Скачать презентацию МЕХАНИЗМ КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ Механизм действия ферментов Скачать презентацию МЕХАНИЗМ КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ Механизм действия ферментов

Л 4.pptx

  • Количество слайдов: 28

МЕХАНИЗМ КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ МЕХАНИЗМ КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Механизм действия ферментов – это последовательность превращений молекул в активном центре фермента, т. е. Механизм действия ферментов – это последовательность превращений молекул в активном центре фермента, т. е. последовательность стадий катализа: Такая организация катализа отличает ферментативные реакции от не катализируемых превращений.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ КАРБОКСИПЕПТИДАЗЫ А Карбоксипептидаза А – протеолитический пищеварительный фермент, катализирующий специфический гидролиз С-концевого МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ КАРБОКСИПЕПТИДАЗЫ А Карбоксипептидаза А – протеолитический пищеварительный фермент, катализирующий специфический гидролиз С-концевого аминокислотного остатка. Карбоксипептидаза А синтезируется поджелудочной железой в неактивной форме прокарбоксипептидазы. Активация фермента происходит под действием трипсина.

Специфичность: • катализирует гидролитическое отщепление С -концевых остатков Тир, Трп и Фен (при р. Специфичность: • катализирует гидролитическое отщепление С -концевых остатков Тир, Трп и Фен (при р. Н > 7 в 12 -перстной кишке), • не активна в отношении Арг, Лиз и Про. Сывороточная карбоксипептидаза В катализирует специфический гидролиз Сконцевых остатков Арг и Лиз.

Карбоксипептидаза А – металлофермент, содержащий 1 атом цинка, входящий в состав активного центра. Активный Карбоксипептидаза А – металлофермент, содержащий 1 атом цинка, входящий в состав активного центра. Активный центр карбоксипептидазы А локализован во впадине на поверхности апофермента вблизи атома цинка и образован: Zn 2+ Глу-270, Глу-72, Тир -248, Арг-145, Гис-69, Гис-196.

Zn 2+ расположен в углублении вблизи к поверхности фермента и три координационные связи с Zn 2+ расположен в углублении вблизи к поверхности фермента и три координационные связи с двумя остатками гистидина и остатком глутаминовой кислоты (72), четвертая связь направлена на молекулу воды. Рядом с ионом цинка есть большой гидрофобный " карман", в котором карман фиксируется боковая цепь концевого аминокислотного остатка пептидного субстрата. His 69 Glu 72 His 196

При связывании субстрата из активного центра вытесняется 5 молекул воды (эффект десольватации). Сорбция субстрата При связывании субстрата из активного центра вытесняется 5 молекул воды (эффект десольватации). Сорбция субстрата в активном центре происходит следующим образом: • свободная карбоксильная группа субстрата (С-конец) связывается с гуанидиновой группой аргинина 145; • ароматическое кольцо С-концевой аминокислоты помещается в гидрофобный «карман» . His 69 Glu 72 His 196

При связывании субстрата происходит ряд структурных изменений: • Арг-145 сдвигается на 2 Å и При связывании субстрата происходит ряд структурных изменений: • Арг-145 сдвигается на 2 Å и взаимодействует с αСОО--группой расщепляемой пептидной связи; • СОО--группа Глу-270 сдвигается на 2 Å к субстрату; • связывание субстрата приводит к нарушению водородных связей в апоферменте и Тир-248 сдвигается на 12 Å к гидролизуемой пептидной связи. В результате этого гидроксильная группа тирозина оказывается возле NH-группы атакуемой связи. Тир-248, перемещаясь, закрывает зону активного центра.

Глу-270 (нуклеофил) образует ангидрид с карбонильной группой расщепляемой пептидной связи. Zn 2+ (электрофил) поляризует Глу-270 (нуклеофил) образует ангидрид с карбонильной группой расщепляемой пептидной связи. Zn 2+ (электрофил) поляризует кислород этой же карбонильной группы. Тир-248 взаимодействует с NH-группой пептидной связи и становится донором водорода для аминогруппы. Донором протона для гидроксильной группы тирозина является молекула воды. His 69 Glu 72 His 196 + +

В процессе ферментативного гидролитического расщепления пептидной связи карбоксипептидазой А происходит: • сближение и ориентация В процессе ферментативного гидролитического расщепления пептидной связи карбоксипептидазой А происходит: • сближение и ориентация субстрата по отношению к функциональным группам активного центра фермента, • специфическое многоточечное связывание субстрата в активном центре; • индукция конформационных изменений в молекуле фермента; • десольватация зоны активного центра при образовании фермент-субстратного комплекса: • общий кислотно-основный катализ.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ СЕРИНОВЫХ ПРОТЕИНАЗ Сериновые протеазы катализируют специфическое гидролитическое расщепление полипептидных цепей. Катализ в МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ СЕРИНОВЫХ ПРОТЕИНАЗ Сериновые протеазы катализируют специфическое гидролитическое расщепление полипептидных цепей. Катализ в сериновых протеазах осуществляется ОНгруппой серина. Кислород в форме -ОН группы не активен. Активация кислорода происходит в результате потери Н + и перехода в форму -О-.

Отрыв Н+ от Сер-195 осуществляют Гис-57 и Асп-102, образующие вместе с серином «триаду переноса Отрыв Н+ от Сер-195 осуществляют Гис-57 и Асп-102, образующие вместе с серином «триаду переноса заряда» .

Субстрат-связывающий центр сериновых протеиназ состоит из: • оксианионовой дыры (образованной функциональными группами аминокислотных остатков, Субстрат-связывающий центр сериновых протеиназ состоит из: • оксианионовой дыры (образованной функциональными группами аминокислотных остатков, расположенными в гидрофобном участке), связывающей кислород расщепляемой пептидной группы, • неспецифической пептид-связывающей площадки, отвечающей (вместе с оксианионовой дырой) за то, чтобы расщепляемая пептидная группа заняла правильное положение относительно активированного атома кислорода Ser 195, • специфического субстрат-связывающего кармана, отвечающего за распознавание той аминокислоты, по карбоксилу которой производится расщепление пептида. Этот тип катализа является нуклеофильным.

Каталитический центр: Каталитический центр: "триада переноса заряда" — Ser 195 (оранжевый), His 57 (синий), Asp 102 (малиновый). Субстрат-связывающий центр: оксианионовая дыра (зеленый), неспецифическая субстрат-связывающая площадка (голубой), субстрат-связывающий

Образование фермент-субстратного комплекса Субстрат-связывающий карман Оксианионовая дыра Карбонильная группа расщепляемого пептида атакуется кислородом гидроксигруппы Образование фермент-субстратного комплекса Субстрат-связывающий карман Оксианионовая дыра Карбонильная группа расщепляемого пептида атакуется кислородом гидроксигруппы серина.

Образование С-концевого продукта Ацильная группа субстрата переносится на ОНсерина и образуется Р 1 (С-концевой Образование С-концевого продукта Ацильная группа субстрата переносится на ОНсерина и образуется Р 1 (С-концевой продукт). Гидролиз сложноэфирной связи.

Образование N-концевого продукта Образование N-концевого продукта

• Ацилферментный активированный комплекс очень не стабилен – это определяется скорость катализа (гидролиза). • Ацилферментный активированный комплекс очень не стабилен – это определяется скорость катализа (гидролиза). • Связывание =СО расщепляемой связи в оксианионовой дыре снижает энергию переходного состояния.

Специфичность сериновых протеиназ: Химотрипсин – гидролизует связи после ароматических аминокислот. Эластаза – гидролизует после Специфичность сериновых протеиназ: Химотрипсин – гидролизует связи после ароматических аминокислот. Эластаза – гидролизует после нейтральных алифатических аминокислот. Трипсин – гидролизует после положительно заряженных аминокислотных остатков.

МЕЗАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ РИБОНУКЛЕАЗЫ Рибонуклеаза А гидролизует 3’, 5”-фосфодиэфирные связи в между рибонуклеотидами в РНК. МЕЗАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ РИБОНУКЛЕАЗЫ Рибонуклеаза А гидролизует 3’, 5”-фосфодиэфирные связи в между рибонуклеотидами в РНК. В формировании активного центра фермента принимают участие Глн-11, Гис-12, Гис-119, Тре-45, Фен-120, Сер-123.

Многоточечное связывание субстрата происходит за счет образования: шести водородных связей и гидрофобного взаимодействия пиримидинового Многоточечное связывание субстрата происходит за счет образования: шести водородных связей и гидрофобного взаимодействия пиримидинового основания с бензольным кольцом Фен-120.

Гис На первом этапе происходит расщепление связи между остатком фосфорной кислоты и 5’-гидроксильной группой Гис На первом этапе происходит расщепление связи между остатком фосфорной кислоты и 5’-гидроксильной группой рибозы. Реакция протекает по механизму нуклеофильного присоединения к фосфатной группе.

. Донор протона - 2’гидроксильная группа рибозы. Гис1 Гис 2 Акцептор протона - имидазольное . Донор протона - 2’гидроксильная группа рибозы. Гис1 Гис 2 Акцептор протона - имидазольное кольцо Гис-12. При этом происходит активация кислорода гидроксильной группы и он приобретает свойства нуклеофила.

Гис-119 отдает протон кислороду 5’-ОН группы. Гис1 Гис 2 Фосфодиэфирная связь разрывается и образуется Гис-119 отдает протон кислороду 5’-ОН группы. Гис1 Гис 2 Фосфодиэфирная связь разрывается и образуется 2’, 3’циклофосфат.

Гис-119 отдает протон кислороду 5’-ОН группы. Гис 119 Фосфодиэфирная связь разрывается и образуется 2’, Гис-119 отдает протон кислороду 5’-ОН группы. Гис 119 Фосфодиэфирная связь разрывается и образуется 2’, 3’циклофосфат. Освобождается продукт – 5’-ОН- олигонуклеотид

образовавшегося циклофосфата. Гис 12 Н 2 О Н Донором ОН-группы для остатка фосфорной кислоты, образовавшегося циклофосфата. Гис 12 Н 2 О Н Донором ОН-группы для остатка фосфорной кислоты, расщепляемой эфирной связи, является молекула воды. Донором водорода для 2’-ОН группы рибозы выступает Гис-12.

В результате гидролиза нуклеотидной связи рибонуклеазой А фосфат всегда остается на 3’-гидроксиле рибозы. Такая В результате гидролиза нуклеотидной связи рибонуклеазой А фосфат всегда остается на 3’-гидроксиле рибозы. Такая специфичность обеспечивается точной ориентацией гидролизуемого циклофосфата относительно катализирующих групп.

В процессе катализа происходит: • многоточечное сорбционное связывание субстрата в активном центре; • реализуются В процессе катализа происходит: • многоточечное сорбционное связывание субстрата в активном центре; • реализуются эффекты сближения и ориентации функциональных групп фермента и субстрата; • полифункциональный катализ (нуклеофильное присоединение – образование циклофосфата и обобщенный кислотно-основный катализ – расщепление циклофосфатая).