Добавил:
ilirea@mail.ru Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Бх 3.doc
Скачиваний:
8
Добавлен:
21.08.2018
Размер:
69.63 Кб
Скачать

1. Аллостерические ферменты – это ферменты, располагающиеся в начале метаболического потока или на его узловых этапах и управляют этим метаболическим потоком.

Свойства аллостерических ферментов:

1) Являются олигомерами, состоящими из протомеров;

2) Имеют 2 центра: активный центр и центр аллостерической регуляции;

3) Имеют ось симметрии;

4) Протомеры изменяют свою структуру в пределах олигомеров;

5) Изменение конформации олигомеров ограничено локализациями отдельных протомеров.

Существует 2 вида веществ (эффекторы, которые оказывают на фермент двойное действие:

  1. активаторы

  2. ингибиторы

Аллостерический фермент имеет 2 центра аллостерической регуляции:

  1. центр аллостерической активации

  2. центр аллостерического ингибирования

При взамодействии аллостерического фермента с аллостерическим активатором резко возрастает степень сродства активного центра к субстрату. При взаимодействии аллостерического ингибитора с аллостерическим ферментом резко снижается степень сродства фермента к субстрату. Наличие двух центров в аллостерических ферментах доказывается путём технической денатурации в мягких условиях (под действием мочевины), следовательно, при этом аллостерический фермент теряет регуляторные свойства (они связаны с центрами аллостерической регуляции), но сохраняют каталитические свойства, связанные с активными центрами.

Механизм действия ферментов.

После установления химической природы фермента были подтверждены представления Михаэлиса и Ментен о том, что при энзиматическом катализе фермент соединяется с субстратом, образуя нестойкий промежуточный фермент-субстратный комплекс, который в конце реакции распадается с освобождением фермента и продукта реакции.

В 1913 году был выдвинут математический вариант ферментативного катализа, согласно которому этот процесс многостадиен.

Таким образом, фермент взаимодействует с субстратом согласно этим трём теориям:

1-й этап: происходит ориентация субстрата относительно субстратного центра фермента и его постепенное « причаливание » к « якорной» площадке.

2-й этап: жёсткая фиксация на « якорной» площадке и подгонка структур активного центра к структурам субстрата.

3-й этап: непосредственный катализ.

S -------- P + Q

0 ) S + E =====ES ===== E + P

подстадии 1) E + S =====ES

2)ES =====ES* (новая модификация субстрата)

3) ES*=====ES**

4) ES**======ES***

5) ES***=====EP

6) EP======E + P

Эта теория промежуточных соединений, согласно которой после образования ЕS-комплекса продолжает насыщаться субстратом до тех пор, пока субстрат не превратится в продукт, после чего происходит отщепление Е от образовавшегося из S продукта (Р).

В реакциях анаболизма А + В ----- АВ фермент может соединяться как с одним, так и с другим субстратом, или с обоими субстратами:

В реакциях катаболизма: АВ -------- А + В

  1. АВ + Е ------- АВЕ

  2. АВЕ ------- А + ВЕ АВ + Е ------ А + В + Е

  3. ВЕ ------- В + Е

В образовании фермент –субстратного комплекса учавствуют водородные связи, электростатические и гидрофобные взаимодействия, а также в ряде случаев ковалентные и координационные связи.

Следует отметить, что для каталитической активности фермента существенное значение имеет пространственная структура активного центра, в которой жёсткие участки а-спиралей чередуются гибкими, эластичными линейными отрядами, которые обеспечивают динамичность, пластичность, способность изменяться под действием субстрата, что и лежит в основе теории « индуцированного» соответствия. Причём для каталитического процесса существенное значение имеет не только пространственная комплементарность между ферментом и субстратом, но и наличие электростатического соответствия, обусловленного спариванием противоположно заряженных групп субстрата и активного центра фермента. С термодинамической точки зрения ферменты ускоряют химические реакции за счёт энергии активации.

В 1890 г. Эмиль Фишер предположил, что специфичность ферментов определяется точным соответствием формы фермента и субстрата. Такое предположение называется моделью «ключ-замок». Фермент соединяется с субстратом с образованием короткоживущего фермент-субстратного комплекса. Однако, хотя эта модель объясняет высокую специфичность ферментов, она не объясняет явления стабилизации переходного состояния, которое наблюдается на практике.

В 1958 г. Дениел Кошланд предложил модификацию модели «ключ-замок». Ферменты, в основном, — не жесткие, а гибкие молекулы. Активный центр фермента может изменить конформацию после связывания субстрата. Боковые группы аминокислот активного центра принимают такое положение, которое позволяет ферменту выполнить свою каталитическую функцию. В некоторых случаях молекула субстрата также меняет конформацию после связывания в активном центре. В отличие от модели «ключ-замок», модель индуцированного соответствия объясняет не только специфичность ферментов, но и стабилизацию переходного состояния. Эта модель получила название «рука-перчатка».

2. Энергия активации – энергия, необходимая для перевода всех молекул моля вещества в активное состояние при данной температуре, то есть энергия, которая необходима молекуле, чтобы преодолеть энергетический барьер. Фермент снижает энергию активации путём увеличения числа активированных молекул, которые становятся реакционноспособными на более низком энергетическом уровне, то есть снижается и энергетический барьер.

3. КИНЕТИКА ФЕРМЕНТАТИВНЫХ РЕАКЦИЙ.

Любая химическая реакция характеризуется константой термодинамического равновесия (Кр).

R +1 {C}{D}

А + В ==== C + D; Кр =------------ Кр = R+1/ R – 1

R – 1 {A}{B}

Величину, обратную константе равновесия (Кр), принято называть константой диссоциации фермент – субстратного комплекса (Кs).

R+1 {E} {S}

E + S ==== ES ; Ks = ------------ = R-1 / R+1

R-1 {ES}

Чем ниже Ks, тем выше сродство фермента к субстрату. При низкой концентрации субстрата зависимость скорости реакции от {S} является почти линейной и подчиняется кинетике 1-го порядка. Это означает, что скорость реакции S -------- P прямо пропорциональна {S} и определяется следующим уравнением:

V= R` {S}, где R` - константа скорости.

При высокой концентрации субстрата скорость реакции максимальна и становится постоянной, независящей от {S}.

Теория ферментативной кинетики.

R+1 R+2

E+S =====ES ------- E+P

R-1

Уравнение Михаэлиса-Ментена:

Vmax {S}

V= --------------

Ks + {S}

Отсюда видно, что при высокой {S} и низкой Ks V=Vmax (нулевой порядок); при низкой {S} – V=R`{S} (первый порядок). Однако уравнение Михаэлиса - Ментена не учитывает влияние на скорость ферментативного процеса продуктов реакции, поэтому его несколько усовершенствовали:

Km – константа Михаэлиса – это такая концентрация субстрата (моль/л), при которой скорость данной ферментативной реакции составляет половину от максимальной. Её определение необходимо для количественной оценки степени сродства фермента к субстрату. Чем ниже Km, тем выше степень сродства фермента к субстрату. Km – генетически детерминированная константа, является средством регуляции интенсивности метаболических процессов. В разных тканях ферменты имеют разные значения Km.

Лайнцивер и Бэри преобразовали предыдущее уравнение по методу двойных обратных величин. Исходя из того принципа, что если существует равенство между двумя какими-либо величинами, то и обратные величины также будут равны:

Соседние файлы в предмете Биохимия