РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ, ФЕРМЕНТОДИАГНОСТИКА. ФЕРМЕНТОПАТИИ. ЭНЗИМОТЕРАПИЯ.

Michaelis і Menten – первые иследовали кинетику реакций (1913) Во время реакции молекула фермента, E и молекула субстрата S, формируют промежуточный фермент- субстратный (ES) комплекс k 1, k -1, k 2 – константы скорости – указывают на скорость или эффективность реакций E + SESE + P k1k1 k2k2 k -1 k-2k-2

- При фиксировании концентрации фермента начальная скорость реакции линиейно пропорционная концентрации субстрата -Скорость реакции возрастает л и нейно при увеличении концентрации субстрата и потом пр е краща е тся при нас ы щении фермента Скорость катализа

Аналоги субстрат о в –структурно похожи на субстрат фермента -ковалентно модифицируют активный центр

Кинетика ферментативных реакций Действие концентрации субстрата на скорость реакции

Ингибитор связывается как субстрат и сначала инициирует нормальный каталитический механизм Потом образуются химически реактивные соединения, которые инактивируют фермент ковалентную модификацию Суицидный потому что фермент сам принимает участие в своем инактивировании Су и цидн ые и нг и б и торы

Регуляц и я активност и фермент о в Аллостерич еская регуляц и я Обратимая ковалентна я модиф и кац и я И зофермент ы Протеол и тич еск а я активац и я Метод ы регуляц ии активност и фермент о в

Аллостерические ферменты имеют специальный регуляторный участок (аллостерический центр), который пространственно отдален от активного центра Аллостерические модуляторы -связываются нековалентно с аллостерическим центром - регулируют активность фермента изменяя его конформацию Аллостерич еские фермент ы

Регуляция активности ферментов путем ковалентной модификации Ковалентное присоединение молекулы к аминокислотному остатку фермента может модифицировать активность последнего Типы ковалентной модификации: -фосфорилирование; -ацетилирование; -карбоксилирование и др.

Фосфорил ирование

Реакция дефосфорилирования Как правило, фосфорилированные ферменты более активные Ферменты, ответственные за фосфорилирование - протеинкиназы Ферменты, ответственные за дефосфорилирование – фосфатазы

Коферментом моноаминооксидазы является ФАД

множесственные формы фермента, которые отличаются аминокислотной последовательностью, но катализируют ту же реакцию Изоферменты могут отличаться: кинетикой, регуляторными свойствами, коэнзимом, распространением в клетках и тканях Изоферменты кодируются разными генами И зофермент ы

Изоферменты – важны для диагностики различных заболеваний Есть 5 изоферментов ЛДГ: H 4 – в сердце HM 3 H 2 M 2 H 3 M M 4 – в печени, мышцах – tetramer (4 субединицы) – состоит из двух типов полипептидных цепей, М и Н При мер : лактатдег и дрогеназа (ЛДГ) Лактат + НАД + п и руват + НАДН + H +

Протеолитическая активация Много ферментов синтезируются как неактивные предшественники (зимогены) и активируются протеолитическим расщеплением При меры специф и ч еского протеол и з а Ферменты перетравливания –синтезируются как зимогены в желудке и поджелудочной железе Ферменты свертывания крови –каскад протеолитической активации Некоторые белковые гормоны –проинсулин в инсулин путем удаления пептида

Полиферментные комплексы - разные ферменты, которые катализируют последовательные реакции одного процесса и пространственно размещаются в одном месте -продукт одной реакции переносится прямо на активный центр следующего фермента -значительно увеличивается скорость реакции Полифункциональные ферменты – в зависимости от условий один фермент может иметь различные активности Пол и ферментн ые комплекс ы и пол и функц и ональн ые фермент ы

Безконкурентное торможение Інгибитор присоединяется к ES но не к свободному E Присутствует только в мультисубстратных реакциях

Ингибитор присоединяется не к активному центру, а к другому участку фермента Ингибитор и субстрат могут связыватся с ферментом в одно и то же время Ингибитор может связыватся как с ферментом (EI), так и с фермент-субстратным комплексом (ESI) Ингибитор не может быть вытеснен путём увеличения концентрации субстрата Неконкурентное торможение

Конкурентное торможение Бензамидин конкурирует с аргинином при связывании с трипсином

Ингибирование ферментов Разные химические агенты (метаболиты, аналоги субстратов, токсины, лекарственные препараты, металы и др.) могут ингибировать активность ферментов Ингибирование – И связывается с ферментом и предуприждает формирование комплекса ЕS либо его расщепление на E + P

Обратимые и необратимые ингибиторы Обратимые ингибиторы – после связывания с ферментом (образование EI комплекса) быстро дисоциирует EI комплекс удерживается вместе с помощью слабых нековалентных связей Три типа обратимого ингибирования: Конкурентное, Неконкурентное, Безконкурентное

Конкурентное торможение Ингибитор за структурой похожий на субстрат, и связывается с тем же активным центром Фермент не может розличать ингибитор и субстрат Присоединение ингибитора к активному центру предупреждает связывание субстрата Конкурентный ингибитор снижает скорость катализа снижается количество молекул фермента, связанных с субстратом Ингибитор может быть вытеснен из активного центра путём увеличения концентрации субстрата Обратимое ингибирование

Необратимое ингибирование Очень медленная дисоциация EI комплекса Ингибитор связывается ковалентными связями с ферментом Необратимые ингибиторы ингибиторы специфические к группам аминокислотных остатков аналоги субстратов суицидные ингибиторы

2 типа аллостерических модуляторов Отрецательные модуляторы (ингибиторы) –связываются с аллостерическим центром и ингибируют активность фермента; – являются конечными продуктами биохимических путей – обратимая отрицательная связь Положительные модуляторы (активаторы) –связываются с аллостерическим центром и стимулируют активность фермента; –обычно являются субстратом реакции – обратимая отрицательная связь

Влияние концентраци фермента на скорость реакции При достаточной концентрации субстрата чем выше концентрация фермента, тем выше скорость реакции

V max [S] v o = K m + [S] Уровнение Michaelis-Menten K m – константа Michaelis; V o – начальная скорость, [S]; V max – максимальная скорость

Катализует реакцию гликолиза в начале процесса Фосфоэнолпируват, промежуточное соединение с конца гликолиза, е аллостерическим ингибитором ФФК-1 Пример аллостерического фермента – фосфофруктокиназа-1 (ФФК-1) PEP

Спасибо за внимание!