- •Лекція №1. Предмет і завдання біохімії
- •Загальні уявлення про обмін речовин
- •Хімічний склад живого організму
- •Клітина – основа структури живих систем
- •Історія розвитку біохімії
- •Лекція № 2 Білкові речовини
- •Функції білків
- •Класифікація амінокислот
- •Властивості амінокислот
- •Кольорові реакції на амінокислоти
- •Методи визначення амінокислот
- •Будова білків
- •Фізико-хімічні властивості білків
- •Шляхи виділення та розділення білків
- •Методи визначення білка
- •Класифікація білків
- •Природні пептиди
- •Лекція № 3 Нуклеїнові кислоти
- •Властивості і будова днк
- •Будова і функції рнк
- •Нуклеозиди і нуклеотиди
- •Назви нуклеозидів та нуклеотидів
- •Лекція № 4 Вітаміни
- •Жиророзчинні вітаміни
- •1(138), 10(245) Вітаміни групи а (антиксерофтальмічний фактор).
- •Водорозчинні вітаміни
- •1(162), 10(277) Вітамін с (аскорбінова кислота)
- •Вітаміноподібні речовини
- •Антивітаміни, антиметаболіти, антибіотики
- •Лекція № 5 Вуглеводи
- •Моносахариди
- •10(216), 11Окремі представники моносахаридів
- •Дубильні речовини
- •Полісахариди
- •Лекція № 6 Ліпіди
- •Характеристика промислових жирів
- •Лекція № 7. Ферменти
- •Будова ферментів
- •Теорія ферментативного каталізу
- •Кінетика ферментативних реакцій
- •Властивості ферментів
- •Класифікація і номенклатура ферментів
- •Номенклатура ферментів
- •Класифікація ферментів
- •Характеристика окремих класів ферментів та їх промислове використання Оксидоредуктази
- •Трасферази
- •Гідролази
- •Ізомерази
- •Локалізація ферментів у клітині
- •Лекція № 8 Обмін речовин
- •Способи живлення організмів
- •Теорія біологічного окислення
- •Анаеробний розклад вуглеводів
- •Гліколіз
- •Види бродіння
- •2.Пропіоновокисле бродіння.
- •3.Маслянокисле бродіння
- •4.Ацетонобутилове бродіння.
- •5.Метановебродіння.
- •7.Спиртове бродіння.
- •Аеробний розклад вуглеводів
- •Енергетичний ефект повного розщеплення глюкози
- •Пентозний цикл (пентозофосфатний або гексозомонофосфатний шлях)
- •Гліоксилатний цикл
- •Фотосинтез
- •Біосинтез вуглеводів
- •Обмін ліпідів Розпад ліпідів
- •Окислення гліцерину
- •Окислення насичених жк
- •Енергетика -окислення жк
- •Α-окислення жк
- •Біосинтез ліпідів Біосинтез гліцерину
- •Біосинтез жк
- •Біосинтез тригліцеридів
- •Зміна жирів при зберіганні
- •Основні перетворення ліпідів
- •Обмін нуклеїнових кислот Розпад нк
- •Синтез нк
- •Обмін білків Розпад білків
- •Перетворення амінокислот
- •Нейтралізація і виведення аміаку з організму
- •Орнітиновий цикл
- •Біосинтез амінокислот
- •Біосинтез білків
- •Взаємозв’язок процесів обміну речовин у живому організмі
- •Література
Теорія ферментативного каталізу
2(195), 1(107) Уявімо собі суміш бензину та кисню. Реакція між ними з термодинамічної точки зору можлива, але вона не піде без витрати деякої кількості енергії, що поступить, наприклад, у вигляді іскри. Енергія, необхідна для того, щоб заставити субстрати вступити в реакцію, тобто необхідна для переведення молекул в активований стан, називається енергією активації. Чим більша необхідна енергія активації, тим нижче швидкість реакції при даній температурі.
Ферменти, діючи як каталізатори, знижують енергію активації, яка потрібна для того, щоб могла пройти реакція, шляхом збільшення числа активованих молекул, які стають реакційноздатними на більш низькому енергетичному рівні. Вони підвищують загальну швидкість реакції, не змінюючи в значній мірі температуру, при якій ця реакція протікає.
S - початковий субстрат; Р - продукт; Енф - енергія активації неферментативної реакції; Еф - енергія активації ферментативної реакції; G - стандартна зміна вільної енергії.
1(105) Після встановлення хімічної природи ферментів підтвердилось уявлення, висунуте більше 70 років тому Міхаєлісом Л. та Ментен М., про те, що при ензиматичному каталізі фермент (Е) з’єднується (в принципі оборотно) із субстратом (S), утворюючи нестійкий проміжний фермент-субстратний комплекс (ES), який піддається перетворенню (активації) в один або декілька активованих комплексів, який після реакції розпадається із звільненням ферменту (Е) та продуктів реакції (Р).
1 2 3
Е+ S ЕS ЕS* Е + Р
В утворенні фермент-субстратних комплексів беруть участь водневі зв’язки, електростатичні та гідрофобні взаємодії, а також в ряді випадків ковалентні зв’язки.
10(179), 3(59) Найшвидше реакція відбувається на першому етапі. Низька енергія активації свідчить про те, що в первинному комплексі фермент і субстрат зв’язуються за рахунок слабких типів зв’язку. На другому етапі перетворення молекули субстрату відбувається з розривом і утворенням ковалентних зв’язків. На цьому етапі фермент змінює молекулу субстрату так, що міцність окремих хімічних зв’язків зменшується. В результаті чого знижується енергія активації і реакція відбувається з великою швидкістю.
Отже, фермент знижує бар’єр активації реакції, ділячи її на ряд проміжних етапів, кожний з яких не зустрічає енергетичних перешкод. Основна роль у механізмі ферментативного каталізу належить фермент-субстратним комплексам.
Фішер в 1890 р. запропонував теорію, згідно якої для того, щоб відбулась ферментативна реакція, необхідно, щоб мала місце відповідність форми молекули ферменту формі молекули субстрату. Цю гіпотезу називають гіпотезою “ключа і замка”: субстрат порівнюється в ній з ключем, який повинен точно підходити по формі до “замку”, тобто до ферменту.
Нову інтерпретацію цієї гіпотези запропонував у 1959 р. Кошланд. На основі даних, що дозволяють вважати активні центри фізично більш пластичними, він вважав, що можлива динамічна взаємодія між ферментом і субстратом. Згідно цьому уявленню, субстрат, з’єднуючись з ферментом, викликає і якість зміну в структурі останнього. Амінокислотні залишки, що складають активний центр, приймають певну форму, яка дає можливість ферменту найбільш ефективно виконати свою функцію. Цю гіпотезу називають гіпотезою індукованої відповідності або “руки і перчатки”. Аналогією може слугувати перчатка, яка при одяганні на руку змінює свою форму.
Вчення про швидкість ферментативних реакцій та її залежність від різних факторів вивчає ферментативна кінетика.