Свойства ферментов как биологических катализаторов.

Ø Эффективность - ускоряют реакцию в 10⁸–10¹² раз.

Ø Специфичность действия - Ферменты обычно проявляют высокую специфичность по отношению к своим субстратам (субстратная специфичность.

Ø Зависимость активности ферментов от концентрации субстрата - При увеличении количества субстрата начальная скорость возрастает. Когда фермент становится полностью насыщенным субстратом скорость больше не растет

Ø Зависимость активности ферментов от температуры - катализируемые ферментами реакции также чувствительны к изменениям температуры. Однако вследствие белковой природы фермента тепловая денатурация при повышении температуры будет снижать эффективную концентрацию фермента с соответствующим снижением скорости реакции.

Ø Зависимость активности ферментов от рН среды - Ферменты обычно наиболее активны в пределах узкой зоны концентрации водородных ионов, соответствующей для животных тканей в основном выработанным в процессе эволюции физиологическим значением рН среды 6.0 - 8.0. рН-оптимум действия ферментов лежит в пределах физиологических значений. Исключение составляет пепсин, рН-оптимум которого равен 2.0.

Функциональные центры ферментов. Активация и ингибирование ферментов; ин-гибирование конкурентного и неконкурентного типа.

 

Активный центр ферментов

— «активный центр» — уникальная комбинация остатков аминокислот в молекуле фермента, обеспечивающая непосредственное взаимодействие с молекулой субстрата и прямое участие в акте катализа.

В активном центре условно выделяют:

· каталитический центр — непосредственно химически взаимодействующий с субстратом;

· связывающий центр (контактная или «якорная» площадка) — обеспечивающий специфическое сродство к субстрату и формирование комплекса фермент-субстрат.

В сложных ферментах в активный центр входят кофакторы (небелковые компоненты): простетические группы, коферменты, ионы металлов.

Регуляторный центр ферментов.

Ответственный за изменение каталитической активности фермента.

· Аллостериеский центр.

· Центр ковалентной модицикации - участок на поверхности белка фермента, вне активного центра.

· Центр белок-белкового взаимодействия - участок, комплементарный поверхности белка модулятора.

Активация и ингибирование ферментов.

Вещества, которые оказывают влияние на активность ферментов, называют эффекторами. Это могут быть ингибиторы – соединения, тормозящие каталитический процесс, или активаторы – вещества, которые этот процесс ускоряют. Многие лекарственные препараты являются ингибиторами ферментов. Например, ингибиторы амилаз успешно применяются для лечения заболеваний, связанных с повышенной активностью этих ферментов– диабета, ожирения, кариеса
По типу действия ингибиторы можно разделить на обратимые и необратимые. Удаление обратимых ингибиторов из системы (диализом, гельфильтрацией и др.) восстанавливает каталитическую активность фермента.

Конкурентное ингибирование

В этом случае ингибитор связывается в активном центре фермента и конкурирует за него с субстратом. Таким образом, конкурентный ингибитор не связывается с фермент-субстратным комплексом

Конкурентный ингибитор обычно структурно схож с субстратом, однако фермент не способен катализировать реакцию в присутствии ингибитора из-за отсутствия у последнего необходимых функциональных групп.

Неконкурентное ингибирование

Неконкурентный ингибитор не мешает связыванию субстрата с ферментом. Он способен присоединяться как к свободному ферменту, так и к фермент-субстратному комплексу с одинаковой эффективностью. Ингибитор вызывает такие конформационные изменения, которые не позволяют ферменту превращать субстрат в продукт, но не влияют на сродство фермента к субстрату.

Основные механизмы регуляции: аллостерическое модулирование, ковалентная модификация, и белок-белковые взаимодействия, превращение проферментов в ферменты. Примеры ферментов, активность которых регулируется указанными механизмами.