Биология клетки

19. Ферменты как биокатализаторы, их спецефичность и механизм действия. Изоферменты. Регуляция активности обычных и аллостерических ферментов. Ретроингибирование. Влияние физико-химических факторов на активность ферментов.

Относит. молекул. масса  белков, облад-х ферментными св-ми, колеблется от  15 тыс. до н-х млн. Ферменты явл-ся глобулярными белками,  вкл-т простые (однокомпонентные) и сложные (двукомпонентные).

Относит. молекул. масса  белков, облад-х ферментными св-ми, колеблется от  15 тыс. до н-х млн. Ферменты явл-ся глобулярными белками,  вкл-т простые (однокомпонентные) и  сложные (двукомпонентные).

Белковая часть двукомпонентных  ферментов называется апоферментом, молекула в целом- холоферментом, небелковые компоненты легко диссоциирущие  из комплекса- коферменты. Они действуют как акцепторы атомов или субстраты.  Е’K+AH2            A+E’ · KH2 , E’ · KH2   +  B        E’ · K + BH2

(E-фермент,  К-кофермент, AH2,В- субстраты).Соединение белковой части с небелковой осущ-тся за счет ионных, водородных связей, гидрофобных взаимодействий, реже- с помощью ковалентных связей.

Функции:

1. участие в акте катализа;
2. осуществление контакта между ферментативным белком и  суб-стратом;
3. стабилизация апофермента. Апофермент определяет специфичность действия.

Один и тот же апофермент может функционировать в составе разных ферментов. НАД является коферментом многих 

дегидрогеназ. Ферменты внутри клетки содержатся и действуют в определенных ее орга неллах. Почти все ферменты гликолиза обнаруживаются в цитоплазме, ферменты окислительного фосфорилирования во внутренней мембране.

В ядрах ферменты синтеза  нуклеиновых кислот ДНК-полимеразы, РНК- полимеразы). В лизосомах гидролитические  ферменты. В пероксисомах ферменты метаболизма гликолевой кислоты  и утилизации пероксида водорода. В матриксе митохондрий-ферменты  окисления жирных кислот. В строме хлоропластов-рибулозодифосфат карбоксилаза и др.ферменты, участвующие в синтезе углеводов из СО2.

В мембраны хлоропластов встроены АТФ-азы и переносчики электронов, функционирующие в процессе фотосинтеза. При ферментативном катализе наблюдается снижение активации. Реакции протекают ступенчато. Активационный барьер разбивается на несколько более низких.

3 стадии:

1)присоединение молекулы  субстрата S к ферментату Е;

2)превращение субстрата; 3)определение конечных прод-в р-ции от фермента. 1-ая стад. -быстрая-образование ферментных комплексов, 2-ая-медленная. Образование ферментсубстратного комплекса возможно из-за  определенного сродства ферментов к субстрату.

Различают положительные  эффекторы (метаболиты, вызывающие аллостерическую активацию (обратимое связывание ферментами некоторых метаболитов вызывает уменьшение или увеличение активности фермента). И различают отрицательные, связывание которых с ферментом снижает  скорость реакции благодаря аллостерическому ингибированию.

Аллостерический эффектор связывается с аллостерическим  центром, изменяет конформацию фермента,  что вызывает изменение сродства фермента к субстрату.

Если в системе накопления много  конечного продукта, то его образование  будет ингибировано, в результате чего конечный продукт как ингибитор первого фермента в метаболическом цикле, ведущем к синтезу этого продукта. Это ретронгибирование рН, при котором скорость реакции максимальна, называется оптимумом, при отклонении рН в любую сторону от этого значения скорость реакции снижается. При нагревании выше 80 С преобладающее большинство ферментов полностью денатурирует.

Температурный оптимум 40-60 С. Большинство ферментов хорошо сохраняет активность при положительных  и отрицательных температурах.Только холодолабильные инактивируются при понижении t от 30 до 40 градусов.