Ферменты

Тема: Ферменты

1.Активный центр фермента

2.Механизм действия ферментов

3. Кинетика  ферментативного катализа

4.  Ингибирование ферментов

Активный центр фермента

При ферментативном катализе имеет место взаимодействие фермента и субстрата. При этом  образуется фермент-субстратный комплекс. Зона фермента, которая взаимодействует с субстратом называется активным центром фермента.

Фермент - это белок, который обладает определенной  пространственной структурой. Конформация фермента такова, что определенные боковые группы полипептидной цепи располагаются специфическим образом и формируют активный центр.

Пространственная структура активного центра предопределяет:

1. строение соединения, которое стереохимически  комплементарно этому центру, 2) природу превращений субстрата, приводящих  к образованию соответствующего продукта.

Некоторые свойства активного центра. Активный центр фермента - это участок связывания субстрата, в котором содержатся аминокислоты непосредственно участвующие в образовании или разрыве химических связей. Такие остатки называются каталитическими группами. Несмотря на огромное разнообразие структуры ферментов, их специфичности и механизма каталитического действия, все же можно сделать ряд обобщений в отношении свойств активных центров.

1) На активный центр приходится относительно малая часть общего объема молекулы фермента. Большая часть аминокислотных остатков в молекуле фермента не контактирует с субстратом. Непонятно почему размеры ферментов так велики.

2) Активный центр фермента - это трехмерное образование. Это сложная трехмерная структура, в образовании которой участвуют группы, принадлежащие разным  частям полипептидной цепи. Например, лизоцим - из 129 аминокислотных остатков 5 остатков входят в активный центр, основные группы активного центра представлены аминокислотными остатками, занимающими 35, 52, 62, 63 и 101 положение; рибонуклеаза 124 аминокислотных остатка. Активный центр 3 аминокислотных остатка - гис-12, лиз-41, гис-119; химотрипсин - 245 аминокислотных остатка, активный центр 3 аминокислотных остатка, гис-57, сер-195 и асп-102.

3) Субстраты относительно слабо связаны с ферментом. Константа равновесия ES-комплексов обычно лежат в пределах 10-2 - 10-8 М. Это соответствует свободным энергиям взаимодействия от 3 до 12 ккал/ моль. Сравним это с величиной ковалентной связи - 50 - 100 ккал/ моль.

4) Активный центр имеет форму узкого углубления или щели. В этом углублении присутствует несколько полярных аминокислотных остатков, необходимых для связывания и катализа. Неполярный характер всей области в целом способствует связыванию субстрата. Кроме того щелевидная форма активного центра создает микроокружение, в котором отдельные полярные остатки приобретают особые свойства важные для катализа.

5) Специфичность связывания субстрата зависит от строго определенного расположения атомов в активном центре. Субстрат входит в него, если он соответствует по форме активному wентру. (Сравнение Эмиля Фишера с “ключ-замок”).

Активный центр фермента включает субстрат связывающий центр и каталитический центр. Субстрат связывающий центр содержит специфические функциональные группы, способные связывать субстрат.  Каталитический центр фермента  обеспечивает ход каталитического процесса.

Связывание субстрата с активным центром осуществляется в результате образования специфических нековалентных связей, включающих гидрофобные, электростатические взаимодействия, а также водородные связи. При контакте с активным центром фермента субстрат оказывается в непосредственной близости от специфических групп фермента, кооперативное действие которых дестабилизирует определенные связи субстрата, превращая его в более реакционноспособное химическое соединение.