ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2021
Просмотров: 439
Скачиваний: 1
Т аблица
Клас с иф ик ация
ф ерм ент ов
Груп п а
Катализируем ая
реак ция
Тип ич ная
реак ция
Прим еры
ф ерм ентов
*
Ок с идоредук
-
тазы
Перенос
атом ов
Н
и
О
или
элек тронов
от
одного
вещ ес тва
к
другом у
(NAD
+
,
NADP
+
, FAD, O
2
).
AH + B =
A + BH
A + O = AO
М алатдегидрогена
-
за
,
глюк озо
-6-
ф ос ф ат
-
дегидрогеназа
С ук цинатдегидро
-
геназа
Ц итохром ок с идаза
Транс ф еразы
Перенос
оп ределенной
груп п ы
атом ов
–
м етиль ной
,
ациль ной
,
ф ос ф ат
-
ной
или
ам ино
-
груп п ы
–
от
одного
вещ ес тва
к
другом у
.
AB + C = A + BC
Глициндек ар
-
бок с илаза
Ацилк арнитинтранс
-
ф ераза
Гек с ок иназа
Ас п артатам ино
-
транс ф ераза
Гидролазы
Реак ции
гидролиза
,
п ри
к оторы х
из
с убс т рата
образуют
-
с я
два
п родук та
.
AB + H
2
O =
AOH + BH
Л ип аза
,
ам илаза
,
п еп тидаза
Л иазы
Негидролитич ес к ое
п рис оединение
к
с убс т рат у
или
отщ еп ление
от
него
груп п ы
атом ов
.
При
этом
м огут
разры
-
вать с я
с вязи
C-C,
C-N, C-O
или
C-S
O
R-C-C =
OH
H
R-C +
O
CO
2
Ф ум араза
,
аль долаза
,
изоцитратлиаза
,
п ируватдек арбок
-
с илаза
Изом еразы
Внутрим олек уляр
-
ная
п ерес тройка
AB = BA
Триозоф ос ф атизо
-
м ераза
,
ф ос ф оглюк ом ут аза
Л игазы
С оединение
двух
м олек ул
в
резуль тате
образования
новы х
с вязей
С
-
О
, C-S,
C-N
или
C-C,
с оп ряж енного
с
рас п адом
АТФ
.
X + Y +
АТФ
=
XY +
АДФ
+
Ф
н
Пируват
-
к арбок с илаза
*
Даны
тривиаль ны е
названия
ф ерм ентов
.
А цетил
-
КоА
с луж ит
к оф ерм ент ом
в
реак циях
т ранс ацилирования
,
п оэтом у
дейст вие
ф ерм ент ов
этих
двух
груп п
-
лигаз
и
ацилт ранс ф ераз
-
в
ж ивы х
с ис тем ах
тес но
увязано
друг
с
другом
.
Аналогич ная
взаим озавис им ос т ь
харак т ерна
и
для
м ногих
других
ф ерм ент ов
.
М еханизм
дей ствия
ф ерм ентов
У с к орение
любой
хим ич ес к ой
реак ции
дос тигаетс я
за
с ч ет
увелич ения
доли
м олек ул
,
обладающ их
дос таточ ной
внутренней
энергией
для
дос тиж ения
п ереходного
с ос тояния
.
Одним
из
м еханизм ов
п овы ш ения
с к орос ти
реак ции
являетс я
увелич ение
тем п ерат уры
.
Как
п равило
,
п овы ш ение
тем п ерат уры
на
10
о
С
вы зы вает
ус к орение
хим ич ес к ой
реак ции
п риблизитель но
в
два
раза
.
Второй
п уть
ус к орения
хим ич ес к ой
реак ции
-
добавление
к атализатора
.
Катализаторы
ус к оряют
хим ич ес к ие
реак ции
,
находя
«обходны е
п ути»
,
п озволяющ ие
м олек улам
п реодолеват ь
ак тивационны й
барь ер
на
более
низк ом
энергетич ес к ом
уровне
.
Ф ерм енты
,
так
ж е
к ак
и
другие
к атализаторы
,
с оединяютс я
с о
с воим и
с убс тратам и
в
ходе
к аталитич ес к ого
цик ла
.
Ф ерм ент
-
к атализатор
(
обознач им
его
бук вой
Е
)
на
п ром еж уточ ной
с тадии
реак ции
взаим одействует
с
реагентом
А
с
образованием
нового
к ом п лек с а
или
с оединения
Е А
,
п ереходном у
с ос тоянию
к оторого
с оответс твует
знач итель но
более
низк ая
энергия
ак тивации
п о
с равнению
с
п ереходны м
с ос тоянием
реагента
в
нек атализируем ой
реак ции
.
Рис унок
2.
Изм енение
с вободной
энергии
с ис тем ы
п ри
п ротек ании
хим ич ес к ой
реак ции
в
п рис утс твии
и
отс утс твии
к атализатора
З атем
к ом п лек с
ф ерм ент
-
с убс трат
(
Е А
)
рас п адаетс я
на
п родук т
Р
и
с вободны й
к атализатор
,
к от оры й
м ож ет
оп ять
с оединить с я
с
другой
м олек улой
А
и
п овторить
вес ь
цик л
.
Им енно
так им
образом
к ат ализаторы
с ниж ают
энергию
ак тивации
хим ич ес к ой
реак ции
;
в
их
п рис ут с твии
гораздо
более
знач итель ная
доля
м олек ул
данной
п оп уляции
вс т уп ает
в
реак цию
в
единицу
врем ени
.
Ф ерм енты
,
так
ж е
к ак
и
другие
к атализаторы
,
с оединяютс я
с о
с воим и
с убс т ратам и
в
ходе
к аталитич ес к ого
цик ла
.
Ф ерм енты
п овы ш ают
с к орос ти
к ата
-
лизируем ы х
им и
реак ций
в
10
8
-10
20
раз
.
Нап рим ер
,
уреаза
ус к оряет
гидролиз
м оч евины
в
10
14
раз
п ри
рН
8
и
20
° С
.
Как
ж е
удаетс я
ф ерм ентам
п роявлять
так ую
необы ч айно
вы с ок ую
к аталитич ес к ую
ак тивнос ть
в
с толь
м ягк их
ус ловиях
?
С ущ ес твуют
ч еты ре
ос новны х
ф ак тора
,
оп ределяющ их
с п ос обнос ть
ф ерм ентов
ус к орять
хим ич ес к ие
реак ции
.
Сбли ж ен и е
и
ори ен т ац и я
.
Ф ерм ент
с п ос обен
с вязы вать
м олек улу
с убс т рата
так им
образом
,
ч то
атак уем ая
ф ерм ентом
с вязь
ок азы ваетс я
не
толь к о
рас п олож енной
в
неп ос редс твенной
близос ти
от
к аталитич ес к ой
груп п ы
,
но
и
п равиль но
ориентированной
п о
отнош ению
к
ней
.
В
резуль тате
вероятнос ть
того
,
ч то
к ом п лек с
Е
S
дос тигнет
п ереходного
с ос тояния
,
с иль но
увелич иваетс я
.
Нап ряж ен и е
и
деформ ац и я
:
и н дуц и рован н ое
соот вет ст ви е
.
Прис оединение
с убс трата
м ож ет
вы зы вать
к онф орм ационны е
изм енения
в
м олек уле
ф ерм ента
,
к оторы е
п риводят
к
нап ряж ению
с трук т уры
ак тивного
центра
,
а
так ж е
нес к оль к о
деф орм ируют
с вязанны й
с убс трат
,
облегч ая
тем
с ам ы м
дос тиж ение
к ом п лек с ом
Е А
п ереходного
с ос тояния
.
При
этом
возник ает
так
назы ваем ое
и н дуц и рован н ое
соот вет ст ви е
ф ерм ента
с убс трат у
.
Так им
образом
,
неболь ш ие
изм енения
третич ной
или
ч ет
-
вертич ной
с трук т уры
относ итель но
к руп ной
м олек улы
ф ерм ента
м огут
играть
роль
м еханич ес к ого
ры ч ага
для
м олек улы
с убс трата
.
Возм ож но
,
ч то
им енно
п о
этой
п рич ине
ф ерм енты
п редс тавляют
с обой
белк и
и
,
с ледователь но
,
п о
с воим
разм ерам
знач итель но
п ревос ходят
м олек улы
боль ш инс т ва
с убс т ратов
.
О бщ и й
к и слот н о
-
осн овн ый
к ат али з
.
В
ак тивном
центре
ф ерм ента
м огут
находить с я
груп п ы
с п ециф ич ес к их
ам инок ис лотны х
ос татк ов
,
к оторы е
являютс я
хорош им и
донорам и
или
ак цеп торам и
п ротонов
.
Так ие
к ис лотны е
или
ос новны е
груп п ы
общ его
т ип а
п редс тавляют
с обой
м ощ ны е
к атализаторы
м ногих
органич ес к их
реак ций
,
п ротек ающ их
в
водны х
с ис тем ах
.
Ковален т н ый
к ат али з
.
Нек оторы е
ф ерм енты
реагируют
с о
с воим и
с убс т ратам и
,
образуя
оч ень
нес табиль ны е
,
к овалентно
с вязанны е
ф ерм ент
-
с убс т ратны е
к ом п лек с ы
,
из
к оторы х
в
ходе
п ос ледующ ей
реак ции
образуютс я
п родук ты
реак ции
,
п рич ем
знач итель но
бы с трее
,
ч ем
в
с луч ае
нек атализируем ы х
реак ций
.
Переч ис ленны е
вы ш е
ч еты ре
ф ак тора
,
п о
-
видим ом у
,
внос ят
различ ны й
вк лад
в
ус к орение
хим ич ес к их
реак ций
ф ерм ентам и
разны х
тип ов
,
однак о
ни
для
одного
ф ерм ента
п ок а
не
извес тно
точ ного
м еханизм а
,
обес п еч ивающ его
ус к орение
той
или
иной
с п ециф ич ес к ой
для
него
реак ции
.
А ллостерические
ф ерм енты
Как
и
вс е
ф ерм енты
,
аллос терич ес к ие
ф ерм енты
им еют
к аталитич ес к ий
центр
,
в
к отором
п роис ходит
с вязы вание
с убс трата
и
п ревращ ение
его
в
п родук т
,
но
у
аллос терич ес к их
ф ерм ентов
ес ть
,
п о
м ень ш ей
м ере
,
ещ е
один
регулят орны й
,
или
аллос терич ес к ий
,
центр
для
с вязы вания
регулирующ его
м етаболита
,
назы ваем ого
эф ф ек тором
или
м одулятором
(
рис
.
1).
Аллос терич ес к ий
центр
с п ециф ич ен
п о
отнош ению
к
с воем у
м одулятору
анало
-
гич но
т ом у
,
к ак
к аталитич ес к ий
центр
с п ециф ич ен
п о
отнош ению
к
с воем у
с убс т рат у
.
Во
-
вторы х
,
м олек улы
аллос терич ес к их
ф ерм ентов
обы ч но
нам ного
к руп нее
и
более
с лож но
ус троены
п о
с равнению
с
м олек улам и
п рос ты х
ф ер
-
м ентов
.
Боль ш инс тво
из
них
с ос тоит
из
двух
или
более
п олип еп тидны х
цеп ей
,
или
с убъ единиц
.
И
нак онец
,
в
-
треть их
,
к инетик а
реак ций
,
к атализируем ы х
аллос терич ес к им и
ф ерм ентам и
,
обы ч но
знач итель но
отк лоняетс я
от
к лас с ич е
-
с к ого
уравнения
М ихаэлис а
-
М ентен
.
Э то
один
из
п ризнак ов
,
п о
к отором у
они
бы ли
вп ервы е
обнаруж ены
.
Когда
с п ециф ич ес к ий
ингибирующ ий
,
или
отрицатель ны й
,
м одулятор
с вязы ваетс я
с
аллос терич ес к им
центром
,
ч то
п роис ходит
п ри
п овы ш ении
к онцентрации
м одулятора
в
к лет к е
,
ф ерм ент
п ереходит
в
м енее
ак тивную
или
с овс ем
неак тивную
ф орм у
,
т
.
е
.
«вы к люч аетс я»
.
Когда
ж е
к онцентрация
м одулятора
в
к лет к е
с ниж аетс я
,
ингибитор
п ок идает
аллос терич ес к ий
центр
и
ф ерм ент
вновь
«вк люч аетс я»
,
т
.
е
.
п ереходит
в
ак тивную
ф орм у
.
С ущ ес твуют
,
однак о
,
и
так ие
аллос терич ес к ие
ф ерм енты
,
к оторы е
ак тиви
-
руютс я
м олек улам и
м одулят ора
.
В
этом
с луч ае
ф унк цию
ак тивирующ его
,
или
п олож итель ного
,
м одулятора
вы п олняет
не
к онеч ны й
п родук т
данной
цеп и
ф ерм ентативны х
реак ций
,
а
к ак ой
-
то
другой
м етаболит
,
к оторы й
с луж ит
м олек улярны м
с игналом
,
означ ающ им
,
ч то
ф ерм ент
долж ен
«п ос п еш ить »
.
Ч ас то
в
роли
ак тивирующ его
м одулятора
так ого
тип а
вы с т уп ает
с ам а
м олек ула
с убс т рата
.
Аллос терич ес к ие
ф ерм енты
этого
к лас с а
,
назы ваем ы е
гом отроп ны м и
(
так
к ак
м одулятором
и
с убс тратом
с луж ит
одно
и
то
ж е
с оединение
),
им еют
два
или
боль ш ее
ч ис ло
центров
с вязы вания
для
с убс трата
.
Э ти
центры
с вязы вания
нередк о
вы п олняют
двойную
ф унк цию
,
действуя
и
к ак
к аталитич ес к ие
,
и
к ак
регулят орны е
центры
.
Аллос терич ес к ие
ф ерм енты
этого
тип а
реагируют
на
с ит уации
,
п ри
к оторы х
с убс т рат
нак ап ливаетс я
в
избы точ ны х
к олич ес твах
и
долж ен
бы ть
удален
в
ходе
п ос ледующ их
реак ций
.
Так им
образом
,
им еютс я
аллос терич ес к ие
ф ерм енты
двух
т ип ов
.
Ф ерм енты
п ервого
тип а
ингибируютс я
с воим и
м одулят орам и
,
к оторы е
обы ч но
п о
с воем у
хим ич ес к ом у
с т роению
отлич аютс я
от
с убс трата
(
п оэтом у
эти
ф ерм енты
назы ваютс я
гетеротроп ны м и
).
Нек оторы е
аллос терич ес к ие
ф ерм енты
п одверж ены
влиянию
двух
и
более
м одуляторов
,
к от оры е
м огут
ок азы вать
на
ф ерм ент
п ротивоп олож ное
действие
,
т
.
е
.
один
м одулятор
(
или
боль ш ее
их
ч ис ло
)
ак тивирует
ф ерм ент
,
а
другой
(
или
другие
) -
ингибирует
его
.
Т естовые
задания
для
сам оконтроля
п о
тем е
«Ф ерм енты»
1.
Ф ерм ентативной
ак тивнос ть ю
обладают
:
1.
Толь к о
белк и
2.
Толь к о
нук леиновы е
к ис лоты
3.
Л ип иды
4.
Белк и
и
РНК
5.
Глик оп ротеины
.
2.
Коф ак тором
назы ваетс я
:
1.
Ап обелок
+
п рос тетич ес к ая
груп п а
2.
Полип еп тидная
цеп ь
3.
Ап оф ерм ент
+
к оф ерм ент
4.
Коф ерм ент
+
п рос тетич ес к ая
груп п а
5.
Ионы
м еталлов
.
3.
При
к ак ом
знач ение
рН
с оответс твует
рН
оп тим ум у
боль ш инс тво
ф ерм ентов
:
1.
1.5-2.5
2.
5-6
3.
7-8
4.
10-11
5.
0-7.
4.
Конс танта
М ихаэлис а
равняетс я
:
1.
Концентрации
ф ерм ента
,
п ри
к оторой
с к орос ть
реак ции
м ак с им аль на
2.
Концентрации
с убс трата
,
п ри
к оторой
с к орос ть
реак ции
м ак с им аль на
3.
Концентрации
с убс трата
,
п ри
к оторой
с к орос ть
реак ции
м иним аль на
4.
Концентрации
с убс трата
,
п ри
к оторой
с к орос ть
реак ции
равна
п оловине
м ак с им аль ной
5.
Концентрации
ф ерм ента
,
п ри
к оторой
с к орос ть
реак ции
равна
п оловине
м ак с им аль ной
.
5.
При
нек онк урентном
ингибировании
:
1.
Ингибитор
с вязы ваетс я
с
к оф ерм ентом
2.
Ингибитор
с вязы ваетс я
с
ак тивны м
центром
3.
Ингибитор
с вязы ваетс я
с
белк овой
м олек улой
не
в
ак тивном
центре
4.
Ингибитор
с вязы ваетс я
с
с убс тратом
5.
Ингибитор
с вязы ваетс я
с
п ром еж ут оч ны м
п родук т ом
.
6.
У равнение
М ихаэлис а
-
М ентен
оп ис ы вает
:
1.
З авис им ос ть
обратной
с к орос ти
от
обратной
к онцентрации
с убс т рата
2.
Поведение
аллос терич ес к их
ф ерм ентов
3.
З авис им ос ть
с к орос ти
ф ерм ента
от
к онцент рации
с убс трат а
4.
З авис им ос ть
ак тивнос ти
ф ерм ентов
от
тем п ерат уры
5.
З авис им ос ть
ак тивнос т и
ф ерм ентов
от
рН
.
7.
Ф ерм енты
,
к атализирующ ие
п рис оединение
м олек ул
п о
двойной
с вязи
относ ятс я
к
к лас с у
:
1.
Ок с идоредук тазы
2.
Транс ф еразы
3.
Гидролазы