Материал: Biokhimia_v_risunkakh

IX. Механизм дейcтвия ферментов

В классическиех работах Михаэлиса и Ментен процесс ферментативного катализа делится на три стадии:

•1  . Диффузия субстрата к ферменту и образование ЕS-комплекса, проходит быстро и обратимо.При этом реализуется точное пространственное, геометрическое,

электростатическое соответствие (комплиментарность) между активным центром фермента и субстратом.

•2  . Преобразование первичного ES-комплекса в активированные ЕS*- проходит медленно, идет расшатывание связей субстрата с помощью функциональных групп

фермента. При этом снижается энергия активации реакции.

•3  . Отделение продуктов реакции от активного центра и диффузия их в среду. Фермент при этом не входит в состав конечных продуктов реакции.

  Эффективность ферментативного катализа объясняется следующими молекулярными эффектами:

  Ориентация реагентов

Субстрат соединяется с ферментом по меньшей мере в трех точках (трехточечнпя фиксация), что обуславливает высокую избирательность (комплиментарность) связывания и ориентацию субстрата и это обеспечивает увеличение скорости реакции в сотни и тысячи раз (что невозможно при беспорядочных взаимодействиях).

  Напряжение и деформация

При связывании с активным центром молекула субстрата деформируется, напрягается, места деформации легче разрываются.

  Кислотно-основный катализ

Ферменты, будучи белками, имеют в активном центре и кислые и основные группы, поэтому могут быть как донорами, так и акцепторами протонов, что невозможно для неорганических катализаторов. Это облегчает перестройку и разрыв связей в субстрате (так, например, функционирует остаток аминокислоты гистидина в активном центре , при его блокировании фермент теряет активность).

  Ковалентный катализ

Ферменты могут иметь в активном центре группы, способные образовывать

XI. Регуляция активности ферментов

Об активности фермента судят по скорости расходования субстрата или скорости накопления продукта.

Активность фермента определяют в стандартных условиях:

•  температура - 25 С;

•  рH - оптимальное значение;

•  насыщающая концентрация субстрата (скорость равна максимальной);

•  сложный фермент должен быт насыщен кофактором.

Международная единица активности фермента - такое количество фермента, которое превращает 1 микромоль (мкмоль) субстрата за 1 мин в стандартных условиях.

Удельная активность - равна числу единиц фермента в образце, деленному на массу белка в этом образце - в мкмоль/мин.мг белка

Катал (кат) количество фермента. способное превратить 1 моль субстрата в 1 с в стандартных условиях.

Факторы, влияющие на активность ферментов:

•  температура

•  рH среды

•  концентрация фермента

•  концентрация субстрата

•  наличие активаторов или ингибиторов

Таким образом, ферменты относятся к катализаторам с регулируемой активностью, что очень важно для поддержания гомеостаза.

XII. Активация ферментов

1. Аллостерическая регуляция.

Многие ферменты являются аллостерическими. т.е.регуляторными. Кроме активного центра они имеют аллостерический центр , находящийся в другом месте молекулы фермента. Такие ферменты построены, как правило, из нескольких субъединиц, т.е.

имеют четвертичную структуру, при этом одна субъединица имеет активный центр. а другая - аллостерический, служащий для связывания низкомолекулярных веществ – аллостерических эффекторов. Структура эффектора должна быть комплиментарной структуре аллостерического центра (так же, как структура субстрата комплиментарна активному центру фермента).

Аллостерические эффекторы могут быть как активаторами, так и ингибиторами. При присоединении аллостерического эффектора к регуляторной субъединице

происходит изменение ее конформации, что вызывает конформационные изменения и в каталитической субъединице, вследствие чего активный центр становится либо более