Бх 2
.doc1. Ферменты, или энзимы, представляют собой высокоспециализированный класс веществ белковой природы, используемых живыми организмами для осуществления многих тысяч взаимосвязанных химических реакций, включая синтез, распад и взаимопревращение веществ. В настоящее время получены неопровержимые докозательства белковой природы ферментов:
-
Все ферменты действуют в мягких условиях: постоянная температура, постоянная рН, постоянная ионная сила, оптимальное соотношение субстратов, продуктов, модуляторов.
-
Все ферменты являются ВМС и образуют растворы, которые обладают буферными свойствами.
-
Способны к денатурации (необратимой) под воздействием тех же факторов, которые вызывают денатурацию белка. При этом ферменты полностью инактивируются.
-
При гидролизе распадаются на аминокислоты.
-
Обладают эффектом защиты (связывают ионы тяжёлых металлов).
-
Ферменты, как и белки, обладают антигенной активностью и при парентеральном введении стимулируют образование антител.
-
Имеют заряд, обладают электрофоретической подвижностью и амфотерными свойствами.
-
Не способны к диализу через клеточные мембраны.
-
Легко осаждаются из водных растворов методом фильтрования.
Ферменты, как и белки, делятся на 2 группы: простые и сложные. Простые целиком и полностью состоят из аминокислот и при гидролизе образуют исключительно аминокислоты. Их пространственная организация ограничена третичной структурой. Это в основом ферменты ЖКТ: пепсин, трипсин, лизацим, фосфатаза. Сложные ферменты кроме белковой части содержат и небелковые компоненты. Эти небелковые компоненты отличаются по прочности связывания с белковой частью (аллоферментом). Если константа диссоциации сложного фермента настолько мала, что в растворе все полипептидные цепи оказываются связанными со своими небелковыми компонентами и не разделяются при выделении и очистке, то небелковый компонент называется простетической группой и рассматривается как интегральная часть молекулы фермента.
Под коферментом понимают дополнительную группу, легко отделяющуюся от аллофермента при диссоциации. Между аллоферментом и простейшей группой существует ковалентная связь, довольно сложная. Между аллофермнтом и коферментом существует нековалентная связь (водородные или электростатические взаимодействия). Типичными представителями коферментов являются :
В1 - тиамин; пирофосфат (он содержит В)
В2 - рибофлавин; ФАД, ФНК
РР - НАД, НАДФ
Н – биотин; биозитин
В6 - пиридоксин; пиридоксальфосфат
Пантотеновая кислота: коэнзим А
2. БЕЛКИ – это ВМС, состоящие из аминокислот (всего 20) и имеющие 4 уровня структурной организации, а в настоящее время выделяют еще и пятый уровень.
ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА – это последовательность аминокислот в полипептидной цепи.
ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА - конфигурация полипепидной цепи, то есть наибольшее свертывание поли – пептидной цепи в спиральную конформацию.
ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА – пространственная ориентация полипептидной цепи в определённом объёме
(в трёхмерном пространстве). Иными словами, третичная структура показывает, каким образом полипептидная цепь, ввёрнутая частично или целиком в спираль, располагается в пространстве. Укладка полипептидной цепи в трёхмерном пространстве происходит за счёт радикалов. Как правило, в центре третичной структуры гидрофобные радикалы: лей, илей, вал, ала. Третичную структуру имеют гемоглобин, пепсин, трипсин, хемотрипсин, карбонгидраза.
Под четвертичной структурой белка понимают способ укладки в пространстве отдельных полипептидных цепей, обладающих одинаковой (или разной) первичной, вторичной и третичной структурой, и формирование единого макромолекулярного образования в структурном и функциоанльном отношении.
Каждая отдельно взятая полипептидная цепь, которая называется протомером, чаще всего не обладает биологической активностью. Эту способность белок приобретает при объединении с другими протомерами. Образовавшуюся при этом молекулу называют мультимером. Мультимерные белки чаще всего построены из чётного числа протомеров. Функционально активная часть мультимера называется субъеденицей.
Денатурация – это изменение общего плана (конформации) уникальной структуры нативной молекулы белка, приводящее к потере биологических функций и физико- хмических свойств (растворимости).
Факторы, вызывающие денатурацию:
1. Температура (большинство белков денатурирует при нагревании до 60 градусов).
2. Ионизирующее излучение.
3. Химические факторы:
3. Многие двухвалентные металлы (Cu, Fe, Mn, Mg) тоже выполняют роль кофакторов, хотя и не относятся ни к коферментам, ни к простетическим группам. Металлы входят в состав активного центра или стабилизируют оптимальный вариант сруктуры активного центра.
МЕТАЛЛЫ ФЕРМЕНТЫ
Fe ,Fe гемоглобин, каталаза, пероксидаза
Cu ,Cu цитохромоксидаза
Zn ДНК – полимераза, дегидрогеназа
Mg гексокиназа
Mn аргиназа
Ni уреаза
Se глутатионредуктаза
4. Активный (субстратный) центр – зто совокупность функциональных групп, расположенных в разных участках полипептидной цепи, но близко структурно и функционально ориентированных (в процессе укладки третичной структуры) и имеющих прямое отношение к катализу. Этот центр состоит из функциональных групп и радикалов: SH – (цистеин), - ОН (серин), - СООН (аспарагин), имидазольное кольцо гистидина и фенилаланина.
Активный центр включает в себя:
1) каталитический участок или центр, непосредственно взаимодействующий с субстратом, осуществляющий катализ;
2) контактная площадка, осуществляющая специфическое сродство фермента к субстрату и является местом фиксации субстрата к поверхности фермента;
3) включительные участки – карман, ложбинки.
У олигомерных ферментов (имеющих четвертичную структуру) имеются центры аллостерической регуляции – это участки связывания фермента с низким молекулярным веществом (эффектором или модификатором), имеющим иную, чем субстраты или продукт, структуру (АТФ, АДФ, НАД, промежуточные метаболиты.
Присоединение эффектора к аллостерическому центру приводит к изменению третичной структуры и соответственно конфигурации активного центра, вызывая снижение или повышение энзиматической активности. В связи с этим существует и два пространственно удалённых аллостерических центра: активации и ингибирования. Ферменты, активность которых контролируется состоянием как активного, так и аллостерического центров, называются аллостерическими ферментами.