Ферменты. Механизм ферментативного катализа. Клакссификация ферментов. Общая характеристика представителей класса гидролаз

Цель

Дать представление о ферментах, как о биологических катализаторах белковой природы.
Ознакомить

ПЛАН ЛЕКЦИИ
Ферменты, понятие
Механизм действия ферментов
Номенклатура и классификация ферментов
Значение ферментов в медицине

Ферменты
ФЕРМЕНТЫ - это специализированные белки, образующиеся в клетках и способные ускорять

Термин «фермент» произошел от лат. «fermentum» - закваска, бродило.
Был предложен

Долгое время многие ученые продолжали считать ферменты, выделяемые клетками, чем-то принципиально

Сходство ферментов и неорганических катализаторов:
катализируют только энергетически возможные реакции;
- не

Отличия между ферментами и неорганическими катализаторами
Ферменты имеют более сложное химическое строение
Ферменты

Механизм действия ферментов

Активный центр фермента (АЦФ)

Это уникальная для каждого Фермента совокупность функциональных групп

Первая стадия

фермент отличается от белка наличием активного центра (АЦФ - участка,

Первая стадия

1 этап- сближение и ориентации субстрата относительно активного центра фермента
Е

Вторая стадия

2 этап - образование ЕS комплекса в результате индуцированного взаимодействия
Е

Вторая стадия

функционально-активные группы АЦ фермента действуют на субстрат, дестабилизируя связи в

Третья стадия

3 этап – деформация S и образование нестабильного комплекса
Е-ПР

Четвертая стадия

от нее зависит скорость реакции. Происходит отделение фермента от продуктов

Этапы ферментативного катализа

1 этап- сближение и ориентации субстрата относительно активного центра

3 этап – деформация S и образование нестабильного комплекса Е-ПР
4 этап

Любая химическая реакция происходит при столкновении молекул реагирующих веществ. Движение молекул

Все катализаторы, в т.ч. ферменты понижают энергетический барьер реакции (снижают энергию

Общие свойства ферментов

1. Ферменты –
это вещества белковой природы,
поэтому они

2. имеют сложное химическое строение.
Различают ферменты-протеины-
однокомпонентные ферменты
И ферменты-протеиды –

Однокомпонентные ферменты

Специфические простые белки.
Каталитическая активность зависит от наличия активного центра (АЦ)
АЦ

Ферменты-протеиды (двукомпонентные) (холоферменты)
Состоят из белковой части –
апофермент
И вещества небелковой

Апофермент обуславливает субстратную специфичность фермента (на что действует фермент)
Кофермент – обеспечивает

Двукомпонентные ферменты могут иметь несколько молекулярных форм, которые называются
изоферментами

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ)

ускоряет реакцию дегидрирования молочной кислоты,
имеет пять изоферментов, которые отличаются

НАД НАДН2
СН3 СН3
СНОН С=О СООН СООН

Изоф Типы пп цепей
ЛДГ1 - 4 цепи Н типа
ЛДГ2 - 3

Место нахождения
ЛДГ1 в сердце;
ЛДГ2 в основном, в сердце, почках
ЛДГ3 в легких
ЛДГ4,

ЛДГ1 ЛДГ2 ЛДГ3 ЛДГ4 ЛДГ5 сердце сердце легкие печень печень почки мышцы

Изоферменты позволяют лучше приспособиться к изменению внешних и внутренних факторов
и

3. Ферменты обладают специфичностью действия

способны избирательно действовать на определенный субстрат

СПЕЦИФИЧНОСТЬ

субстратная

Ферменты могут воздействовать на один субстрат, но при этом катализировать только

При абсолютной (индивидуальной) специфичности фермент воздействует на один-единственный субстрат. Примером

аргиназа
Аргинин орнитин +мочевина
сахараза
Сахароза глюкоза + фруктоза

Стереохимическая субстратная специфичность —

— высшее проявление абсолютной субстратной специфичности.

Специфичность действия - это способность ферментов производить с субстратом лишь

НАД НАДН2
СН3 СН3
С=О С=О
СООН НSКоА СО2 SКоА

Относительная (групповая) специфичность.

Фермент, обладающий таким видом субстратной специфичности, может

липаза
ТАГ ДАГ
НОН СЖК
пепсин
Белки полипептиды

4. Ферменты обладают большой мощностью действия.

Большинство реакций, катализируемых ферментами,

Для характеристики мощности действия ферментов введено понятие катал — число молекул

Мощность большинства ферментов равна 1000 каталов,
мощность действия каталазы —

5. Ферменты не входят в состав конечных продуктов, катализируемых ими реакций
6.Ферменты

Факторы, влияющие на активность ферментов

Влияние рН среды
Оптимум рН = 4 - 7
1,5 – 2,0

Ферменты термолабильны
t
0 40-50 100

обратимая
Инактивация
необратимая

Конкурентное ингибирование

Концентрация субстрата или фермента

S

1 класс - Оксидоредуктазы
2 класс - Трансферазы
3 класс -

Номенклатура и классификация ферментов

класс
подкласс,
подкласс
подподкласс,
в каждом подподклассе обозначен порядковый

Поэтому для каждого фермента существует шифр, состоящий из 4 цифр –

Шифр для липазы поджелудочной железы

– 3.1.1.3.,
это означает, что липаза п/ж

1 класс - Оксидоредуктазы

– ускоряют окислительно-восстановительные реакции.

Оксидоредуктазы (ОР)

Дегидрогеназы
оксидазы
каталаза
пероксидаза
оксигеназы
гидроксилазы)

дегидрогеназы

Дегидрогеназы анаэробные
К ДГ относятся ферменты осуществляющие окисление вещества путем дегидрирования
(Пиридинферменты)

Аэробные

оксидазы

Цитохромы ЦХ (гемсодержащие гемопротеиды).
ЦХ служат переносчиками электронов

гидропероксидазы

Каталаза и пероксидаза
Катализируют реакции разложения перекиси водорода

оксигеназы

Гидроксилазы и оксигеназы
Способствуют окислению субстрата, включая в его молекулу кислород
Гидроксилазы включают

трансферазы

2 класс - Трансферазы – катализируют перенос атомов или группы атомов

гидролазы

3 класс - Гидролазы – катализируют распад сложных веществ на более

лиазы

4 класс - Лиазы – катализируют распад или синтез веществ без

изомеразы

5 класс - Изомеразы – катализируют процесс изомеризации.

Лигазы или синтетазы

6 класс - Лигазы или синтетазы – ускоряют процесс

Применение ферментов в медицине

Ферментные препараты широко используются в медицине:
Энзимодиагностика
Энзимотерапия
В качестве специфических

Применение ферментов в медицине

Ферментные препараты широко используют в медицине
Ферменты в медицинской

Клиническое значение определения отдельных ферментов

Большинство ферментов находятся в клетках и их

В этой связи наиболее значимыми для клиники являются представители класса гидролаз,

Уровень активности сывороточной альдолазы составляет 1-7,5ЕД/л (0,0038-0,020мкМ/мин•мл).
Сывороточная альдолаза (фруктозо-1,6-дифосфатаза) увеличивается

ЩФ (щелочная фосфатаза) широко распространена в тканях человека, особенно в слизистой

Активность ЩФ повышается при холестазе (застое желчи), или механической желтухе, а

Кислая фосфатаза

Уровень активности КФ (кислая фосфатаза) в норме 0-6,5МЕ/л. Этот фермент

КФ (кислая фосфатаза) увеличивается в основном
при прогрессирующей болезни Педжета (заболевание

Аланинаминотрансфераза (АЛТ)
Аспартатаминотрансфераза (АСТ)
АЛТ и АСТ находятся во многих тканях, но больше

Активность данных ферментов повышается значительно при остром гепатите, некрозе печени, травматическом

ГГТ находится в больших количествах в печени, почках, поджелудочной железе.
Этот

Для клинической диагностики важно понятие «изоферменты»
Изоферменты – это множественные формы одного

Изоферменты имеют одинаковое строение кофермента (небелковой части) и разное строение апофермента

Креатинфосфотрансфераза, или креатинфосфокиназа (КФК) имеет 3 изофермента –
КФК1 – в

ЛДГ1 находится в сердце и эритроцитах;
ЛДГ2 – в основном в

Клиническое значение определения отдельных ферментов

Большинство ферментов находятся в клетках и их

В этой связи наиболее значимыми для клиники являются представители класса гидролаз,

Уровень активности сывороточной альдолазы составляет 1-7,5ЕД/л (0,0038-0,020мкМ/мин•мл). Сывороточная альдолаза (фруктозо-1,6-дифосфатаза) увеличивается

ЩФ широко распространена в тканях человека, особенно в слизистой оболочке кишечника,

Активность ЩФ повышается при холестазе (застое желчи), или механической желтухе, а

КФ увеличивается в основном при прогрессирующей болезни Педжета (заболевание костной системы)

АЛТ и АСТ находятся во многих тканях, но больше всего их

ГГТ находится в больших количествах в печени, почках, поджелудочной железе. Этот

Для клинической диагностики важно понятие «изоферменты»
Изоферменты – это множественные формы одного

Креатинфосфотрансфераза, или креатинфосфокиназа (КФК) имеет 3 изофермента - КФК1 – в

ЛДГ1 находится в сердце и эритроцитах;
ЛДГ2 – в основном в

Изоферменты имеют одинаковое строение кофермента (небелковой части) и разное строение апофермента

Применение гидролаз в медицине

гидролазы используются для заместительной терапии. Пепсин, трипсин,

для растворения тромба при тромбофлебитах, инфаркте миокарда.
Стрептокиназа предложена академиком

для рассасывания гематом при операциях на лице, травмах (в виде

Литература основная

Т.Ш.Шарманов, С.М.Плешкова «Метаболические основы питания с курсом общей биохимии»,

дополнительная

Б.Гринстейн, А.Гринстейн «Наглядная биохимия», 2000 г.
Т.Т.Березов, Б.Ф.Коровкин «Биологическая химия», 2002 г.
Д.Г.Кнорре,