Кинетика ферментативных реакций

I. Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата:

V_max – это такая V ферментативной реакции, при которой достигается полное насыщение фермента субстратом, т.е. когда все активные центры фермента связаны с субстратом.

K_M – константа Михаэлиса:

1) K_M численно равна концентрации субстрата, при которой скорость реакции равна ½ V_max.

2) K_M показывает сродство E к S. Чем меньше K_M, тем больше сродство и наоборот.

II. Зависимость скорости реакции от температуры:

При нагревании:

рвутся слабые связи в молекуле фермента (гидрофобные, ионные и водородные) => меняется конформация E => нарушается структура активного центра E => уменьшается активность E.

III. Зависимость скорости реакции от pH среды:

Оптимум pH – это такое значение pH, при котором E проявляет максимальную активность.

Для каждого E характерен довольно узкий интервал pH, при котором он активен:

При изменении pH среды в сторону от оптимума активность E уменьшается:

Причины:

изменяется ионизация ионогенных групп => рвутся ионные и некоторые водородные связи в молекуле фермента => меняется конформация E => нарушается структура активного центра E => уменьшается активность E.

Кофакторы ферментов и их роль в катализе.

Если фермент является сложным белком, то в его состав всегда входит небелковый компонент, который называется: Кофактор.

Белковая часть такого фермента называется: Апофермент.

А комплекс апофермента с кофактором получил название: Холофермент:

Апофермент + Кофактор Холофермент

Каталитическую активность в этом случае проявляет только Холофермент.

Кофакторы

Коферменты Ионы металлов

Роль ионов металлов в катализе:

1) участвует в присоединении субстрата (Mg²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺)

2) принимают участие в катализе (Zn²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺)

3) принимают участие в стабилизации третичной и четвертичной структуры фермента (K⁺, Ca²⁺, Zn²⁺)

4) активаторы ферментов (Ca²⁺)

Коферменты:

Органические вещества, предшественниками которых, как правило, являются витамины;

Принимают непосредственное участие в катализе, наряду с радикалами аминокислот.

Некоторые коферменты непрочно связаны с апоферментом (NAD⁺, NADP⁺, HS-KoA, H₄-фолат).

Есть коферменты, прочно связанные с апоферментом, т.е. представляют с собой простетическую группу (гем, FAD, FMN, биотин).

Примеры коферментов

Тиаминдифосфат (ТДФ):

Биотин (витамин H):

Кофермент A:

Классификация ферментов.

В основе классификации ферментов лежит тип катализируемой ими реакции.

Все ферменты делятся на 6 классов:

I. Оксидоредуктазы – катализируют окислительно-восстановительные реакции.

Основные подклассы:

Оксидазы

Гидроксилазы

3. Дегидрогеназы – катализируют реакции присоединения / отщепления атомов водорода (дегидрирования).

По типу кофермента различают:

1) NAD⁺ и NADP⁺ – зависимые дегидрогеназы (предшественник: витамин PP);

2) FAD и FMN – зависимые дегидрогеназы (предшественник: витамин B₂)

Коферменты NAD⁺, NADP⁺, FAD и FMN выполняют роль акцепторов атомов водорода.

Строение коферментов NAD⁺и NADP⁺:

+

+