Ферментативного катализа, его этапы.

Механизм действия ферментов. Основные черты

При ферментативном катализе фермент обратимо соединяется с субстратом, в результате образуется нестойкий ферментсубстратный комплекс (ES).

На первых этапах носит обратимый, а затем необратимый характер. Потом распадается на фермент и продукт реакции.

Е +S_<-------^{------------à} ES* ^--------à _Eр ^-------à _Е+ р

Так как ES существует, в течение конечного промежутка времени может быть и так, что все молекулы фермента связаны в ES (при условии, что концентрация субстрата высокая - субстрат в избытке) — говорят о максимальной скорости ферментативной реакции. Теория Фишера подразумевает жёсткое соответствие между активным центром и субстратом («ключ» - «замок»), т.е. каталитический центр заранее подготовлен к форме субстрата.

Теория Кошланда (теория индуцированного соответствия). Подразумевает гибкость каталитического центра, т.е. каталитически активная конформация фермента и субстрата может возникать в момент присоединения субстрата, до него геометрическое соответствие АЦ и субстрата приблизительное.

 

Гипотеза индуцированного соответствия предполагает между ферментом и субстратом

не только геометрического соответствия, но и электрическое.

Основные черты:

1. АЦ формируется из участков ППЦ и отдельных аминокислотных остатков. Субстрат соединяется с АЦ в нескольких точках, это обеспечивает высокую избирательность связывания (комплиментарность субстрата и АЦ) и ориентацию субстрата, необходимую для катализа.

2. АЦ составляет небольшую часть молекулы фермента, располагается в углублении
(нише) поверхности фермента. Ниша - гидрофобная. Субстрат, соединяясь с АЦ,
оказывается не в водной среде, а в специфическом окружении функциональных
групп АЦ.

3. В ходе присоединения субстрата и в ходе катализа происходят конформационные
изменения молекулы фермента и субстрата, до взаимодействия конформации
соответствуют лишь незначительно. Строгая комплиментарность возникает при
взаимодействии в результате изменения конформации (индуцированное
соответствие)

Конформационные изменения могут способствовать «растягиванию», разрыву связи или сближению молекул в реакциях синтеза, тем самым, ускоряя реакцию. Специфичность.

1. субстратная (структура АЦ комплиментарна только 1 субстрату) Пример: АЦ
фермента гистидаза комплиментарен гистидину и катализирует его превращения.

2. групповая (катализируют однотипные превращения сходных по строению
веществ). Пример: липаза гидролизует жиры с различными жирными кислотами.

3. стереоспецифичность (превращение лишь одного из стереоизомеров). Пример:
цис-изомер фумаровой кислоты - малеиновая кислота не может быть субстратом
для фумаразы.

Единица ферментативной активности (с. 157)

За единицу фермента принимают такое его количество, какое катализирует превращение

1 ммоль вещества за 1 мин.[1 Ед].

Удельная активность фермента — число единиц фермента на массу белка в мг. В образце.

Молярная активность указывает сколько молекул субстрата превращает 1 моль фермента

за 1 минуту (число оборотов).

Регуляция активности ферментов. Выделяют 4 типа регуляции:

1. Частичный протеолиз (Трипсиноген------àТрипсин)

4. Аллостерическая ( фосфофруктокиназа, изицитратдегидрогеназа)

«Ферменты - основа жизни» (Павлов)

В обмене веществ ферменты играют первостепенную роль. В основе заболеваний лежит изменение какой-либо ферментативной реакции, если ингибировать хотя бы 1 фермент наступает смерть.