Ферменты и коферменты В этой лекции 1

Ферменты и коферменты

В этой лекции…. 1. Структура фермента, необходимое и достаточное условие быть ферментом 2. Кинетика и термодинамика ферментативных реакций 3. Теория фермент-субстратного комплекса объясняет ферментативный катализ 4. Коферменты, кофакторы и простетические группы 5. Номенклатура и классификация ферментов

Основы ферментативного катализа 1. Молекулярная природа ферментов, особенности катализа в биологических системах - Реакции катализируемые ферментами достигают высоких скоростей, k скорости может достигать 105 -1017 - Ферменты проявляют высокую специфичность к субстратам и типам катализируемых реакций - Условия ферментативных реакций достаточно мягкие - Активность ферментов регулируется аллостерическими ингибиторами Как работают ферменты? Ферменты ускоряют реакцию не сдвигая равновесия Запишем простую ферментативную реакцию в виде модели

Скорость реакции, равновесие и термодинамика Равновесие S↔P описывается константой равновесия На основании законов термодинамики K и ΔG связаны уравнением Скорость реакции первого порядка

Представление уравнения первого порядка в графическом виде Период полураспада или полупревращения Реакция второго порядка

Переходное состояние

Термодинамика переходного состояния

Слабые взаимодействия в фермент-субстратном комплексе стабилизируют переходное состояние

Понятие активного центра фермента

Общий кислотно-основной катализ

Моделирование кинетики ферментативной реакции Скорость ферментативной реакции зависит от концентрации субстрата Подбирая [S]0 исследователь может измерить V 0 Построив график зависимости начальной скорости от концентрации субстрата, можно определить при какой концентрации субстрата начальная скорость Реакции равна половине от максимальной

Уравнение Михаэлиса - Ментен Скорость образования продукта реакции Скорость превращения фермент-субстратного комплекса Сделаем следующие допущения: 1. Концентрация свободного фермента равна разнице общей концентрации фермента и концентрации фермента в фермент субстратном комплексе: [E]t – [ES] 2. Начальная скорость соответствует моменту когда концентрация ES постоянна

Решим это уравнение Раскрываем скобки Прибавим к обоим частям k 1[ES][S] Под константой Михаэлиса понимают выражение вида Вспомним что:

Физический смысл уравнения и его преобразования График в координатах Лайнуивера-Берка Рассмотрим частный случай, когда начальная скорость равна половине максимальной Решаем уравнения относительно KM получаем

Обратимое и необратимое ингибирование Вид уравнения Михаэлиса - Ментен для случая конкурентного ингибирования

Номенклатура и классификация ферментов 1. Оксидоредуктазы – катализируют окислительно-восстановительные реакции на подобии 2. Трансферазы – катализируют перенос различных групп (киназы, фосфотазы, трансаминазы) 3. Гидролазы – катализируют гидролиз различных групп (протеиназы, нуклеазы)

4. Лиазы – катализируют присоединение по двойной связи или образование двойных связей (фумараза – S- малат-гидролиаза) 5. Изомеразы – катализируют перенос групп внутри молекулы (глюкозофосфатизомераза) 6. Лигазы – конденсация C-C, C-N, C-S, (ДНК-лигазы, пептидазы и пр. ) DNA + d. NTP = DNA(N+1) + PP

Коферменты ферментов Окислительно – восстановительные коферменты Никотинамидадениндинуклеотид НАД, компонент дегидрогеназ (алкогольдегидрогеназа, пируватдегидрогеназа)

Флавинмононуклеотид Флавинадениндинуклеотид

Липолевая кислота

Коферменты переноса групп