.Подавление активности ферментов обычно называют ингибированием, однако это невсегда корректно.

Ингибитор – это вещество, вызывающее специфичное снижение активности фермента. Таким образом, неорганические кислоты и тяжелые металлы ингибиторами неявляются, но являются инактиваторами, т.к. снижают активность многих ферментов, т.е.действуют неспецифично.1. По прочности связывания фермента с ингибитором ингибирование бывает обратимым инеобратимым.2.

По отношению ингибитора к активному центру фермента ингибирование делят на конкурентное и неконкурентное.Н Е О Б Р АТ И М О ЕИНГ ИБ ИРОВ АНИЕПри необратимом ингибировании происходит связывание или разрушение функциональных групп фермента, необходимых для проявления его активности.Ферменты68Например, вещество диизопропилфторфосфат прочно и необратимо связывается с гидроксигруппой серина в активном центре ацетилхолинэстеразы, гидролизующей ацетилхолин в нервных синапсах. Ингибирование этого фермента предотвращает распад ацетилхолинав синаптической щели, в результате чего отсутствует дальнейшая передача сигнала по нерву.Еще один пример связан с ингибированием ацетилсалициловой кислотой (аспирином)ключевого фермента синтеза простагландинов – циклооксигеназы.

Эта кислота входит в состав противовоспалительных средств и используется при воспалительных заболеваниях и лихорадочных состояниях. Присоединение ацетильной группы к гидроксильной группе серинав активном центре фермента вызывает инактивацию последнего и прекращение синтеза простагландинов.КО НКУРЕ НТ НОЕИНГ ИБ ИРО ВАНИ ЕПри таком виде ингибирования ингибитор по своей структуре похож на субстрат фермента.

Поэтому он соперничает с субстратом за активный центр (за контактный участок), чтоприводит к уменьшению связывания субстрата с ферментом и нарушению катализа. В этомсостоит особенность конкурентного ингибирования – возможность усилить или ослабить ингибирование через изменение концентрации субстрата. При данном ингибировании максимальная скорость реакции остается вполне достижимой при создании высоких концентрацийсубстрата.Например:1. К конкурентным ингибиторам относят антиметаболиты или псевдосубстраты,например, антибактериальные средства сульфаниламиды, схожие по структуре сp-аминобензойной кислотой, компонентом фолиевой кислоты. При лечении сульфаниламидами в бактериальной клетке конкурентно нарушается использование p-аминобензойной кислоты для синтеза дигидрофолиевой кислоты, что и вызывает лечебный эффект.2.

Ингибирование сукцинатдегидрогеназы малоновой кислотой, структура которойсхожа со структурой субстрата этого фермента – янтарной кислоты (сукцината).biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)693. В качестве других примеров лекарственных конкурентных ингибиторов можно привестиo ингибитор синтеза холестерина ловастатин, ингибирующий ГМГ-SКоА-редуктазу,o противоопухолевый препарат метотрексат, подавляющий дигидрофолатредуктазу,o непрямой антикоагулянт дикумарол, конкурент витамина К,o антигипертензиный препарат метил-ДОФА, подавляющий активность ДОФАдекарбоксилазы,o средство лечения подагры аллопуринол, ингибирующий ксантиноксидазу.Известным примером является конкуренция этанола и метанола за алкогольдегидрогеназу.

Эта конкуренция не является ингибированием в буквальном смыслеслова, т.к. фермент остается активным, но эти два спирта эффективно вытесняютдруг друга из активного центра фермента, что используется в клинике при отравлении метанолом.Используя терминологию кинетики Михаэлиса-Ментен можно сказать, что конкурентный ингибитор уменьшает сродство фермента к субстрату, повышая константу Михаэлиса(Km), максимальная скорость реакции (Vmax) остается при этом неизменнной.НЕКО НКУРЕ НТ НОЕИНГИБИРОВАНИЕДанный вид ингибирования связан с присоединением ингибитора не в активном центре,а в другом месте молекулы. Но при этом так меняется структура активного центра, что послесвязывания субстрата реакция становится невозможной.

Это может быть аллостерическое ингибирование, когда активность фермента снижается естественными модуляторами (см выше),или связывание с ферментом каких-либо токсинов. Например, синильная кислота (цианиды)связывается с гемовым железом ферментов дыхательной цепи и блокирует клеточное дыхание.Особенностью неконкурентного ингибитора является его способность связываться сферментом независимо от субстрата, т.е. изменение концентрации субстрата никак не влияетна образование комплекса фермент-ингибитор.Ферменты70Максимальная скорость реакции (Vmax) при этом снижается, константа Михаэлиса (Km)не изменяется, т.е. добавление дополнительного субстрата не может повлиять на состояниеактивного центра и работу фермента.БЕСКО НКУРЕ НТ НОЕИНГИБ ИРОВАНИЕВ этом случае ингибитор связывается не в контактном участке фермента (как при конкурентном ингибировании), а только с фермент-субстратным комплексом.

Поэтому повышениеконцентрации субстрата, увеличивая количество фермент-субстратного комплекса, усиливаети связывание ингибитора с ним. Максимальная скорость реакции уменьшается.С МЕШ АН НОЕИНГ ИБ ИРО ВАН ИЕПри таком ингибировании ингибитор способен присоединяться и к активному центру, ив других частях молекулы.

Максимальная скорость реакции уменьшается.Э Н З И М О П АТ О Л О Г И ИЭнзимопатологии (энзимопатии) – состояния, связанные с патологическим изменениемактивности ферментов. Наиболее часто встречается снижение активности и нарушение какихлибо метаболических процессов. При энзимопатологии клиническое значение может иметьнакопление субстрата реакции (как при фенилкетонурии) или недостаток продукта (при альбинизме) или обе особенности одновременно (гликогенозы).

По характеру нарушения выделяют первичные и вторичные энзимопатии.Первичные (наследственные) энзимопатии связаны с генетическим дефектом и наследственным снижением активности. Например, фенилкетонурия связана с дефектом фенилаланин-4-монооксигеназы, которая превращает фенилаланин в тирозин. В результате накапливаются аномальные метаболиты фенилаланина, оказывающие сильный токсический эффект(см "Обмен фенилаланина"). Заболевание подагра связано с дефектом ферментов метаболизма пуриновых оснований и накоплением мочевой кислоты.Кроме указанных, примером первичных энзимопатий являются галактоземия, недостаточность лактазы и сахаразы, гликогенозы, наследственные гипераммониемии, различныелипидозы.Вторичные (приобретенные) энзимопатии возникают как следствие заболеваний органов, вирусных инфекций и т.п., что приводит к нарушению синтеза фермента или условий егоработы, например, гипераммониемия при заболеваниях печени, при которых ухудшаетсясинтез мочевины и в крови накапливается аммиак.

Характеристики

Список файлов лекций