Регуляция активности ферментов. (Лекция 3)

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Регуляция активности ферментов. (Лекция 3)

Содержание

2. Регуляция каталитической активности фермента осуществляется: 1) присоединением эффекторных молекул (активаторы и ингибиторы); 2) регуляция с помощью
3. Активаторы ферментов – это вещества: 1) формирующие активный центр фермента (Со2+, Mg2+ Zn2+ Fe2+, Са2+); 2)
4. Активируют ферментативные реакции обычно катионы (в таблице Менделеева с 19 по 30). Анионы менее активны, хотя
5. Ингибиторы ферментов — это соединения, которые взаимодействуя с ферментом, препятствуют образованию нормального фермент-субстратного комплекса, уменьшая тем
6. Ингибиторы делят на две группы — неспецифические и специфические. Неспецифические ингибиторы вызывают денатурацию белка-фермента (соли тяжелых
7. При необратимом ингибировании происходит непрерывная модификация молекул фермента, в результате чего фермент частично или полностью теряет
8. 1. Ингибиторы металлосодержащих ферментов (HCN, RCN, HF, СО и др.). Эти соединения связываются с металлами с
9. Конкурентные ингибиторы — это молекулы, настолько похожие на молекулы субстратов реакций, что ферменты «не могут их
11. Неконкурентные ингибиторы — вещества, не имеющие структурного сходства с субстратами. Неконкурентные ингибиторы связываются не с активным
13. Аллостерическая регуляция Происходит путем присоединения к аллостерическому центру фермента эффекторов — активаторов и ингибиторов. Если в
14. 1. Аллостерические ферменты состоят из 2-х или более, часто симметричных, субъединиц, т. е. имеют четвертичную структуру.
15. Предложено 2 модели кооперативного эффекта. Симметричная модель: субъединицы должны находиться в одном и том же конформационном
16. Последовательная модель. Согласно этой модели каждая субъединица может существовать в одном из возможных конформационных состояний (R
17. Регуляция активности по принципу обратной связи (ретроингибирование) Во многих биосинтетических процессах основным типом регуляции скорости многоступенчатого
18. Активация предшественником (форактивация) — первый метаболит в многоступенчатом процессе активирует фермент, катализирующий первую или последнюю стадию.
19. Химическая (ковалентная) модификация. Заключается в присоединении к ферменту или отщеплении от него низкомолекулярной молекулы, при котором
20. Фосфорилирование-дефосфорилирование является наиболее эффективным способом контроля активности белков по следующим причинам: 1. Фосфорильныс группы приносят два
21. 4. Фосфорилирование-дефосфорилирование занимает примерно секунду, что по скорости увязывается с физиологическими процессами. 5. Фосфорилирование носит, как
23. Активация проферментов. Происходит путем отщепления части полипептидной цепи от молекулы предшественника с образованием активного центра фермента.
24. Специфический частичный протеолиз является распростра-ненным способом активации ферментов и других белков в биологических системах. 1. Свертывание
26. Скачать презентацию

Слайд 2

Регуляция каталитической активности фермента осуществляется:
1) присоединением эффекторных молекул (активаторы и ингибиторы);
2)

регуляция с помощью белок-белковых взаимодействий;
3) путем ковалентной модификации (фосфорелирование, ацетилирование, метилирование);
4) регуляция частичным или ограничен-ным протеолизом.

Слайд 3

Активаторы ферментов – это вещества:
1) формирующие активный центр фермента (Со2+,

Mg2+ Zn2+ Fe2+, Са2+);
2) облегчающие образование фермент-субстратного комплекса (Mg2+);
3) восстанавливающие SH-группы (глутатион, цистеин, меркаптоэтанол);
4) стабилизирующие нативную структуру белкафермента.

Слайд 4

Активируют ферментативные реакции обычно катионы (в таблице Менделеева с 19 по

30). Анионы менее активны, хотя ионы хлора и анионы некоторых других галогенов могут активировать пепсин, амилазу, аденилатциклазу. Активаторами могут быть белки: апопротеин A-I (лецитин-холестерол-ацилтрансфераза — ЛХАТ), апопротеин С-Н (липопротеинлипаза —ЛПЛ), вторичные внутриклеточные посредники.

Слайд 5

Ингибиторы ферментов — это соединения, которые взаимодействуя с ферментом, препятствуют образованию

нормального фермент-субстратного комплекса, уменьшая тем самым скорость реакции или прекращая ее.

Слайд 6

Ингибиторы делят на две группы — неспецифические и специфические.
Неспецифические ингибиторы

вызывают денатурацию белка-фермента (соли тяжелых металлов, кислоты, щелочи и др.) и их действие не связано с механизмами ферментативного катализа.
Действие специфических ингибиторов связано с механизмами ферментативного катализа. Специфические ингибиторы делятся на 2 группы: необратимые и обратимые.

Слайд 7

При необратимом ингибировании происходит непрерывная модификация молекул фермента, в результате чего

фермент частично или полностью теряет свою активность. Такое действие оказывают вещества, которые прочно и необратимо связывают функциональные группы активного центра или препятствуют-изменению валентности металла активного центра.

Слайд 8

1. Ингибиторы металлосодержащих ферментов (HCN, RCN, HF, СО и др.). Эти

соединения связываются с металлами с переменной валентностью (Сu или Fe), в результате чего нарушается процесс переноса электронов по дыхательной цени ферментов, поэтому эти ингибиторы называются дыхательными ядами.
2. Ингибиторы ферментов, содержащих SH-группу в активном центре (монойодацетат, дийодацетат, йодацетамид, соединения мышьяка и ртути).
3. Ингибиторы ферментов, содержащих ОН-группу в активном центре (фосфороорганические соединения, инсектициды). Эти ингибиторы тормозят, прежде всего, активность холинэстсразы – фермента, играющего первостепенную роль в деятельности нервной системы.

Слайд 9

Конкурентные ингибиторы — это молекулы, настолько похожие на молекулы субстратов реакций,

что ферменты «не могут их различить». В результате связывания конкурентного ингибитора с активным центром фермента уменьшается количество истинных ферментсубстратных комплексов и падает скорость катализируемой реакции. Классическим примером конкурентного ингибирования является торможение сукцинатдегидрогеназы малоновой кислотой. Сукцинатлегидрогеназа катализирует окисление янтарной кислоты (сукцината) путем дегидрирования в фумаровую кислоту.

Слайд 10

Слайд 11

Неконкурентные ингибиторы — вещества, не имеющие структурного сходства с субстратами. Неконкурентные

ингибиторы связываются не с активным центром, а в другом месте молекулы фермента, в том числе и в области аллостерического центра. Обратимые неконкурентные ингибиторы понижают Vmax а счет уменьшения количества действующих молекул фермента. Ингибиторы этого типа не мешают связыванию субстрата с активным центром сохранившихся молекул фермента, в результате величина Km не меняется. Механизм ингибирования состоит в снижении скорости реакции за счет уменьшения количества нормальных фермент-субстратных комплексов. Таким образом, при неконкурентном ингибировании: Vmax уменьшается, a Km не изменяется.

Слайд 12

Слайд 13

Аллостерическая регуляция
Происходит путем присоединения к аллостерическому центру фермента эффекторов —

активаторов и ингибиторов. Если в роли активатора выступают молекулы субстрата — гомотропная активация, если какой-то другой метаболит — гетеротропная. Для аллостерических ферментов кривая насыщения субстратом представляет собой сигмоидную кривую, а не гиперболу как для нерегуляторных ферментов.

Слайд 14

1. Аллостерические ферменты состоят из 2-х или более, часто симметричных, субъединиц,

т. е. имеют четвертичную структуру.
2. Субъединицы фермента могут находиться в 2-х конформациях: R и Т. Конформации R (relax расслабление) обладает высоким сродством к субстрату, конформация Т (tense — напряжение) — низким сродством. Формы R и Т могут переходить друг в друга.
3. Эффекторы связываются с Т и R-конформациями фермента. Аллостерический ингибитор связывается преимущественно с Т-конформацией и еестабилизирует. В присутствии ингибитора большая часть молекул находятся в Т-конформации, что снижает сродство фермента к субстрату. Аллостерический активатор связывается преимущественно с R-конформацией.
4. Субъединицы атлостерических ферментов связаны между собой нековалентными связями. Изменение конформации одной субъединицы приводит к изменению конформации соседних субъединиц (кооперативный эффект).

Слайд 15

Предложено 2 модели кооперативного эффекта.
Симметричная модель: субъединицы должны находиться в одном

и том же конформационном состоянии, т. е. возможны состояния RR и ТТ и невозможно состояние RT. В отсутствие субстрата почти все молекулы фермента находятся в Т-конформации. Добавление субстрата приводит к переходу Т-конформации в R-конформации одновременно всех субъединиц.

Слайд 16

Последовательная модель. Согласно этой модели каждая субъединица может существовать в одном

из возможных конформационных состояний (R или Т). Связывание субстрата с одной субъединицей может вызвать последовательное изменение конформации соседней субъединицы или соседних субъединиц и в результате увеличивать (положительная кооперативность) или уменьшать (отрицательная кооперативность) их сродство к субстрату.

Слайд 17

Регуляция активности по принципу обратной связи (ретроингибирование)
Во многих биосинтетических процессах основным

типом регуляции скорости многоступенчатого процесса является ингибирование по принципу обратной связи, когда конечный продукт связывается с активным центром фермента и ингибирует его. Такие ферменты называются ключевыми, находятся на первых этапах метаболического пути и определяют скорость всего процесса.

Например, фермент аспартат-транскарбамоилаза осуществляет первый этап синтеза пиримидиновых нуклеотидов и ингибируется продуктом этого биосинтеза цитидинтрифосфатом (ЦТФ) по принципу обратной связи.

Слайд 18

Активация предшественником (форактивация) — первый метаболит в многоступенчатом процессе активирует фермент,

катализирующий первую или последнюю стадию.

Слайд 19

Химическая (ковалентная) модификация.
Заключается в присоединении к ферменту или отщеплении от него

низкомолекулярной молекулы, при котором происходит активация или ингибирование фермента.
Например, фермент, участвующий в синтезе гликогена — гликогенсинтаза — при присоединении фосфорной кислоты становится неактивным, а фермент распада гликогена — фосфорилаза —активным.

Слайд 20

Фосфорилирование-дефосфорилирование является наиболее эффективным способом контроля активности белков по следующим причинам:
1.

Фосфорильныс группы приносят два отрицательных заряда в молекулу белка, что изменяет характер электростатических взаимодействий (например, изменяется связывание субстрата и каталитическая активность).
2. Фосфатная группа может участвовать в образовании трех или более водородных связей. Тетраэдрическая геометрия фосфорильной группы делает водородные связи строго направленными, что важно для межмолекулярных отношений.
3. Величина свободной энергии фосфорилирования белков достаточно высока:в макроэргической связи АТФ имеется -12 ккал/моль (-50 кДж/моль). Примерно половина тратится на фосфорилирование, а вторая половина депонируется в фосфорилированном белке. Такое фосфорилированис может изменить конформационное равновесие между двумя состояниями белка в 104 раз.

Слайд 21

4. Фосфорилирование-дефосфорилирование занимает примерно секунду, что по скорости увязывается с физиологическими

процессами.
5. Фосфорилирование носит, как правило, каскадный характер с увеличением концентрации продукта на каждом этапе в 10 или более раз (амилификационный эффект фосфорилирования).
6. АТФ является энергетической валютой клетки. Фосфор освобождается в прямой реакции АТФ<- ->АДФ + Рн; фосфор потребляется в обратной реакции. Следовательно, процесс фосфорилирования-дефосфорилирования белков связан с концентрацией Рн и регуляцией метаболизма.

Слайд 22

Слайд 23

Активация проферментов.
Происходит путем отщепления части полипептидной цепи от молекулы предшественника

с образованием активного центра фермента. Этот путь характерен для агрессивных протеолитических ферментов, которые синтезируются в неактивной форме (проферменты) в желудке и поджелудочной железе и участвуют в переваривании белков. Синтез в виде проферментов исключает самопереваривание органов.

Слайд 24

Специфический частичный протеолиз является распростра-ненным способом активации ферментов и других белков

в биологических системах.
1. Свертывание крови является каскадом протеолитических реакций, обеспечивающим быстрый и усиленный ответ на повреждение тканей и кровеносных сосудов (см. «Свертывание крови»).
2. Многие гормоны пептидной природы синтезируются в виде предшественников (проинсулин, проопиомеланокортин), после частичного протеолиза которых образуются гормоны.
3. Нерастворимые в воде фибриллы коллагена возникают после частичного протеолиза водорастворимого проколлагена.
4. Запрограммированная гибель клеток — апоптоз опосредуется протеолитическими ферментами каспазами, которые синтезируются в виде прокаспаз.

Регуляция активности ферментов. (Лекция 3)

Содержание

Регуляция каталитической активности фермента осуществляется:1) присоединением эффекторных молекул (активаторы и ингибиторы);2)

Активаторы ферментов – это вещества: 1) формирующие активный центр фермента (Со2+,