Механизм действия ферментов (гипотеза индуцированного соответствия – д. Кошланд):

1 этап: образование фермент-субстратного комплекса.

E + S  ES (субстрат меняет свою структуру так, что становится более доступным (лабильным))

2. этап: наблюдается эффект напряжения.

ES  ES` (активированный комплекс)

3 этап: субстрат превращается в продукт, получаем фермент-продуктный комплекс, продукт отщепляется.

EP  E + P

В 1913 г. Л. Михаэлис и М. Ментен предложили ввести константу концентрации субстрата, при которой скорость реакции равна половине максимальной скорости данной реакции. Назвали Константой Михаэлиса.

Энергия активации.

Минимальное количество энергии, которой должна обладать частица, для того, чтобы произошла химическая реакция, называют энергией активации. Чем больше эта энергия, тем меньше скорость реакции. Активация происходит при нагревании, поглощении лучистой энергии столкновения с возбужденными частицами, увеличение плотности в живых организмах, большие колебания температуры и плотности невозможны, поэтому энергетический барьер снижают ферменты, понижая энергию активации, они увеличивают скорость реакции до 10¹² раз.

Единицы измерения активности ферментов.

Ускорение реакции при участии ферментов очень велико, измеряется числом оборотов - числом молей субстрата, превращающих за 1 минуту 1 молем ферментов, так число оборотов у α-амилазы 40 тыс., изомеразы 500 тыс., каталазы 5млн.

Для оценки активности ферментативных препаратов используют понятие молекула активации – число молекул субстрата превращаемых за 1 минуту 1 молекулой фермента. За стандартную единицу, для любого фермента, принимается такое количество ферментов, которое катализирует превращение 1 мкМ субстрата за 1 минуту при оптимальных условиях (обычно 30 ⁰С, оптимальная _PH, оптимальная концентрация субстрата).

Классификация ферментов.

1. Оксидоредуктазы – катализируют окислительно-восстановительные реакции (оксидазы, дегидрогеназы, пероксидазы)

2. Трансферазы – катализируют перенос атомных групп с одной молекулы на другую (аминотрансферазы – перенос NH₂ группы при переаминировании аминокислот).

3. Гидролазы – ускоряют гидролиз (амилазы, липазы).

4. Лиазы – ускоряют негидролитический распад по связям С-С, С-О (декарбоксилаза отщепляет СО₂ от ПВК с образованием уксусного альдегида).

5. Изомеразы – ускоряют превращение изомеров.

6. Лигазы (синтетазы).

Классы подразделяются на подклассы и подподклассы. Каждый извлеченный фермент имеет свой шифр, содержащий 4 числа. Первая цифра указывает класс, вторая – подкласс, третья – подподкласс и четвертая указывает порядковый номер в подподклассе.

Пример: шифр 3.5.3.1.

3 подкласс гидролаз; 5 действующая на C-N связи; 3 расщепляющий эти связи в линейных, а не циклических соединениях.

Характеристика одно и двухкомпонентных ферментов.

Простые ферменты (протеины) при гидролизе распадаются только на А.К.

Сложные ферменты (протеиды или холоферменты) – состоят из апофермента (белковая часть) и кофермента (или коэнзима или кофактора) – небелковая часть, неспецифическая.

Холофермент = апофермент + кофермент

Кофакторы – неогранические ионы,

простетические группы,

коферменты.

Если кофактор прочно связан с ферментом – это простетическая группа.

Слабо связан – кофермент (фермент активируется при присоединении кофактора).

Неорганические ионы (активаторы ферментов) – Zn²⁺, K⁺, Mg²⁺ и.т.д.

Простетические группы – ФАД, НАД, НАДФ, АТФ, биотин и др. витамины, коэнзим-А.

Коферменты – витамины (биотин, фолиевая кислота), нуклеотиды (ФАД, НАД, НАДФ, АТФ), фосфорные эфиры витаминов.

Активный центр – уникальное сочетание определенных аминокислотных остатков, располагающихся в определенной части белковой молекулы (два участка – связывающий (субстратный) и каталитический).

Аллостерический центр – регуляторный центр. Участок белковой молекулы, в результате присоединения к которому определенного низкомолекулярного в-ва (часто самого продукта ферментативной реакции), изменяется третичная структура, следовательно, изменяется конформация активного центра, что приводит к понижению активности фермента.