close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

02. Ферменти. Регуляція активності

код для вставкиСкачать
ФЕРМЕНТИ: РЕГУЛЯЦІЯ АКТИВНОСТІ,
ВИКОРИСТАННЯ В МЕДИЦИНІ
Кінетика ферментативних реакцій
Вплив концентрації субстрату на
швидкість реакції
Швидкість каталізу
- При фіксованій концентрації ферменту
початкова швидкість реакції є лінійно
пропорційною до концентрації субстрату,
якщо остання є малою, але не залежить від
концентрації субстрату, якщо вона є великою
- Швидкість реакції зростає лінійно при
збільшенні концентрації субстрату і потім
припиняється при насиченні ферменту
Michaelis і Menten – першими дослідили кінетику
реакцій (1913)
Під час реакції молекула ферменту, E, і молекула
субстрату, S, формують проміжний ферментсубстратний (ES) комплекс
E + S
k1
k-1
ES
k2
k-2
E + P
k1, k-1, k2 – константи швидкості – вказують
на швидкість або ефективність реакції
Рівняння Michaelis-Menten
Vmax[S]
vo =
Km + [S]
Km – константа Michaelis;
Vo – початкова швидкість, [S];
Vmax – максимальна швидкість
Вплив концентрації ферменту на
швидкість реакції
При достатній
концентрації
субстрату чим
вища
концентрація
ферменту, тим
вища швидкість
реакції
Інгібування Ферментів
Різні хімічні агенти (метаболіти, аналоги
субстратів, токсини, лікарські засоби, метали і
ін.) можуть інгібувати активність ферментів
Інгібітор – зв’язується з ферментом і
попереджає формування комплекса ЕS або
його розщеплення до E + P
Зворотні і незворотні інгібітори
Зворотні інігібітори – після зв’язування з ферментом
(утворення EI комплексу) швидко дисоціює
Фермент пригнічений тільки коли зв’язаний з
інгібітором
EI комплекс утримується разом за допомогою
слабких нековалентних зв’язків
Три типи зворотнього інгібування:
Конкурентне, Неконкурентне, Безконкурентне
Зворотнє інгібування
Конкурентне гальмування
•Інгібітор за структурою подібний до субстрату, тому
зв’язується з тим самим активним центром
•Фермент не може розрізнити інгібітор і субстрат
•Приєднання інгібітора до активного центру
попереджує зв’язування субстрату
•Конкурентний інгібітор знижує швидкість каталізу
зменшуючи кількість молекул ферменту, зв’язаних із
субстратом
•Інгібітор може бути витіснений з активного центру
шляхом збільшеня концентрації субстрату
Конкурентне гальмування
Бензамідин
конкурує з
аргініном за
зв’язування з
трипсином
Неконкурентне гальмування
• Інгібітор приєднується не до активного центру, а до
іншої ділянки ферменту
• Інгібітор і субстрат можуть зв’язуватися з ферментом в
один і той же час
•Інгібітор може зв’язуватися як з ферментом (EI) , так і з
фермент-субстратним комплексом (ESI)
•Інгібітор не може бути витіснений шляхом збільшення
концентрації субстрату
Безконкурентне гальмування
• Інгібітор приєднується до ES але не до
вільного E
• Зустрічаться тільки в мультисубстратних
реакціях
Незворотнє Інгібування
дуже повільна дисоціація EI комплекса
Міцно зв’язуються ковалентними зв’язками
з ферментом
Незворотні інгібітори
•інгібітори специфічні до груп амінокислотних
залишків
•аналоги субстратів
•суїцидні інгібітори
Інгібітори специфічні до груп
амінокислотних залишків
–реагують зі специфічними R групами амінокислот
Аналоги субстратів
–структурно подібні до субстрату фермента
-ковалентно модифікують активний центр
Суїцидні інгібітори
•Інгібітор зв’язується як субстрат і спочатку
ініціює нормальний каталітичний механізм
•Потім утворюються хімічно реактивні
сполуки, що інактивують фермент
ковалентною модифікацію
•”Суїцидний” тому що фермент сам бере
участь в своєму інактивуванні
Фермент моноамінооксидаза вимагає кофермента ФАД
Регуляція Активності
Ферментів
Методи регуляції активності
ферментів
•
•
•
•
Аллостерична регуляція
Зворотня ковалентна модифікація
Ізоферменти
Протеолітична активація
Аллостеричні ферменти
Аллостеричні ферменти мають спеціальну
регуляторну ділянку (аллостеричний центр), яка
просторово відмежована від активного центру
Містять більше, ніж один поліпептидний ланцюг
(мають четвертинну структуру).
Аллостеричні модулятори
-зв’язуються нековалентно з аллостеричним
центром
-регулюють активність фермента змінюючи його
конформацію
2 типи аллостеричних модуляторів
• Негативні модулятори (інгібітори)
–зв’язуються з аллостеричним центром і
інгібують активність фермента;
–зазвичай є кінцевими продуктами
біохімічних шляхів – зворотній негативний
зв’язок
• Позитивні модулятори (активатори)
–зв’язуються з аллостеричним центром і
стимулюють активність фермента;
–зазвичай є субстратом реакції – зворотній
позитивний зв’язок
Приклад аллостеричного фермента –
фосфофруктокіназа-1 (ФФК-1)
• Каталізує реакцію гліколізу на початку
процесу
• Фосфоенолпіруват, проміжна сполука з кінця
гліколізу, є аллостеричним інгібітором ФФК-1
PEP
Регуляція активності ферментів
шляхом ковалентної модифікації
Ковалентне приєднання молекули до
амінокислотного залишку фермента може
модифікувати активність останнього
Типи ковалентної модифікації:
-фосфорилювання;
-ацетилювання;
-карбоксилювання і ін.
Фосфорилювання
Реакція дефосфорилювання
Як правило, фосфорильовані
ферменти є більш активні
Ферменти, відповідальні за
фосфорилювання - протеїнкінази
Ферменти, відповідальні за
дефосфорилювання – фосфатази
Ізоферменти
множинні форми фермента, які відрізняються
амінокислотною послідовністю, але
каталізують ту ж саму реакцію
Ізоферменти можуть відрізнятися:
кінетикою,
регуляторними властивостями,
коензимом,
поширенням в клітині і тканинах
Ізоферменти кодуються різними генами
Приклад: лактатдегідрогеназа (ЛДГ)
Лактат + НАД+
піруват + НАДН + H+
– tetramer (4 субодиниці) –складається з двох типів
поліпептидних ланцюгів, М і Н
Є 5 ізоферментів ЛДГ:
H4 – в серці
HM3
H2M2
H3M
M4 – в печінці, м’язах
Ізоферменти – важливі для діагностики різних хвороб
Протеолітична активація
• Багато ферментів синтезуються як неактивні
попередники (зимогени) і активуються протеолітичним
розщепленням
Приклади специфічного протеолізу
•Ферменти травлення
–синтезуються як зимогени в шлунку і
підшлунковій залозі
•Ферменти згортання крові
–каскад протеолітичної активації
•Деякі білкові гормони
–проінсулін в інсулін шляхом видалення пептиду
Поліферментні комплекси і
поліфункціональні ферменти
• Поліферментні комплекси - різні ферменти,
що каталізують послідовні реакції одного
процесу і простоово розміщуються в одному
місці
-продукт однієї реакції переноситься прямо на
активний центр наступного ферменту
-значно підвищується швидкість реакції
• Поліфункціональні ферменти – в залежності від
умов один фермент може мати різні (часом
протилежні) активності
Документ
Категория
Презентации по химии
Просмотров
138
Размер файла
4 910 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа