Вопрос №22

Регуляция активности ферментов: фосфорилирование-дефосфорилирование, частичный протеолиз, отщепление-присоединение белков-ингибиторов. Аллостерическая регуляция. Примеры.

В основе всех 4 типов регуляции лежит изменение конформации ферментов.

1. Путем фосфорилирования или дефосфорилирования.

1. Неактивный фермент состоит из одной субъединицы или одной ппц

2. При присоединении остатков фосфорной кислоты к ферменту (по остаткам серина или треонина) меняется конформация фермента

3. И он становится активным (обратимая реакция)

2. Частичный протеолиз (отщепление части ппц) – необратимый тип.

1. Фермент неактивный – ппц.

2. В результате отщепления части цепи изменяется конформация ферментов.

3. И он становится активным.

Так действуют ферменты, участвующие в переваривании. Например, неактивный трипсиноген (фермент поджелудочной железы) активируется путем отщепления шести аминокислотных остатков:

3. При помощи белок-белковых взаимодействий (обратимая реакция)

1. Неактивный фермент состоит из одной или нескольких субъединиц, которые связаны с белком-регулятором.

2. Под действием различных факторов происходит отщепление белка-регулятора, а фермент меняет конформацию.

3. Фермент активируется.

4. Аллостерическая регуляция (обратимая реакция)

1. Фермент состоит из двух или более субъединиц. Субъединицы работают согласовано.

Например, к неактивному ферменту регуляторной субъединицы (с АлЦ) присоединяется активатор.

2. В результате меняется конформация регуляторной субъединицы, через место контакта субъединиц эти изменения передаются на каталитическую единицу (с АЦ), она меняет конформацию и конфигурацию АЦ.

3. Фермент активный

Так же можно подавить активность фермента ингибитором.

Вопрос №26

Значение ферментов в обмене веществ. Понятие о метаболических путях

Например: В метаболических путях аллостерические ферменты катализируют ключевые реакции метаболизма и могут ингибироваться конечным продуктом метаболического пути. Такой вид ингибирования - обратная отрицательная связь = ретроингибирование.

Метаболический путь – цепьпоследовательных биохимических реакций, в которых продукт одной реакции является субстратом для следующей реакции.

Аллостерические ферменты катализируют необратимые реакции и часто ингибируются конечным продуктом (ретроингибирование).

Вопрос №23

Кинетические зависимости ферментативных реакций. Факторы, влияющие на кинетику: температура, рН среды, концентрация фермента и субстрата.

Кинетика ферментативных реакций

Изучает зависимость скорости ферментативных реакций от различных факторов (рН, температура, давление, концентрация фермента, субстрата, продукта и т.д.).

Зависимость скорости реакции от рН:

Изменение рН среды влияет на ионизацию групп в АЦ и субстрате.

Может возникнуть денатурация.

Денатурация – разрушение нативной (природной) конформации фермента с потерей биологических функций.

Нативная конформация – конформация, в которой фермент (любой белок) проявляет свою активность.

Большинство ферментов имеют наибольшую активность при рН 6,5 – 7.

Исключения: пепсин – рН 1,5 – 2, щелочная фосфатаза – рН 9-10.

Оптимальная рН – рН среды, при которой скорость реакции максимальна.

Максимальная скорость реакции – это скорость, при которой весь фермент занят субстратом (весь фермент в ES-комплексе).

Пример влияния рН среды на скорость реакции:

При помещении фермента и субстрата в щелочную среду происходит изменение ионизации групп в АЦ иS, т.к. отрицательный заряд среды нейтрализует положительные заряды и усиливает отрицательные → нет соответствия по заряду → E и S не взаимодействуют → скорость реакции падает:

Зависимость скорости реакции от температуры:

До оптимальной температуры (см. определение рН) 35-40°С зависимость скорости от температуры подчиняется правилу Вант-Гоффа: увеличение температуры на 10 °С ведет к увеличению скорости реакции в 2 раза.

После достижения оптимальной температуры дальнейшее ее повышение приводит к снижению скорости реакции.

При температуре выше 70°С реакция не идет, т. к. это связано с тепловой денатурацией фермента.

Зависимость скорости реакции от концентрации фермента (рис. 1) – при условии, что субстрата много ([S]=∞).

Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата (рис.2) При увеличении количества субстрата начальная скорость возрастает. Когда фермент становится полностью насыщенным субстратом, т.е. происходит максимально возможное при данной концентрации фермента формирование фермент-субстратного комплекса, наблюдают наибольшую скорость образования продукта. Дальнейшее повышение концентрации субстрата не приводит к увеличению образования продукта, т.е. скорость реакции не возрастает. Данное состояние соответствует максимальной скорости реакции Vmax.