Будова активного центру ферментів

Структура активного центру є комплементарною до просторової будови субстрату (теорія Е.Фішера про відповідність ферменту і субстрату як „ключа і замка”). Пізніші теорії ферментативного каталізу (Д.Кошленд) враховують можливі взаємні зміни просторових конформацій ферменту і субстрату під час їх взаємодії („теорія індукованої відповідності ферменту і субстрату”). Активний центр ферменту складається з 2-ділянок.

· ділянка, що зв’язує субстрат, або контактна („якірна”) ділянка; вона містить радикали полярних (зв’язують молекули субстрату за рахунок водневих зв’язків або дипольних взаємодій) або неполярних амінокислотних залишків (створюють в активному центрі гідрофобні зони, що взаємодіють із відповідними радикалами в субстраті).

· каталітично активна ділянка, до складу якої входять хімічні групи, що беруть безпосередню участь у перетворенні субстрату (групи -ОН, -SH, -NH₃^-, -СОО).

Активність ферменту

Особливі властивості ферментів: 8 Висока каталітична активність (амілаза за 1хв. перетворює 1100000 молекул субстрату). При пророщуванні зерна різко зростає дія ферментів зерна, починається процес гідролітичного розщеплення, відкладених в ендоспермі, складних речовин з утворенням більш простих речовин – розчинних у воді, доступних для подачі у паросток. Сильно збільшується дихальний газообмін зерна. Характерною особливістю пророщеного зерна є збільшення активності всіх гідролаз і оксидоредуктаз, що проявляється ще до появи зовнішніх ознак проростання. Проте спричиняє зміну технологічних і хлібопекарських властивостей зерна. Каталітична дія ферменту (ферментативна активність) визначається за стандартних умов за збільшенням швидкості (фіолетовий колір на схемі) каталітичної реакції (оранжевий колір) порівняно з некаталітичною (жовтий колір). Швидкість реакції визначають за зміною концентрації субстрату або продукту за одиницю часу (моль/(л·с)). Каталітична активність не залежить від об’єму розчину, в якому відбувається реакція. Каталітична активність ферментів виражається у каталах, млкаталах, мккаталах. Катал– це каталітична активність ферменту, який здійснює хімічне перетворення 1 моль субстрату за 1с. Іншою одиницею активності є міжнародна одиниця(E) — кількість ферменту, що перетворює 1 мкмоль субстрату за 1 хвилину (1 E = 16,7 нкат). На активність ферментів впливають: температура, значення рН середовища, активатори та інгібітори.

8 Чутливість до температури (термочутливі та термолабільні).

При підвищенні температури каталітична активність ферментів збільшується, але до певної межі. При t>80⁰С – денатурація білкового компонента, втрата активності ферментів. При низьких температурах – дія ферментів припиняється (не руйнуються);

Оптимальна активність ферментів спостерігається при t = 37 – 40⁰С (збільшення швидкості ферментативної реакції). Якщо при захворюванні температура тіла людини підвищилась до 39,5 С, то це свідчить про прискорення біохімічних процесів у 1,13 – 1,39 рази (13-19%). Підвищення температури до 40 ‑ 42⁰С призводить до швидкого зниження біохімічного процесу у зв’язку з денатурацією та інактивацією ферментів.

Дія ферментів тваринного походження оптимальна при t = 40 – 50 С; для ферментів рослинного походження t = 50 – 60 С.

8 Чутливість до рН середовища (зумовлена іонізацією активного центру, субстрату і кофакторів, що впливає на формування активного фермент ‑ субстратного комплексу).

Кожний фермент має свій рН-оптимум, тобто значення рН середовища, при якому його каталітична активність максимальна.

Оптимальні значення рН для:

þ пепсину 1,5–2,5;

þ трипсину 7,5-8,5;

þ хімозину 6,0;

þ кишкової мальтази 5,8-6,1;

þ амілази слини 6,8-7,0;

þ панкреатичної ліпази 7,0-8,5.

8 Активатори ферментів підвищують активність ферментів – мінеральні кислоти (НСІ) і жовчні кислоти, катіони металів (Са²⁺, Mg²⁺, Со²⁺, Сu²⁺), аніони (СІ^-), деякі сполуки з функціональними групами (цистеїн, глутатіон), ферменти (ентерокіназа, трипсин).

8 Інгібітори – речовини, що знижують активність ферментів і спричиняють гальмування ферментативних процесів.

a оборотне гальмування (утворення слабкого комплексу, який має здатність розпадатися з вивільненням ферменту);

a необоротне гальмування (міцний комплекс, поступове зв’язування і вилучення ферменту із середовища).

8 Специфічність дії ферментів, зумовлена конформаційною та електростатичною компліментарністю між молекулами ферменту; субстрату і структурою активного центру ферменту. Суттєва особливість каталітичної дії ферментів полягає у специфічності, тобто дія ферменту направлена на строго визначені хімічні зв’язки. Поняття специфічності належить до типів каталітичних реакцій (реакційна специфічність), до природи сполук ‑ субстратів (субстратна специфічність). Ä На схемі наведені ферменти, які розщеплюють хімічний зв’язок. Високоспецифічні ферментитипу А (верхня строчка таблиці) каталізують розщеплення тільки одного типу зв’язку в субстратах певної структури. Ä Ферменти типу Б (середня строчка) виявляють обмежену реакційну специфічність, проте широку субстратну специфічність. Ä Ферменти типу В з низькою реакційною та низькою субстратною специфічностями (нижня строчка) зустрічаються рідко. Специфічність: a • абсолютна (каталізують лише одну реакцію – фермент уреаза каталізує гідролітичне розщеплення сечовини на СО₂ і NH₃); a • абсолютна групова (каталізують певний тип реакції – пепсин, трипсин, хімотрипсин каталізують розщеплення пептидних зв’язків у білках і пептидах); a • відносна групова (каталізують розщеплення окремого типу хімічного зв’язку – фермент ліпаза гідролізує складноефірний зв’язок в будь-яких жирах); a • стереоізомерна, просторова (дія на цис-трансізомери або оптично активні сполуки – фермент дипептидаза прискорює гідроліз дипептидів, утворених залишками L-амінокислот).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Лекція 2. Ферменти	\|	Ферментативний аналіз

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.038 сек.