Презентация / ЧерновНН_Лекция_Ферменты_
.pdf
РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА БИОХИМИИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА БЕРЕЗОВА Т.Т.
МЕХАНИЗМЫ ФЕРМЕНТАТИВНОГО КАТАЛИЗА И РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ
ПРОФЕССОР ЧЕРНОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ
ПРОБЛЕМЫ БИОКАТАЛИЗА
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ – ФЕРМЕНТ В
1014 – 1018 РАЗ УСКОРЯЕТ ПРОЦЕСС.
ПЕРЕХОДНОЕ
СОСТОЯНИЕ
Если субстрат связан жестко (необратимо) – это смерть фермента.
|
СУБСТРАТ |
|
|
|
|
|
|
ПЕРЕХОДНОЕ |
|
|
ОБРАТИМОЕ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
СОСТОЯНИЕ |
|
|
СВЯЗЫВАНИЕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПЕРЕХОДНОЕ
СОСТОЯНИЕ
ЯМА
ПРОДУКТ
2
|
|
|
|
ПРОБЛЕМЫ БИОКАТАЛИЗА |
ЧЕРНОВ НА ПОРТАЛЕ: |
|
ФЕРМЕНТЫ В КЛЕТКЕ И ПРОБИРКЕ |
|
|
|
|
|
|
|
БИОКАТАЛИЗАТОРЫ (РИБОЗИМЫ, ФЕРМЕНТЫ и АБЗИМЫ)
E |
+ |
S |
|
|
ES |
|
ES* |
|
ПЕРЕХОДНОГО |
EP |
|
E |
+ |
P |
|
||
|
|
|
|
………… |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СОСТОЯНИЯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ФЕРМЕНТ |
|
СУБСТРАТ |
|
ФЕРМЕНТ- |
ПЕРЕХОДНОЕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ПРОДУКТ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
СУБСТРАТНЫЙ |
СОСТОЯНИЕ |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
КОМПЛЕКС
АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТА
ЦИКЛИЧНОСТЬ ФЕРМЕНТНОГО ДЕЙСТВИЯ (сколько молекул субстрата может превратить 1 молекула фермента за 1 секунду). То что фермент делает за 1 секунду без фермента происходило бы 30 000 лет.
ГЛАВНОЕ: специфическая регуляция ферментного действия
3
ПРИЧИНЫ ВЫСОКОЙ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ, КОТОРЫЕ ОБЕСПЕЧИВАЮТ СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАРЬЕРА РЕАКЦИИ
Фермент может связывать молекулы реагирующих субстратов таким
1.образом, что их реакционноспособные группы будут располагаться поблизости друг от друга и от каталитических групп фермента (эффект сближения).
При образовании фермент-субстратного комплекса достигаются фиксация
2.субстрата и его оптимальная для разрыва и образования химических связей ориентация (эффект ориентации).
3.Связывание субстрата приводит к удалению его гидратной оболочки (для растворенных в воде веществ).
5.Эффект индуцированного соответствия субстрата и фермента.
6.Стабилизация переходного состояния.
4
УЧАСТИЕ КОФЕРМЕНТА В АКТИВНОМ ЦЕНТРЕ ФЕРМЕНТОВ
Основной кофермент обмена АМК – придоксальфосфат (ПФ), образующий шиффовы основания с остатком лизина в молекуле соответствующего фермента:
|
|
|
ОСТАТОК |
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
ЛИЗИНА |
|
|
|
|
|
|
Ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
МР |
– C – CH – NH – |
|
|
|
|
||||
|
|
|
+ |
|
|
||||
Е |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
(CH ) |
|
|
– C – |
||||||
Н |
|
|
H3N |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
2 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
O- |
|
R |
||||
ОСНОВАНИЕ |
CH |
|
АМК |
||||||
|
ШИФФА |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HO |
|
CH2 – O – P |
O |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||||
H3C |
N |
O- |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
АЛЬДОЛАЗА |
H |
ДЕКАРБОКСИЛАЗА |
||||
|
|
|||||
|
|
|
|
|||
COO- |
R – C – COO- |
|||||
|
|
|
АМИНОТРАНСФЕРАЗА |
|||
N |
||||||
|
O- |
|||||
|
CH |
|||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HO |
|
|
|
CH2 – O – P O |
||
|
|
|
||||
H3C |
N |
O- |
||||
|
|
|||||
АКТИВНЫЙ ЦЕНТР ФЕРМЕНТА
Разные ферменты атакуют разные связи в АМК, ослабленные коферментом.
5
СПЕЦИФИЧНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ
РАЗЛИЧАЮТ 2 ТИПА СПЕЦИФИЧНОСТИ ФЕРМЕНТОВ
1. |
СУБСТРАТНАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ |
|
|
2. РЕАКЦИОННАЯ (КАТАЛИТИЧЕСКАЯ) СПЕЦИФИЧНОСТЬ
6
СПЕЦИФИЧНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ
1. |
СУБСТРАТНАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ |
|
|
А. АБСОЛЮТНАЯ (РЕДКО)
Б. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ
В. СТЕРЕОСПЕЦИФИЧНОСТЬ
КАТАЛАЗА
УРЕАЗА
ГЛЮКОКИНАЗА
ПЕПСИН
ТРИПСИН
ЛИПАЗЫ
L – И D – ЭНАНТИОМЕРЫ ЦИС – И ТРАНС – ИЗОМЕРЫ
7
СПЕЦИФИЧНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ
2. |
РЕАКЦИОННАЯ (КАТАЛИТИЧЕСКАЯ) СПЕЦИФИЧНОСТЬ - способность |
|
ферментов катализировать реакции определенного типа: |
||
|
||
|
на один субстрат могут действовать разные ферменты. |
|
|
||
|
|
ГИДРОЛАЗА |
E1 |
E2 |
ОКСИДОРЕДУКТАЗА |
|
|
ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОКИСЛЕНИЕ |
ГИДРОЛИЗ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
E3 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
ИЗОМЕРАЗА |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H3PO4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИЗОМЕРИЗАЦИЯ |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИМЕННО ЭТА ОСОБЕННОСТЬ ПОЛОЖЕНА В ОСНОВУ КЛАССИФИКАЦИИ ФЕРМЕНТОВ
8
КЛАСИФИКАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ
1. |
ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ |
|
|
|
|
2. |
ТРАНСФЕРАЗЫ |
|
|
|
|
3. |
ГИДРОЛАЗЫ |
|
|
|
|
4. |
ЛИАЗЫ |
|
|
|
|
5. |
ИЗОМЕРАЗЫ |
|
|
|
|
6. |
ЛИГАЗЫ |
|
|
7. |
ТРАНСЛОКАЗЫ: катализируют перенос ионов или молекул через |
|
мембраны, сопряженный с другими реакциями (АТФ-синтаза) |
||
|
||
|
|
9
КАЖДЫЙ ФЕРМЕНТ ИМЕЕТ СВОЙ ШИФР
ПОДКЛАСС 1.1 – действуют на CH-OH группу доноров.
ПОДКЛАСС |
|
ПРЯДКОВЫЙ НОМЕР |
|
|
|
КФ: 1 . 1 . 1 . 1 - алкогольдегидрогеназа
КЛАСС ПОДПОДКЛАСС
ПОДПОДКЛАСС 1.1.1 – используют НАД+ или НАДФ+
ПОДКЛАСС 1.1 – действуют на CH-OH группу доноров.
ПОДКЛАСС |
|
ПРЯДКОВЫЙ НОМЕР |
|
|
|
КФ: 1 . 1 . 1 . 2 - алкогольдегидрогеназа (НАДФ+)
КЛАСС ПОДПОДКЛАСС
ПОДПОДКЛАСС 1.1.1 – используют НАД+ или НАДФ+
МЕХАНИЗМЫ ФЕРМЕНТАТИВНОГО |
10 |
КАТАЛИЗА И РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЙСТВИЯ |
|