youtube1

 

Бесплатная школа YouTube 3.0

Семинар 6. Ферменты

Часть 1. Структура-функция: Биокатализаторы, Специфичность, Механизмы действия, Регуляция.

1. Три основных свойства отличают ферменты от химических катализаторов:

  • Каталитическая сила
  • Специфичность
  • Наличие регуляции

Все ферменты одинаково ускоряют как прямую, так и обратную реакции !!!

2. Каталитическая сила

3. Специфичность - Определяется наличием активного центра и образованием фермент-субстратного комплекса

  • Максимальная скорость
  • Кристаллография
  • Спектральные отличия

4. Фермент-субстратный комплекс

                     Ключ-замок                                                                 Рука-перчатка
 
  • Формируется разными частями белка
  • Представляет собой углубление или разрез
  • Имеет относительно небольшой размер
  • Реализует слабые взаимодействия при связывании
  • Специфичность определяется точной ориентацией атомов

5. Переходный (transition-state) комплекс

6. Стратегии ферментативного катализа

  • Использование и стабилизация переходного комплекса
  • Дестабилизация субстрата в фермент-субстратном комплексе
  • Снижение энтропийного фактора
  • Сближение и ориентация
  • Кислотно-основной катализ
  • Ковалентный катализ
  • Катализ с участием ионов металлов

7. Использование переходного комплекса

Главная цель - снижение свободной энергии активации Гиббса

Ускорение реакции ферментом происходит только в случае DGe# < DGu#

8. Энтропийный фактор и энергия связывания ES

Справа: Энергия связывания фермент-субстратного (ES) комплекса (DGb) частично компенсируется уменьшением энтропии (TDS) и дестабилизацией ES (DGd) за счет напряжения, изменения конформации и вытеснения растворителя. Без такой компенсации - пунктирная линия.
Слева: катализ не пойдет если ES и EX# одинаково стабилизированы (их DGb равны), но пойдет в случае компенсации за счет DGd и TDS при дестабилизации ES (справа).

9. Механизмы дестабилизации субстрата

Уменьшение энтропии, Десольватация, Электростатическая дестабилизация

10. Сближение и ориентация

Прямое уменьшение энтропии в случае бимолекулярной реакции

11. Кислотно-основный катализ

Механизм действия РНКазы

По определению, при кислотно-основном катализе в переходном состоянии происходит перенос протона.

При специфическом - участвует вода, она является донором протона.

При общем - донор может быть любым, например, буфер.

* Такой же механизм действия у протеаз - химотрипсин, пепсин и др.

12. Ковалентный катализ

Ковалентный катализ означает, что реакция типа

идет с образованием ковалентного интермедиата

и подчиняется нуклеофильному или электрофильному механизму.

13. Энергетический профиль катализа химотрипсином

Постулируется наличие двух переходных комплексов с одним интермедиатом

14. Каталитические механизмы протеаз

Триадный катализ - сериновые протеазы (трипсин, химотрипсин, тромбин, плазмин, субтилизин, эластаза, активаторы плазминогена)

Диадный катализ - аспартатные протеазы (пепсин, химозин, катепсин, ренин, протеаза вируса СПИДа)

 

15. Стратегии регуляции активности ферментов

  • За счет концентраций субстрата/продукта
  • Под действием метаболитов
  • При помощи ковалентной модификации
  • Белок-белковыми взаимодействиями
  • Аллостерически
  • Ограниченным протеолизом
  • Изменением уровня экспрессии
  • Изменением изоформного состава

16. Основной принцип регуляции метаболитами

Регулируется первая необратимая стадия процесса

17. Ковалентная модификация

18. Множественная модификация ключевых белков

Гистон Н3 белок P53

19. Аллостерическая регуляция

На примере миоглобина-гемоглобина

20. Ограниченный протеолиз

21. Активация химотрипсиногена

youtube2

Авторский видеокурс по заработку на YouTube от 1000 долларов в месяц.
Гарантия результата.