Ферменты

Содержание

Слайд 2

«О ферментах как и о людях судят по их поведению» Академик

«О ферментах как и о людях судят по их поведению» Академик

В.А.Энгельгарт

Фермент (от лат. fermentatio – брожение)
Энзим (от греч. en zyme – в дрожжах)
1814 г. – Кирхгоф (Санкт-Петербург) – превращение крахмала в мальтозу под действием экстрактов из ячменя (амилаза)
1860 г. – Л.Пастер (Париж) – исследование брожения с участием дрожжей
1872 г. – М.Манассеина в лаборатории проф. Вайснера (Вена) – опыты по спиртовому брожению в бесклеточном экстракте дрожжей
1897 г. – Э.Бюхнер (Германия) – опыты по спиртовому брожению в отсутствие клеток, за которые ему в 1907 году вручена Нобелевская премия

Слайд 3

Скорость химической реакции зависит от концентрации реагентов от энергии активации

Скорость химической реакции зависит

от концентрации реагентов
от энергии активации

Слайд 4

Связь между энергией молекул и температурой

Связь между энергией молекул и температурой

Слайд 5

Слайд 6

Свойства катализаторов Катализатор не вызывает, а лишь УСКОРЯЕТ химическую реакцию Катализатор

Свойства катализаторов

Катализатор не вызывает, а лишь УСКОРЯЕТ химическую реакцию
Катализатор не влияет

на величину энергетического итога реакции
В обратимых реакциях в присутствии катализатора ускоряется как прямая, так и обратная реакции
(с.110)
Слайд 7

Свойства ферментов как биокатализаторов Высокая эффективность Специфичность действия Субстратная специфичность Зависимость

Свойства ферментов как биокатализаторов

Высокая эффективность
Специфичность действия
Субстратная специфичность
Зависимость от температуры
Зависимость от

рН среды
Чувствительность к ионному составу среды
Чувствительность к действию лигандов (активаторов и ингибиторов)
(с.110)
Слайд 8

Эффективность биокатализа H2O2 H2O + O2 Спонтанно k = 10-6 c-1

Эффективность биокатализа

H2O2 H2O + O2
Спонтанно k = 10-6 c-1
Катализатор FeCl2 (k

= 6x10-2 c-1)
Фермент каталаза (k = 7x106 c-1)
При равных (в молярном выражении)
концентрациях соли и фермента
Слайд 9

Специфичность действия ферментов Способность ферментов катализировать превращение субстрата в химической реакции

Специфичность действия ферментов

Способность ферментов катализировать превращение субстрата в химической реакции определенного

типа называется специфичностью действия. Современная классификация и номенклатура ферментов основана на делении ферментов на группы по специфичности их действия.
Слайд 10

Классификация ферментов 1 класс – Оксидоредуктазы 2 класс – Трансферазы 3

Классификация ферментов

1 класс – Оксидоредуктазы
2 класс – Трансферазы
3 класс – Гидролазы
4

класс – Лиазы
5 класс – Изомеразы
6 класс – Лигазы (Синтетазы)
Слайд 11

Субстратная специфичность ферментов Относительная (групповая) субстратная специфичность – это способность фермента

Субстратная специфичность ферментов

Относительная (групповая) субстратная специфичность – это способность фермента катализировать

превращение похожих по строению субстратов. (вариант – стереоспецифичность)
Абсолютная субстратная специфичность – способность фермента катализировать превращение единственного субстрата
Слайд 12

Активный центр фермента состоит из двух функционально различных участков: 1) Адсорбционный

Активный центр фермента состоит из двух функционально различных участков: 1) Адсорбционный участок

(центр) – для ориентированной сорбции молекулы субстрата на поверхности молекулы фермента. 2) Каталитический участок (центр) – отвечает за реакцию катализа, т.е. за химическое преобразование субстрата, связавшегося с боковыми радикалами аминокислот, входящих в состав активного центра.
Слайд 13

Строение активного центра ферментов Трипсин и трипсиноподобные сериновые протеазы. Части активного

Строение активного центра ферментов

Трипсин и трипсиноподобные сериновые протеазы.
Части активного центра:

Каталитический центр
Ser195 (оранжевый),
His57 (синий)
Asp102 (малиновый)
Адсорбционный (субстрат-связывающий) центр:
NH-группы, образующие оксианионовую дыру (зеленый),
неспецифическая субстрат-связывающая площадка (голубой),
группы, выстилающие специфический субстрат-связывающий карман (желтый).
Слайд 14

Соответствие субстрата активному центру фермента

Соответствие субстрата активному центру фермента

Слайд 15

Переходное состояние (образование комплекса ES)

Переходное состояние (образование комплекса ES)

Слайд 16

Промежуточный комплекс ES’ (I) и освобождение продукта (C-пептида)

Промежуточный комплекс ES’ (I) и освобождение продукта (C-пептида)

Слайд 17

Промежуточный комплекс ES’ (II)

Промежуточный комплекс ES’ (II)

Слайд 18

Промежуточный комплекс ES’ (III)

Промежуточный комплекс ES’ (III)

Слайд 19

Освобождение продукта (N-пептида)

Освобождение продукта (N-пептида)

Слайд 20

Зависимость активности фермента от температуры (с.111)

Зависимость активности фермента от температуры

(с.111)

Слайд 21

Зависимость активности ферментов от рН среды (с.112)

Зависимость активности ферментов от рН среды

(с.112)

Слайд 22

Зависимость активности ферментов от ионного состава среды Влияние растворенных в среде

Зависимость активности ферментов от ионного состава среды

Влияние растворенных в среде

электролитов на активность ферментов – двоякое:
Ионная сила раствора оказывает влияние на коллоидоустойчивость белков-ферментов
Некоторые ионы являются кофакторами ферментов
Слайд 23

Зависимость активности ферментов от ионного состава среды Активация фермента НАД-киназы ионами магния и марганца

Зависимость активности ферментов от ионного состава среды

Активация фермента НАД-киназы ионами магния

и марганца
Слайд 24

Кофакторы ферментов Кофакторами ферментов принято называть неорганические ионы, необходимые для выполнения

Кофакторы ферментов

Кофакторами ферментов принято называть неорганические ионы, необходимые для выполнения ферментами

своей функции (например, ионы Mg++, Zn++, Mn++, Cu++ и др.)
Слайд 25

Коферменты Низкомолекулярные небелковые органические соединения, необходимые для выполнения ферментами своих функций

Коферменты

Низкомолекулярные небелковые органические соединения, необходимые для выполнения ферментами своих функций
Коферменты участвуют

в реакциях:
переноса электронов
перенос химических групп
Слайд 26

Многие коферменты образуются из витаминов НАД и НАДФ – из витамина

Многие коферменты образуются из витаминов

НАД и НАДФ – из витамина РР
ТГФК

– из фолиевой кислоты (Вс)
HS-КоА – из витамина B3
Слайд 27

Простетические группы Это небелковые органические соединения, прочно связанные с молекулой сложного

Простетические группы

Это небелковые органические соединения, прочно связанные с молекулой сложного

белка.
Некоторые простетические группы сложных белков ферментов обладают коферментными функциями (гем, ФАД, ФМН)
Слайд 28

Активность ферментов Активностью фермента называют его способность превращать определенное количество субстрата

Активность ферментов

Активностью фермента называют его способность превращать определенное количество субстрата в

единицу времени
Молекулярная активность – количество молекул субстрата, превращенных в продукт одной молекулой фермента за 1 минуту
Удельная активность – количество молей субстрата, превращенных в единицу времени в пересчете на единицу массы белка (или на единицу объема) исследованного биоматериала
Слайд 29

Способы выражения активности ферментов В системе СИ единица измерения активности (количества)

Способы выражения активности ферментов

В системе СИ единица измерения активности (количества) фермента:

1 Катал=1моль*с-1 1 катал – это такое количество фермента, которое превращает 1 моль субстрата за 1 секунду (=6*107 Юнит).
На практике чаще применяют единицу, называемую Юнит: 1 Юнит=1мкмоль*мин-1 1Юнит – это такое количество фермента, которое превращает 1 мкмоль субстрата за 1 минуту (с.124)
При биохимическом анализе в клинике результаты определения активности ферментов обычно выражают количеством юнит в единице объема исследованного материала (кровь, моча и т.п.) – в системе СИ: количество катал в 1 м3
Слайд 30

Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации фермента (с.123)

Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации фермента (с.123)

Слайд 31

Причины изменения активности ферментов Изменение скорости синтеза фермента (ускорение или замедление)

Причины изменения активности ферментов

Изменение скорости синтеза фермента (ускорение или замедление)
Ингибирование ферментов
Активация

ферментов
- аллостерическая активация
- переход неактивной формы фермента в активную
Слайд 32

Ингибирование ферментов Неспецифическое Специфическое 2.1. Специфическое необратимое 2.2. Специфическое обратимое 2.2.1. Конкурентное 2.2.2. Неконкурентное

Ингибирование ферментов

Неспецифическое
Специфическое
2.1. Специфическое необратимое
2.2. Специфическое обратимое
2.2.1. Конкурентное
2.2.2. Неконкурентное

Слайд 33

Образование активных форм ферментов из неактивных Ограниченный протеолиз – гидролиз пептидной

Образование активных форм ферментов из неактивных

Ограниченный протеолиз – гидролиз пептидной связи

и переход зимогена в активный фермент
Фосфорилирование – дефосфорилирование
Восстановление атома S в активном центре тиолового фермента
Диссоциация фермента из комплекса с обратимыми ингибиторами
Слайд 34

ИЗОФЕРМЕНТЫ Изоферментами называют ферменты, катализирующие одну и ту же реакцию, но

ИЗОФЕРМЕНТЫ

Изоферментами называют ферменты, катализирующие одну и ту же реакцию, но отличающиеся

по физико-химическим свойствам (pI, Mr)
Слайд 35

Примеры использования ферментов в медицине Обработка нагноившихся раневых поверхностей и полостей,

Примеры использования ферментов в медицине

Обработка нагноившихся раневых поверхностей и полостей, заполненных

гнойным содержимым (протеазы)
Амилаза, протеазы и липаза – компоненты препаратов для заместительной терапии при нарушении пищеварения
Определение содержания различных веществ в биологических жидкостях
- определение глюкозы энзиматическим глюкозооксидазным методом и т.п.
- иммунологические исследования с использованием ферментной метки методом ELISA* (пероксидаза хрена, щелочная фосфатаза)
Молекулярно-генетические исследования (метод ПЦР, получение рекомбинантных белков)
* ELISA = Enzyme linked immunosorbent assay
Слайд 36

Примеры использования ферментов Производство сыра, вина, пива, уксуса, патоки, хлебопечение Изготовление

Примеры использования ферментов

Производство сыра, вина, пива, уксуса, патоки, хлебопечение
Изготовление моющих

средств с биодобавками
Обработка растительных волокон и древесины
Изготовление полусинтетических анибиотиков
Приготовление питательных сред для микробиологических исследований
Изготовление биосенсоров, позволяющих проводить количественное определение различных веществ (с высокой чувствительностью)
Слайд 37

Кинетика ферментативного катализа Этапы ферментативного катализа (с.121) k+1 k+2 E+S ES ES’ E+P k-1

Кинетика ферментативного катализа

Этапы ферментативного катализа (с.121)
k+1 k+2
E+S ES

ES’ E+P
k-1
Слайд 38

Зависимость V от [S] (c.125)

Зависимость V от [S] (c.125)