Физическая химия биополимеров Лаврик О.И.

Физическая химия биополимеровФизическая химия биополимеров

Лаврик О.И.Лаврик О.И.

N

C H 3

O

НГУ-2012НГУ-2012

1. Структурная организация активного 1. Структурная организация активного

центра ферментов. центра ферментов. Строение активных центров ферментов на Строение активных центров ферментов на примерах карбоксипептидазы, рибонуклеазы, примерах карбоксипептидазы, рибонуклеазы,

химотрипсинахимотрипсина

ФерментыФерменты

Белки Рибозимы

До открытия рибозимов ферменты-белки

считались единственными биологическими катализаторами

Нобелевская премия по химии 1989 г. за

«обнаружение каталитических свойств РНК»

(Т.Чек и С.Ольтман)

Классы ферментов:Классы ферментов:

1. Оксидоредуктазы

2. Трансферазы

3. Гидролазы

4. Лиазы

5. Изомеразы

6. Лигазы

ОксидоредуктазыОксидоредуктазы Катализируют окисление или восстановление с переносом электронов или атомов водорода (электрон+протон). AH + B → A + BH (восстановленный) A + O → AO (окисленный) Подклассы: дегидрогеназы, оксидазы, пероксидазы, редуктазы, монооксидазы, диоксигеназы. Примеры: каталаза, алкогольдегидрогеназа, лактатдегидрогеназа.

Алкогольдегидрогеназа

ТрансферазыТрансферазы Катализируют перенос различных групп как единого целого от одного субстрата к другому.

AB + C → A + BC Подклассы: аминотрансферазы, фосфотрансферазы, C1-трансферазы, гликозилтрансферазы.

Примеры: киназы (фосфотрансферазы), переносящие фосфатную группу, используя в качестве субстрата АТР, а также ДНК- и РНК-полимеразы, осуществляющие синтез ДНК и РНК.

Фосфофруктокиназа

ГидролазыГидролазы Катализируют гидролиз химических связей – присоединение молекулы воды с разрывом связи в молекуле субстрата.

AB + H2O → AOH + BH

Подклассы: эстеразы, липазы, фосфатазы, гликозидазы, протеазы (пептидазы), нуклеазы.

Примеры: пепсин, трипсин, химотрипсин, амилаза.

ТАГ-липаза

ЛиазыЛиазы Катализируют расщепление или образование химических соединений, при этом образуются или исчезают двойные связи.

RCOCOOH → RCOH + CO2

Подклассы: C-O-лиаза, C-S-лиаза, C-N-лиаза, C-C-лиаза.

Примеры: альдолаза, декарбоксилаза.

Пируват-декарбоксилаза

ИзомеразыИзомеразы Катализируют структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата. Изменяют положение атома или группы атомов в пределах одной молекулы или же изменяют пространственное строение молекул.

AB → BA

Примеры: рацемазы, цис-транс-изомеразы.

Фосфоглюкомутаза

Рибулозофосфат 3-эпимераза

ЛигазыЛигазы Катализируют образование химических связей между субстратами с использованием гидролиза АТР или GTP, т.е. синтез с использованием энергии макроэргической связи.

X + Y+ ATP → XY + ADP + Pi

Подклассы: C-O-лигаза, C-S-лигаза, C-N-лигаза, C-C-лигаза.

Примеры: аминоацил-тРНК-синтетазы.

Глутаминсинтетаза

Кофактор – дополнительный компонент небелковой природы, необходимый для работы фермента,апофермент – фермент, который требует наличия кофактора для проявления каталитической активности:апофермент + кофактор = холофермент

Кофакторы

Неорганические молекулы(например, ионы металлов)

Органические молекулы(например, NAD+, АТР)

Коферменты способны диссоциировать от фермента

(например, АТР и GTP в реакциях, катализируемых синтетазами)

Простетические группысвязаны с ферментом ковалентно(например, пиридоксальфосфат в реакциях трансаминирования и

декарбоксилирования аминокислот)

Активный центр фермента – организованная функциональная структура, состоящая из ограниченного числа аминокислотных остатков, которая вступает в непосредственный контакт с субстратом.

Формирование активного центра – результат образования вторичнойвторичной и третичнойтретичной структуры белка на основе первичнойпервичной последовательности.

В формировании могут принимать участие молекулы воды, ионы металлов молекулы воды, ионы металлов или органические кофакторыили органические кофакторы.

1) Связывание субстрата

2) Химическое превращение.

Работа активногоактивного центра:

k-1/k1=Kd [моль/л=М] Kd – константа диссоциации фермент-субстратного комплекса

k2 = kcat [cек-1] характеризует число оборотов ферментативной реакции

Двустадийный механизм реакции гидролиза рибонуклеазой А

первая стадия

Двустадийный механизм реакции гидролиза рибонуклеазой А

вторая стадия

Схема активного центра сериновых протеаз и механизм их действия

Схема активного центра карбоксипептидазы А в присутствии субстрата