Единицы активности ферментов
Тема 3. Ферменты
Лекция 5. Ферменты
Общие представления о катализе (энергетическая диаграмма реакции, переходное состояние, энергия активации). Механизмы катализа. Зависимость активности ферментов от температуры и рН среды. Единицы активности ферментов. Специфичность действия ферментов.
2. Кофакторы и коферменты. Ингибирование активности ферментов: обратимое, необратимое, конкурентное, неконкурентное. Регуляция скоростей синтеза и распада ферментов. Индукция и репрессия синтеза ферментов.
3. Компартментация ферментов. Аллостерическая регуляция. Ингибирование по принципу обратной связи. Ковалентная модификация ферментов: ограниченный протеолиз проферментов, фосфорилирование и дефосфорилирование.
Классификация и номенклатура ферментов. Изоферменты. Органоспецифические ферменты. Энзимодиагностика и энзимотерапия. Ингибиторы ферментов как лекарственные препараты. Наследственные энзимопатии.
Практическое значение анализа изоферментных спектров в крови (ЛДГ, КК и др.). Применение ферментов как аналитических реагентов при лабораторной диагностике.
Краткое содержание | Конспект | |
1. Общие представления о катализе (энергетическая диаграмма реакции, переходное состояние, энергия активации). Механизмы катализа. Зависимость активности ферментов от температуры и рН среды. Единицы активности ферментов. Специфичность действия ферментов | ||
Ферменты являются белковыми катализаторами биохимических реакций, т.е. они являются реакционно-специфическими катализаторами. Схема процесса катализа: Е + S ↔ ES ↔ EP → E + P Свойства ферментов:1.Специфичность. 2.Каталитическая эффективность. 3. Лабильность ферментов. 4. Способность ферментов к регуляции. 5. Высокий коэффициент полезного действия (100 %). Строение активного центра фермента:
Этапы ферментативного катализа: |
Энергия активации
Энергией активации называют дополнительное количество кинетической энергии, необходимое молекулам вещества, чтобы они вступили в реакцию.
Разницу энергий между исходным реагентом и конечными продуктами называют изменением свободной энергии реакции(ΔG).
Зависимость скорости ферментативной реакции (V) от концентрации фермента: | ![]() |
Зависимость скорости ферментативной реакции (V) от температуры: | ![]() |
Зависимость скорости ферментативной реакции (V) от рН среды: | ![]() |
Единицы активности ферментов
Количество фермента часто невозможно определить в абсолютных величинах, поэтому на практике пользуются условными величинами, характеризующими активность фермента: одна международная единица активности (МЕ) соответствует такому количеству фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоль субстрата за 1 мин при оптимальных условиях проведения ферментативной реакции.
В 1973 г. была принята новая единица активности ферментов: 1 кат (кат), соответствующий такому количеству катализатора, которое превращает 1 моль субстрата за 1 с. Количество каталов определяю по формуле:
В медицинской и фармацевтической практике для оценки активности ферментов часто используют международные единицы активности – МЕ.
Для оценки количества молекул фермента среди других белков данной ткани определяют удельную активность (уд.ак.) фермента, численно равную количеству единиц активности фермента (nМЕ) в образце ткани, делённому на массу (мг) белка в этой ткани:
Специфичность ферментов: субстратная, каталитическая.
Субстратная специфичность
Субстратная специфичность – это способность каждого фермента взаимодействовать лишь с одним или несколькими определёнными субстратами. Выделяют три вида субстратной специфичности: 1. Абсолютная. 2. Групповая. 3. Стереоспецифичность.
1. Абсолютная субстратная специфичность:
2. Групповая субстратная специфичность:
3. В организме человека наблюдается специфичность ферментов к следующим стереоизомерам: 1) к D-сахарам; 2) цис-транс-изомерам; 3) к L-аминокислотам; 4) к α- и β-гликозидным связям.
Стереоспецифичность к D-сахарам:
Каталитическая специфичность
Фермент катализирует превращение присоединённого субстрата по одному из возможных путей его превращения. Это свойство обеспечивается строением каталитического центра фермента и называется каталитической специфичностью, или специфичностью пути превращения субстрата:
Относительные размеры молекулы фермента (мол. масса 100 000, диаметр 7 нм) и типичной молекулы субстрата (мол. масса 250, длина 0,8 нм). Активный центр занимает лишь незначительную часть поверхности молекулы фермента. Для сравнения показана также молекула воды. | ![]() |
Функциональная значимость отдельных участков активного центра фермента: | ![]() |
I– этап сближения и ориентации субстрата относительно активного центра фермента;
II – образование фермент-субстратного комплекса (ES) в результате индуцированного соответствия;
III – деформация субстрата и образование нестабильного комплекса фермент0продукт (ЕР);
IV – распад комплекса (ЕР) с высвобождением продуктов реакции из активного центра фермента и освобождением фермента.
Изменение свободной энергии в ходе химической реакции, некатализируемой и катализируемой ферментами: | ![]() |
Структура (А) и химическое строение (Б) коферментов FMN (ФМН) и FAD (ФАД): | ![]() |
Структура (А) и химическое строение (Б) коферментов NAD+ (НАД) и NADP+ (НАДФ): → Роль коферментов: ![]() | ![]() |
Ингибирование ферментативной активности:
1. Обратимое (конкурентное, неконкурентное, бесконкурентное).
Необратимое.
Схема конкурентного ингибирования активности фермента:
Схема неконкурентного ингибирования активности фермента:
Необратимое ингибирование
Механизм действия ионов ртути как необратимого ингибитора:
Наши рекомендации