Ферменты и их свойства

1. Ферменты и их свойства

2. Это специфические белки, образующ. во всех клетках и выполняют роль биол. катализаторов Методы получения и очистки ферментов 1. Ткани измельчают: а) в ступке б)гомогенезатором в) автолизом 2. Фистульный метод 3. Их выделяют растворителями: а) холодной водой б) физ. р-ром, буферным р-ром в) глицерином, спиртом, ацетоном 4. Очистка ферментов: а) диализом б) электрофорезом в) избирательной адсорбцией г) «высаливанием»

3. Методы обнаруж. и колич. опред. ферментов По их каталитической активности: а) по исчезновению субстрата (амилаза) б) по появлению продуктов реакции (липаза) За международную единицу активности (Е) принимают такое к-во ферм., кот. катализирует превращение (синтез или распад) 1 микромоля субстрата за 1 мин. при стандартных условиях(рН, То)) Хим. строение ферментов Все они белки со всеми их свойствами Однокомпонентные - это простые белки (амилаза) Двухкомпонентные - сложные белки (лактатдегидрогеназа) Холофермент апофермент + кофермент, где холофермент - сложный белок апофермент - термолабильная часть фермента, а кофермент - низкомолекулярная термостабильная небелковая часть фермента, кот. легко от него отделяется при нагревании или диализе (НАД, ФАД)

4. Если кофермент состоит только из металла или -SН группы называется кофактор. Профермент - неактивная форма ферм. кот. превр. в активную +НCl пепсиноген пепсин + полипептид Мультиферментные системы - одновременно неск. ферм. катализируют цепь реакций ( дыхательная цепь). Активный центр(АЦ) ферм - группа атомов в молекуле ферм., кот. вступает во временное соед. с субстратом и при ее разруш. ферм. теряет активность (SН - группа, Fе) Строение и функции коферментов. В большинстве - это фосфорные эфиры водорастворимых витаминов ( группа В) По выполняемым функциям их делят на:

5. аденин - рибоза - Р Р О О Р I.ПереносчикиН 2- в ферментах дегидрогеназах 1) никотинамидадениндинуклеотид - (НАД) 2) никотинамидадениндинуклеотид фосфат -(НАДФ) никотинамид (В5) - рибоза-

6. 3) ФЛАВИНАДЕНИНДИНУКЛЕОТИД (ФАД) Аденин - рибоза - Р Рибофлавин (В2) О изоаллоксазин -рибитол - Р

7. В6 1) фосфопиридоксаль- (ФП)- Р входит в ферменты аминотрансферазы – переносит -NН2 группу II.Переносчики групп атомов (-NН2, -СН3, Н3РО4) 2) АТФ, ГТФ, ЦТФ и др. Напр. АТФ аденин - рибоза- О - Р Р Р ~ ~ входит в состав фосфотрансфераз- переносят остатки фосфорных к-т Р

8. Р Р пирофосфат III. Коферменты синтеза и расщепления С-С связи и процессов изомерезации 1) тиаминпирофосфат-(ТПФ) В1 входит в состав декарбоксилаз (-СО2), а соединяясь с липоевой к-той, образует липотиаминпирофосфат (ЛТПФ) 2) биотин (вит.Н) СО NН НN входит в состав карбоксилазы (+СО2) Н2С СН- (СН2)4СООН S

9. ЛИПОЕВАЯ КИСЛОТА S - S О О СН3 - С - СООН СООН - СН2 - СН2 - С - СООН ЛИПОТИАМИНПИРОФОСФАТ (ЛТПФ) КОЛЬЦО ПИРИМИ-ДИНА СН2 N+ КОЛЬЦО ТИАЗОЛА Ф Ф СН2 - СН2 - О ТИАМИН (В1) S ПИРОФОСФАТ ЛТПФ входит в состав ферментов, осуществляющих окислительное декарбоксилирование  -кетокислот (пировиноградной,  -кетоглутаровой)  -Кетоглутаровая кислота Пировиноградная к-та (ПВК)

10. 3) Коэнзим ацетилирования (Коэнзим А, КоА-SН) состоит из: Р 1) 3-фосфоаденозин дифосфорная к-ты Р аденин - рибоза О Тиоэтаноламин 2) пантотеновая к-ты Р Пантотеновая к-та 3) тиоэтаноламина (SН) Активирует жирные кислоты, входит в состав ацилтрансфераз (переносят остатки уксусной и др к-т).

11. Коэнзим А (КоА-SH) Аденин Пантотеновая кислота (В3) CH3 H O C N N C O-CH2-C-C-C-NH-CH2-CH2-C=O OH OH C CH3 C C NH 5’ N CH2-O-P-O-P-OH N Тиоэтанол-амин O CH2 O O C C 1’ 4’ C Рибоза Фосф. к-ты CH2 H H H C 3’ C 2’ OH SH OH O - P=O OH 3’-фосфо-аденозиндифосфорная кислота

12. Коэнзим А • Явл. коферментом ферментов ацетилирования. Напр., активирует уксусную к-ту, вовлекая её в процессы: ЦТК, биосинтеза жирных к-т, стеролов и др. в-в. • Участвует в окислительном декарбоксилировании ПВК и -кетоглутаровой кислот. • Участвует в -окислении жирных кислот.

13. IY. Железопорфириновые комплексы-содержат гем и входят в состав ферментов геминовой природы (каталаза, пероксидаза, цитохромы и др.). -

14. Основные ( общие ) свойства ферментов: 1. Термолабильность - зависимость их активности от Т0 Оптимальная- 37-420С. При ее повышении их активность вначале повышается, затем снижается и выше 700С идет тепловая денатурация ( разрушение) ферм. При ее снижении их активность снижается и ниже 600С обратимо прекращается. С повышением Т0 их активность восстанавливается! 2. Специфичность субстратная - это избирательное действие фермента на определенный субстрат. а) групповая - фермент катализирует реакцию с группой субстратов ( липаза) б) индивидуальная - катализирует реакции с одним субстратом (амилаза, уреаза) в) структурная ( стереохимическая) - катализирует реакции с одним стереоизомером ( оксидаза -L- ам к-т)

15. Влияние рН - максимальная активность ферм. проявляется при определенном рН ( Напр. пепсин рН - 1-2, трипсин рН - 8-9, амилаза рН -6-7)

16. Активаторы и парализаторы ферментов Активаторы- в-ва повышающие активность ферментов или превращающие профермент в фермент Напр: NaCl для амилазы или НCl для пепсиногена Ингибиторы- в-ва снижающие активность или прекращающие активность ферментов (парализаторы). К парализаторам относятся соли тяжелых металлов, сильные к-ты и щелочи. Существует 3 вида ингибирования (торможения) Конкурентное ингибирование - это явления когда ингибитор взаимодействуя с активным центром фермента, препятствует образованию фермент-субстратного комплекса. Напр: малоновая кислота тормозит окисление янтарной к-ты.

17. Неконкурентное ингибирование - при этом ингибитор взаймодейтсвует уже с фермент-субстратным комплексом, тормозя окончание реакции. Напр: гепарин снижает активность тромбина, препятствуя свертыванию крови Аллостерическое ингибирование (торможение) - при этом ингибитор присоединяется не к активному центру фермента, а в другом месте (Allos - другой), изменяя его третичную структуру. Напр:так действуют гормоны. Механизм действия ферментов 1. Теория снижения энергии активации. Хим. реакция начинается при наличии химически активных молекул. Энергия активации - количество энергии в Дж, кот. необходима для перевода всех молекул 1 моля в-ва, в хим. активное состояние. Напр: для гидролиза сахарозы серной к-той нужно 134,4 кДж/моль, а с ферм. сахаразой 40,4 кДж/моль

18. 2. Теория промежуточных соединений Установлено, что фермент(Е) вступает во временное соединение с субстратом (S) с образованием фермент- субстратного комплекса (ЕS), который переходит в нестабильное состояние (SЕ) и распадается с образованием продуктов реакции по схеме: Е+ S ЕS SР Е + Р 3. Адсорбционная теория.Реагирующие в-ва адсорбируются на ферменте и с повышением их концентрации увеличивается скорость реакции.

19. Международная классификация ферментов Классы ферментов: 1. Оксидоредуктазы 2. Трансферазы 3. Гидролазы 4. Лиазы 5. Изомеразы 6. Лигазы (синтетазы)

20. Классы подразделяются на: подклассы,подподкласы и порядковый номер в подподклассе. Шифр фермента - четырехзначный код, в котором первая цифра - класс, вторая- подкласс, третья- подподкласс, четвертая - порядковый номер в подподклассе. Например: 1.1.1.1. - алкогольдегидро- геназа 3.1.1.3. - липаза

21. Номенклатура - это различные названия ферментов: 1. Рациональная( рабочая) - к латинскому корню названия субстрата добавляется окончание «аза» (липаза). 2. Систематическая - включает 3 части: а) рациональное название главного субстрата; б) кофермент; в) характер катализируемой реакции. Напр: лактат: НАД - оксидоредуктаза

22. Характеристика отдельных классов ферментов • Класс ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ -катализируют окислительно-восстановительные реакции (ОВР) • Имеется 17 подклассов а) Анаэробные дегидрогеназы - переносят Н2 от субстрата на другое соединение ( не на О2) Напр. лактатдегидрогеназа

23. (Лактат:НАД-оксидоредуктаза)

24. б) аэробные дегидрогеназы (оксидазы) - переносят Н2 от субстрата на О2

25. в) ферменты содержащие гем (геминовые природы), участвуют в переносе электронов. Это цитохромы а, в, с, цитохромоксидаза, каталаза и пероксидаза. 2Н2О2 2Н2О+ О2 каталаза Н2О2 Н2О+ О пероксидаза

26. 2. Класс ТРАНСФЕРАЗЫ -катализируют реакции переноса групп ( -NH2 , -СН3 , -H3PO4, ) и наз. аминотрансферазы, метилтрансферазы фосфотрансферазы.

27. АМИНОТРАНСФЕРАЗА

28. АТФ + глюкоза АДФ + глюкозо - 6 - фосфат ФОСФОТРАНСФЕРАЗА

29. 3. Класс ГИДРОЛАЗЫ -катализируют разрыв внутримолекулярных связей с присоединением Н2О 3.1. Эстеразы - разрывают эфирные связи жир +3Н2О глицерин +3 жир. к-ты Липаза 3.2. Гликозидазы - гидролизуют гликозидные связи углеводов лактоза + Н2О глюкоза + галактоза лактаза

30. 4. Класс ЛИАЗЫ -катализируют отщепление от субстратов негидролитическим путем определенной группы с образованием двойной связи (или присоединение группы к двойной связи) с разрывом связей С - С, С - N, С - S, С - О

32. 5. Класс ИЗОМЕРАЗЫ -катализируют реакции изомеризации(внутримолекулярного переноса групп атомов) ФРУКТОЗО - 6 -ФОСФАТ ГЛЮКОЗО - 6 ФОСФАТ изомераза

33. изомераза

34. 6. Класс ЛИГАЗЫ (СИНТЕТАЗЫ) -катализируют присоединение друг к другу 2-х молекул, с образованием связей С - С, С - N, С - S, С - О и использованием энергии АТФ СН3СООН + КоА-SН + АТФ СН3СО-S-КоА + АМФ +Р-Р ацетил-КоА-синтетаза

35. Применение ферментов 1. С диагностической и лечебной целью: а) в прединфарктном состоянии повышается активность аминотрансфераз, а при гепатите в крови снижается активность амилазы. Б) пепсин назначается при заболевании желудка, а фибринолизин - для разрушения тромбов после инсульта 2. В кормлении животных применяется: Амилосубтилин Г 3х – сод. активную амилазу ПротосубтилинГ 3х – сод. активную протеазу добавляют их к комбикормам 0,5 кг на 1 т.