Предмет и задачи биохимии. Ферменты. Регуляция активности ферментов. (Лекция 3)

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Предмет и задачи биохимии. Ферменты. Регуляция активности ферментов. (Лекция 3)

Содержание

2. Влияние эффекторов на активность (скорость реакции) ферментов Эффекторы – вещества, которые связываясь с молекулой фермента, ингибируют(
3. Ингибиторы. Типы. По степени прочности связывания с ферментом делят на необратимые и обратимые. Обратимые ингибиторы –
4. Ингибиторы. Типы. Необратимые ингибиторы – ковалентно связываются c ферментом, образуя прочный комплекс E I , который
5. Типы обратимых ингибиторов. Конкурентные ингибиторы Обратимые ингибиторы делят на конкурентные и неконкурентные. К конкурентным ингибиторам (тип
6. Результат действия конкурентного ингибирования на графике зависимости V от [S] контроль С ингибитором Км –повышается; V
7. Конкурентные ингибиторы Тип ингибирования распространен в организме: Конкурентными ингибиторами могут быть: промежуточные, конечные метаболиты, образующиеся в
8. Неконкурентные ингибиторы Неконкурентные ингибиторы. Тип ингибирования – неконкурентный. Неконкурентный ингибитор не обладает сходством структуры с субстратом
9. Результат действия неконкурентного ингибитора на графике зависимости [S] 1/2Vмах 1/2Vмах Км V [S] Км – не
10. Уровни регуляции скорости ферментативных реакций Для сохранения клеточного гомеостаза в клетках скорости ферментативных реакций в клетке
11. 1. Регуляция количества молекул фермента в клетке Количество ферментов определяется соотношением скоростей двух процессов – синтеза,
12. 2. Наличие и концентрация субстрата фермента Наличие субстрата обязательно. Чем больше концентрация субстрата , тем скорость
13. 3. Регуляция каталитической активности ключевого (регуляторного) фермента метаболического пути Высокоэффективный способ регуляции метаболизма. Основные механизмы регуляции
14. Аллостерическая регуляция Характерна для олигомерных ферментов (четвертичная структура). В структуре имеются каталитические протомеры( с активным центром)
15. Аллостерические эффекторы Отличаются по химической природе от субстрата. Активаторы и ингибиторы. Аллостерические ингибиторы- конечный продукт метаболического
16. Аллостерическая регуляция Повышение сродства актив.центра к субстрату Присоединение активатора в аллостер. центре Активный E Неактивный E
17. Регуляция активности путем ассоциация/диссоциация Ферменты- олигомерные белки; состоят из каталитических протомеров (с активным центром) и регуляторных
18. Регуляция путем ассоциации/диссоциации молекулы фермента активатор Диссоциация: активация протеинкиназы; активатор цАМФ Пример - Протеинкиназа активируется (класс
19. Регуляция активности путем ассоциации/диссоциации Ассоциация – ковалентная химическая модификация обратимая Ферменты - олигомерные белки. + E
20. РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТА ПУТЕМ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ/ДЕФОСФОРИЛИРОВАНИЯ МОЛЕКУЛЫ ФЕРМЕНТА Химическая модификация молекулы фермента ковалентная обратимая. Модификации подвергается ОН
21. Регуляция путем ассоциации/диссоциации молекулы фермента(протеинкиназа) с последующей активацией фосфорилированием( фермент-фосфорилаза) активатор Присоединение фосфата – протеинкиназы; Отщепление
22. Регуляция активности путем ограниченного протеолиза Химическая модификация ковалентная необратимая. Активация профермента путем отщепления пептида под действием
24. Скачать презентацию

Слайд 2

Влияние эффекторов на активность (скорость реакции) ферментов
Эффекторы – вещества, которые связываясь

с молекулой фермента, ингибируют( ингибиторы) или усиливают (активаторы) активность фермента.
Эффекторы:
а. метаболиты, гормоны, образующиеся в организме, регулируют метаболизм, направляя его в нужное русло.
б. лекарственные препараты
В. яды.

Слайд 3

Ингибиторы. Типы.
По степени прочности связывания с ферментом делят на необратимые и

обратимые.
Обратимые ингибиторы – нековалентно связываются с ферментами, образуя комплекс
E I , который способен диссоциировать при определенных условиях. Активность фермента восстанавливается
EI E + I

Слайд 4

Ингибиторы. Типы.
Необратимые ингибиторы – ковалентно связываются c ферментом, образуя прочный комплекс

E I , который препятствуют образованию нормального комплекса ES.
EI – практически не диссоциирует.
Примеры: яды !!( ДФФ- диизопропилфторфосфат) – нервнопаралитический яд. Ингибируют фермент ацетилхолинэстеразу, которая участвует в передаче нервных импульсов от нейрона к нейрону. (На его основе – синтезированы многие инсектициды)
Лекарственные препараты:
Аспирин – противовоспалительный нестероидный препарат.
Ингибирует фермент циклооксигеназу, который катализирует образование простагландинов из арахидоновой кислоты.
Ингибированные молекулы фермента разрушаются.
Простагландины – медиаторы воспаления. Их синтез восстанавливается только после синтеза новых молекул фермента.

Слайд 5

Типы обратимых ингибиторов. Конкурентные ингибиторы
Обратимые ингибиторы делят на конкурентные и неконкурентные.
К

конкурентным ингибиторам (тип ингибирования конкурентный) относят эффекторы, которые обратимо ингибируют активность фермента, путем связывания с активным центром фермента. Ингибитор структурный аналог субстрата. В результате чего возникает конкуренция субстрата и ингибитора за активный центр фермента. Виды взаимодействия молекул в этой ситуации:
E+S → ES→E+P; E+I→EI

Слайд 6

Результат действия конкурентного ингибирования на графике зависимости V от [S]
контроль
С ингибитором
Км

–повышается; V max – const. При достаточно высокой [S] субстрат вытесняет ингибитор из активного центра

Слайд 7

Конкурентные ингибиторы
Тип ингибирования распространен в организме:
Конкурентными ингибиторами могут быть: промежуточные, конечные

метаболиты, образующиеся в ходе метаболизма (антиметаболиты).
Примеры:
А.(В метаболизме:)
Глюкоза-6-фосфат глюкоза + Р

фосфатаза

Из гликогена, глюконеогенеза

При достаточном уровне глюкозы реакция замедляется, т.к. глюкоза сходна по структуре с субстратом и конкурентно тормозит фосфатазу. Регуляция уровня сахара.

Б.(В медицине)
Метиловый спирт

формальдегид

Ал-дегидрогеназа

Этанол

ацетоальдегид

Этанол вытесняет мет. из актив.центра

Слайд 8

Неконкурентные ингибиторы
Неконкурентные ингибиторы. Тип ингибирования – неконкурентный.
Неконкурентный ингибитор не обладает сходством

структуры с субстратом и связывается с ферментом вне активного центра (иногда затрагивается каталитический участок).
Образуется тройной неактивный комплекс:
E + S + I ESI
Сродство фермента к субстрата не изменяется, т.е.
Км – не меняется

Слайд 9

Результат действия неконкурентного ингибитора на графике зависимости [S]
1/2Vмах
1/2Vмах
Км
V
[S]
Км – не

изменяется; Vмах – снижается. При увеличении концентрации субстрата ингибирование не снижается.

контроль

с ингибитором

Слайд 10

Уровни регуляции скорости ферментативных реакций
Для сохранения клеточного гомеостаза в клетках скорости

ферментативных реакций в клетке изменяются в зависимости от условий среды и физиологического состояния организма (гипоксия, голод, физические нагрузки, стресс).
Регуляция скорости реакции в клетке осуществляется на 3-х независимых уровнях:
Регуляция количества фермента в клетке;
Наличие и концентрация субстрата в клетке;
Изменение активности фермента

Слайд 11

1. Регуляция количества молекул фермента в клетке
Количество ферментов определяется соотношением скоростей

двух процессов – синтеза, фолдинга белка и распада белка в клетке (тканевой протеолиз):

Аминокислоты фермент (белок)

синтез

распад

Синтез и фолдинг регулируются на разных этапах . Наиболее изучен механизм на уровне транскрипции- (индукция – активация; репрессия – угнетение). Регуляция осуществляется метаболитами, гормонами и др.
Регуляция распада ( протеолиз) менее изучена, но также, вероятно, на генетическом уровне.

Слайд 12

2. Наличие и концентрация субстрата фермента
Наличие субстрата обязательно. Чем больше концентрация

субстрата , тем скорость реакции выше, но не беспредельно. Возможно субстратное торможение.
Кривая Михаэлиса.

[S]

Слайд 13

3. Регуляция каталитической активности ключевого (регуляторного) фермента метаболического пути
Высокоэффективный способ регуляции

метаболизма.
Основные механизмы регуляции каталитической активности регуляторного ферментов:
Аллостерическая регуляция;
Регуляция путем ассоциации/диссоциации протомеров молекул ферментов;
Регуляция путем фосфорилирования/ дефосфорилирования молекулы фермента;
4. Регуляция путем частичного протеолиза

Слайд 14

Аллостерическая регуляция
Характерна для олигомерных ферментов (четвертичная структура). В структуре имеются каталитические

протомеры( с активным центром) и протомеры - регуляторные ( с аллостерич. центром)
Аллостерические ферменты меняют активность не только от концентрации субстрата , но и под действием эффекторов (результат- изменение конфигурации молекулы и активного центра).
Аллостерические ферменты- регуляторные ферменты метаболических путей, катализируют 1-ю необратимую (самую медленную) реакцию метаболического пути.
Активность остальных ферментов этого пути от [S]
S P 1 P2 P3→ P

Слайд 15

Аллостерические эффекторы
Отличаются по химической природе от субстрата.
Активаторы и ингибиторы.
Аллостерические ингибиторы- конечный

продукт метаболического пути. Аллостерическое ингибирование распространено в регуляции скорости метаболических путей.
Аллостерическое ингибирование часто называют – механизм отрицательной обратной связи
S P1 P2 P3 P

Слайд 16

Аллостерическая регуляция
Повышение
сродства
актив.центра
к субстрату
Присоединение
активатора
в аллостер.
центре
Активный E
Неактивный E
Неактивный E
Активный E
А

Слайд 17

Регуляция активности путем ассоциация/диссоциация
Ферменты- олигомерные белки; состоят из каталитических протомеров (с

активным центром) и регуляторных ( центр связывания с эффектором).
Диссоциация ( ковалентная химическая модификация обратимая):
В состоянии «покоя»( неактивном) структура молекулы фермента представлена комплексом этих субъединиц. В этом состоянии активный центр закрыт регуляторными протомерами – комплекс - неактивный. Активатор связывается с регуляторными единицами – комплекс диссоциирует и активный центр открывается.
E –неактивный E-активный

активатор

субстрат

Слайд 18

Регуляция путем ассоциации/диссоциации молекулы фермента
активатор
Диссоциация: активация протеинкиназы; активатор цАМФ
Пример - Протеинкиназа

активируется (класс трансфераз, подкласс киназы-фосфотрансферазы)

Слайд 19

Регуляция активности путем ассоциации/диссоциации
Ассоциация – ковалентная химическая модификация обратимая
Ферменты -

олигомерные белки.

E неактивный E активный
Пример – ацетилКоА-карбоксилаза (Синтез ВЖК)

Слайд 20

РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТА ПУТЕМ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ/ДЕФОСФОРИЛИРОВАНИЯ МОЛЕКУЛЫ ФЕРМЕНТА
Химическая модификация молекулы фермента ковалентная обратимая.
Модификации

подвергается ОН –группа аминокислоты в составе фермента. К ОН- группе присоединяется фосфат ( или, наоборот, отщепляется фосфат).
Одни ферменты активны в фосфорилированом состоянии, другие - в дефосфорилированом.

ОН

+АТФ

О Р

E неактивный E активный
(Другой фермент может наоборот)

протеинкиназа

субстрат

Слайд 21

Регуляция путем ассоциации/диссоциации молекулы фермента(протеинкиназа) с последующей активацией фосфорилированием( фермент-фосфорилаза)
активатор
Присоединение фосфата

– протеинкиназы; Отщепление – фосфопротеинфосфатазы). Их эффекторы-гормоны

Слайд 22

Регуляция активности путем ограниченного протеолиза
Химическая модификация ковалентная необратимая.
Активация профермента путем отщепления

пептида под действием пептидаз(протеазы ЖКТ, факторы гемостаза)

Пепсиноген неактивный

Пепсин активный

пептид

Предмет и задачи биохимии. Ферменты. Регуляция активности ферментов. (Лекция 3)

Содержание

Влияние эффекторов на активность (скорость реакции) ферментовЭффекторы – вещества, которые связываясь

Ингибиторы. Типы.По степени прочности связывания с ферментом делят на необратимые и

Ингибиторы. Типы.Необратимые ингибиторы – ковалентно связываются c ферментом, образуя прочный комплекс

Типы обратимых ингибиторов. Конкурентные ингибиторыОбратимые ингибиторы делят на конкурентные и неконкурентные.К

Результат действия конкурентного ингибирования на графике зависимости V от [S]контрольС ингибиторомКм

Конкурентные ингибиторыТип ингибирования распространен в организме:Конкурентными ингибиторами могут быть: промежуточные, конечные

Неконкурентные ингибиторыНеконкурентные ингибиторы. Тип ингибирования – неконкурентный.Неконкурентный ингибитор не обладает сходством

Результат действия неконкурентного ингибитора на графике зависимости [S]1/2Vмах 1/2VмахКмV[S]Км – не

Уровни регуляции скорости ферментативных реакцийДля сохранения клеточного гомеостаза в клетках скорости

1. Регуляция количества молекул фермента в клеткеКоличество ферментов определяется соотношением скоростей

2. Наличие и концентрация субстрата ферментаНаличие субстрата обязательно. Чем больше концентрация

3. Регуляция каталитической активности ключевого (регуляторного) фермента метаболического путиВысокоэффективный способ регуляции

Аллостерическая регуляцияХарактерна для олигомерных ферментов (четвертичная структура). В структуре имеются каталитические

Аллостерические эффекторыОтличаются по химической природе от субстрата.Активаторы и ингибиторы.Аллостерические ингибиторы- конечный

Аллостерическая регуляцияПовышениесродстваактив.центра к субстратуПрисоединениеактиваторав аллостер. центреАктивный EНеактивный EНеактивный EАктивный EА

Регуляция активности путем ассоциация/диссоциацияФерменты- олигомерные белки; состоят из каталитических протомеров (с

Регуляция путем ассоциации/диссоциации молекулы ферментаактиваторДиссоциация: активация протеинкиназы; активатор цАМФПример - Протеинкиназа

Регуляция активности путем ассоциации/диссоциацииАссоциация – ковалентная химическая модификация обратимая Ферменты -

Регуляция активности путем ограниченного протеолизаХимическая модификация ковалентная необратимая.Активация профермента путем отщепления

Похожие презентации