ФЕРМЕНТЫФЕРМЕНТЫ

Кинетика ферментативных Кинетика ферментативных реакций.реакций.

Регуляция активности Регуляция активности ферментов.ферментов.

Кинетика ферментативных Кинетика ферментативных реакцийреакций

Влияние концентрации фермента на скорость ферментативной реакции

Влияние концентрации субстрата на скорость

ферментативной реакцииУравне�ние

Михаэ́�лиса—Ме�нтен 

Константа Михаэ́лиса (Кm) - равна той концентрации субстрата [S] при которой скорость реакции достигает половины Vmax

График Лайнуивера-Бэ́рка

уравнение Лайнуивера–Бэ́рка

График Иди-Хофсти

Кинетика ферментативных Кинетика ферментативных реакцийреакций

Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры

Зависимость скорости ферментативной реакции от рН среды

Регуляция активности ферментовРегуляция активности ферментов

Активаторы – вещества, которые увеличивают скорость ферментативной реакции.

1.Субстраты и коферменты,2.Ионы металлов,3.Частичный протеолиз. Некоторые ферменты синтезируются первоначально неактивными и лишь после секреции из клетки переходят в активную форму. Неактивный предшественник называется проферментом. Активация профермента включает модификацию первичной структуры с одновременным изменением конформации,

1.Модификация молекулы фермента, путем фосфорилирования,2.Аллостерические активаторы.

Активация Ингибирование

Na+, K+,Mg2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+, Mn2+

Пепсиноген Пепсин

Ингибиторы (I) – вещества, которые замедляют скорость ферментативной реакции.

ИнгибированиеИнгибирование

Виды ингибирования:1.Обратимое ингибирование,2.Необратимое ингибирование.

1.Конкурентное,2.Неконкурентное,3.Бесконкурентное,4.Субстратное,5.Аллостерическое.

По механизму выделяют основные типы ингибирования :

Конкурентное ингибированиеКонкурентное ингибирование

- Ингибитор по химической структуре похож на субстрат:

- Ингибитор конкурирует с субстратом за связывание с активным центром фермента,

[I] > [S] E + I EI[S] > [I] E + S ES E + P

Сукцинатдегидрогеназа

Сульфаниламиды – э́то структурные аналоги парааминобензойной кислоты, из которой в клетке микроорганизма синтезируется кофермент, участвующий в синтезе нуклеиновых кислот. Нарушение синтеза нуклеиновых кислот приводит к гибели микроорганизмов.

Антиметаболиты – структурные аналоги метаболитов, которые могут конкурировать с ними за фермент.

Конкурентный ингибитор ацетилхолинэ́стеразы Прозерин– ингибирует активность ацетилхолинэ́стеразы, вызывает накопление ацетилхолина.Миастения, параличи, атония кишечника и др.

Неконкурентное ингибированиеНеконкурентное ингибирование

• Ингибитор не имеет структурного сходства с субстратом,

• Фермент - ингибиторный комплекс присоединяет субстрат, но каталитического превращение субстрата не происходит.

Примеры неконкурентных ингибиторов – фосфорорганические соединения, цианиды,

ионы тяжелых металлов.

В медицине применяют: • Необратимые конкурентные ингибиторы ацетилхолинестеразы – Фосфакол, армин, пирофос,• Препараты Hg, Bi, As – неконкурентные ингибиторы ферментов болезнетворных бактерий,

Бесконкурентное ингибированиеБесконкурентное ингибирование

Ингибитор взаимодействует с ферментом в составе фермент-субстратного комплекса и препятствует его распаду.

При отравлении тяжелыми металлами применяют реактиваторы вещества, которые связывают ингибиторы - цистеин, унитиол, лимонная кислота и др.

Аллостерическое ингибированиеАллостерическое ингибирование

Ингибитор взаимодействует с аллостерическим центром фермента, изменяет конформацию фермента, что мешает работе активного центра фермента. Примеры: кофакторы, гормоны, ионы металлов, иногда субстраты.

Взаимодействие аллостерического фермента с субстратом и э́ффекторами

субстрат ингибитор

Аллостерический центр

Аллостерический центрАктивный центр

Активный центр

Аллостерические ферменты играют ключевую роль в метаболизме. Они регулируют работу системы ферментов.

В клетке работа фермента не индивидуальна, а тесно связана с другими ферментами. Из отдельных ферментов формируются полиферментные системы, в которых продукт первой ферментативной реакции является субстратом для второго фермента. Некоторые ферменты могут объединяться в мультиферментные комплексы.

АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВАКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВАктивность фермента выражают в международных единицах активности:1 МЕ – количество фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоль субстрата в продукт за 1 минуту.

Удельная активность – число МЕ на 1 г ткани. Отображает степень очистки фермента.

Активность в каталах (кат): 1 кат — э́то количество фермента, которое превращает 1 моль субстрата за 1 с.

1 кат = 6·10 МЕ.

Рекомендовано, кроме того, измерять активность фермента при температуре 25°С, оптимуме рН и концентрации субстрата, превышающей концентрацию насыщения.

7

МНОЖЕСТВЕННЫЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ФОРМЫ МНОЖЕСТВЕННЫЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ФОРМЫ ФЕРМЕНТОВФЕРМЕНТОВ

ИЗОФЕРМЕНТЫИЗОФЕРМЕНТЫИзоферменты, или изоэ́нзимы,– э́то формы одного и того же фермента, которые находятся в различных тканях, катализируют одну и ту же реакцию, но отличаются друг от друга по физическим и химическим свойствам.

Изоферментные формы лактатдегидрогеназы

Печень

Скелетные мышцы

Лейкоциты

Мозг

Эритроциты

Почки

Сердце

Изучение появления изоферментов лактатдегидрогеназы (ЛДГ) (и ряда других ферментов) в сыворотке крови важно для дифференциальной диагностики поражений органов и тканей. По изменению содержания изоферментов в сыворотке крови можно судить как о месте патологического процесса, так и о степени поражения органа или ткани.

ИММОБИЛИЗИРОВАННЫЕ ФЕРМЕНТЫИММОБИЛИЗИРОВАННЫЕ ФЕРМЕНТЫ Иммобилизация фермента – прикрепление молекулы фермента к носителям, нерастворимым в воде. Преимущества:1.Увеличение стабильности,2.Многократное использование,3.Целенаправленное изменение свойств,4.Облегчение регуляции.

Иммобилизованные ферменты находят широкое применение в аналитической практике и биохимической технологии.

Требования к носителям:- Высокая химическая стойкость,- Высокая прочность,- Высокая пористость,- Возможность получения в удобном виде (гранулы, листы

и тд.),- Невысокая стоимость.

Природные липиды – компоненты биомембран – в виде слоя ни силикагеле, часто применяются в качестве носителей.

ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ В МЕДИЦИНЕПРИМЕНЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ В МЕДИЦИНЕ

1. Лечение заболеваний желудочно-кишечного тракта (пепсин, липаза, амилаза),

2. Применение ферментов при лечении гнойных ран (трипсин, химотрипсин),

3. Для рассасывания рубцов (гиалуронидаза),4. Для лечения вирусных заболеваний

(дезоксирибонуклеазу),5. Для лечения тромбозов и тромбофлебитов

(стрептодеказа и др.),6. Лечение некоторых форм лейкоза - аспарагиназа

Применение ингибиторов ферментов.Применение ингибиторов ферментов.

Естественные ингибиторы протеиназ нашли применение в терапии острых панкреатитов, артритов, аллергических заболеваний, при которых отмечается активация протеолиза и фибринолиза, сопровождающаяся образованием вазоактивных кининов.

Ферментативные процессы являются основой многих производств: хлебопечения, виноделия, пивоварения, сыроделия, производства спирта, чая, уксуса.