Ферменты. Лекция №3Б

1. Лекция №3Б. Ферменты.

Доц., к.х.н. Г.А.Урванцева

2.

• Биохимические реакции в живых
организмах протекают очень быстро:от
нескольких миллисекунд до нескольких
микросекунд.Это объясняется наличием
во всех организмах и всех клетках
биокатализаторов или
ферментов.Ферменты=энзимы. Наука
о ферментах называется энзимология.

3. Определение

• Ферменты (энзимы)- биокатализаторы,как
правило, белки( в редких случаях РНК), они
характеризуются исключительной
специфичностью, обладают высокой
каталитической активностью,
универсальностью для биохимических
реакций.
• Ферменты-биокатализаторы.Следовательно,
они, как и неорганические катализаторы, не
создают реакций, а ускоряют
сушествующие, возможные по
термодинамическим законам.

4.

• Как и неорганические катализаторы,
ферменты не изменяются в процессе
реакции.
• Ферменты одинаково ускоряют
обратимые реакции в обоих
направлениях, не смещая равновесия.
Они ускоряют достижение
равновесия.

5.

Чтобы понять другие особенности
ферментов, надо дать определение
субстрата. Субстрат – это то
химическое соединение, на которое
действует фермент. Так как с помощью
ферментов создаются и разрываются
все ковалентные связи в клетках, то и
все химические соединения в живых
организмах являются субстратами для
тех или иных ферментов.

6.

7.

8.

9. Механизм действия ферментов

• Изучить механизм действия конкретного
фермента- задача сложная.Так, в
настоящее время подробно изучен
механизм действия химотрипсина,
гексокиназы и лизоцима.
• Понимание механизмов действия
ферментов позволяет создавать
лекарства, являющиеся ингибиторами
этих ферментов.

10.

11. Механизм действия ферментов

12.

13. Химическая природа ферментов

14.

15.

16.

17.

18. Кофакторы ( коферменты, простетические группы)

19.

20. Свойства ферментов

21.

22.

23.

24.

25. Специфичность действия – способность фермента ускорять реакцию определенного типа

• Тип реакции
Класс фермента
• ОВР
оксидоредуктазы
• Гидролиз
гидролазы
• Изомеризация
изомеразы
• распад
лиазы
(негидролитический)
• синтез (при участии АТФ) лигазы
• транспорт
трансферазы
функциональных групп

26.

27.

28.

29.

30. Номенклатура и классификация ферментов

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37. Номенклатура ферментов

Ферменты,как правило, имеют два
названия:систематическое и рабочее.
Систематическое название состоит из двух частей. Первая часть
содержит название субстрата или субстратов, вторая часть-с
окончанием «аза» указывает на природу катализируемой
реакции.Систематическое название присваивается только тем
ферментам,каталитическое действие которых полностью
изучено.
Рабочее название фермента должно быть достаточно коротким.
Конкретные примеры будут рассмотрены ниже.
В
НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЯХ ПРИ ПЕРВОМ
УПОМИНАНИИ О ФЕРМЕНТЕ ПРИНЯТО
УКАЗЫВАТЬ ЕГО СИСТЕМАТИЧЕСКОЕ НАЗВАНИЕ И
КОДОВЫЙ НОМЕР, А В ДАЛЬНЕЙШЕМ
ПОЛЬЗОВАТЬСЯ РАБОЧИМ НАЗВАНИЕМ.

38.

39. Грачева Е.Л.: Далее я расположила классы ферментов в той последовательности, как в вашей таблице в пособии Для удобства

определения класса фермента
рекомендую использовать схемы, приведенные на
слайдах далее

40.

41.

42.

№
класс
Тип реакции и ее схема систематическое
фермента
название
1 оксидоре
дуктазы Окислительно-восстано
вительная реакция :
Донор:акцептороксидоредуктаза
АН2+В = А+ВН2
В – акцептор протонов,
коферменты НАД+;ФАД и др.
_________________________________________
Пример реакции,систематическое название фермента
O
H2
+
NAD
+
H3C C OH
H3C C + NADH*H+
H

43.

44.

H
O
C NH
2
C
N
+
H
Н
C
N
+
+
Í ÀÄ
НАД
Í ÀÄÍ
НАДН
O
C NH
2

45.

H2C COOH
H2C COOH
HC COOH
+ FAD
HC COOH
+ FAD*H2

46.

47.

• 1.Алкоголь:НАД+- оксидоредуктаза;
• 2.Сукцинат: ФАД-оксидоредуктаза
• 1Кл.Оксидоредуктазы. Рабочее название
оксидоредуктаз, отщепляющих от субстрата
атомы водорода или электроны и
переносящие их на любой акцептор, кроме
кислорода-дегидрогеназы.
Оксидоредуктазы, использующие кислород в
качестве акцептора атомов водорода или
электронов, называются оксидазами.
Например, фермент цикла Кребса сукцинат:
ФАД- оксидоредуктаза имеет рабочее
название: сукцинатдегидрогеназа.

48.

№
класс
Тип реакции и ее схема
фермента
2 кл. Гидролазы Реакция гидролиза:
А-В+Н2О=А-Н + В-ОН
систематическое
название
субстрат-отщепляемая
группа-гидролаза
-----------------------------------------------------------------------------------------------
H
H2N C COOH
H
H2N C COOH
(CH2)2
(CH2)2
C
H2N
+ H2O
COOH
O
+ NH3

49.

Систематическое название:Lглутаминамидогидролаза
2кл. Гидролазы. Рабочее название составляется
из названия гидролизуемого субстрата с
добавлением окончания –аза. Например,
фермент с систематическим названием Lглутаминамидогидролаза имеет рабочее
название глутаминаза. Не имеют
систематического названия такие гидролазы
как пепсин, папаин, тромбин и др.

50.

№
класс
Тип реакции и ее схема систематическое
фермента
название
3кл. Изомеразы Реакции изомеризации название субстрата и
А=А1
слово изомераза,
перед которым указание
типа реакции изомеризации
----------------------------------------------------------------------------------------------CH2OH
CH2OH
O
H
H
OH
H
H
OH
H
O
OH
H
OH
O
OH
YDP
H
H
O
H
H
OH
YDP

51.

№
класс
фермента
4.
Лиазы
Тип реакции и ее схема
систематическое
название
негидролитический рас- субстрат-отщепл. группапад субстратов с обр. лиаза
двойной связи или
присоединение по дв.
связи
H2C COOH
HOHC COOH
HC COOH
+ H2O
HC COOH

52.

Систематическое название:
L-малат –гидро-лиаза
4 Кл. Лиазы. В качестве рабочего названия
ферментов сохраняются тривиальные
названия типа «декарбоксилаза»,
«альдолаза»,»дегидратаза»
Фумаратгидратаза-раб. Название фермента,
взятого в качестве примера.

53.

№
класс
фермента
Тип реакции и ее схема
систематическое
название
6 ТРАНСФЕРАЗЫ ПЕРЕНОС ФУНКЦ. ГРУППЫ ОТ
ДОНОР:АКЦЕПТОР
ОДНОГО ВЕЩЕСТВА К
ПЕРЕНОСИМАЯ ГРУППА
ДРУГОМУ
ТРАНСФЕРАЗА
_______________________________________________________________________
H
H2N C COOH O C COOH
CH2
COOH
+
H
H2N C COOH O C COOH
(CH2)2
(CH2)2
COOH
COOH
+
CH2
COOH

54.

Систематическое название:
L-аспартат:α-кетоглутарат- аминотрансфераза
2 Кл. Трансферазы. В рабочем названии
обычно указывается только один
специфический субстрат или продукт и
название транспортируемой
группировки.Например, фермент , имеющий
систематическое название L-аспартат:αкетоглутарат- аминотрансфераза имеет
рабочее название
аспартатаминотрансфераза.

55.

Систематическое название:ydp-глюкозо-4-эпимераза. (тип
изомеризации-эпимеризация)
Рабочие названия изомераз подобны систематическим с
некоторыми упрощениями систематических названий.Например,
фермент с систематическим названием УДФ-глюкозо-4эпимераза имеет рабочее название УДФ-глюкозо-эпимераза.
Изомеразы- сравнительно немногочисленный класс
ферментов.

56.

№
класс
Тип реакции и ее схема
фермента
систематическое
название
6 кл.Лигазы
реакции синтеза орг. соед. Субстрат1:субстрат2за счет распада АТФ:
лигаза (АДФ или АМФ)
А+В+АТФ=А-В+АДФ+Ф или
А+В+АТФ=А-В+АМФ+Ф-Ф
-----------------------------------------------------------------------------------------------
H
H2N C COOH
(CH2)2
COOH
H
H2N C COOH
(CH2)2 + ADP + P
+ NH3 + ATPH2
H2N
O

57.

Систематическое название:Lглутамат:NH3- лигаза (ADP)
• Для ферментов этого класса
сохраняются тривиальные названия:
синтетазы. Рабочее название
ферментов этого класса составляется,
как правило, из названия продукта
реакции в сочетании со словом
синтетаза. Так, фермент с
систематическим названием :Lглутамат-аммиак-лигаза (АДФ) имеет
рабочее название глутаминсинтетаза.

58. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!

59. Алгоритм для определения класса фермента.

Сколько веществ вступает в реакцию?
Один
нет нет
да
да
Сколько продуктов
образуется в ходе
Реакции?
Один
нет
Два
нет
да
да
Один из
субстратов
кислород?
Один из субстратов-АТФ
(ГТФ,УТФ,
ЦТФ)?
Два
да
да
VI.ЛИГАЗЫ
Определяйте
Подкласс.
нет
да
В реакции участвуют
НАД+(НАДН),
ФАД(ФАДН2) или
НАДФ+(НАДФН)?
Один из
нет
субстратов
вода?
нет
да
нет
IV.ЛИАЗЫ
Определяйте
Подкласс
Три и более
да
Сколько продуктов
образуется в ходе
Реакции?
Один
да
V.ИЗОМЕРАЗЫ
Определяйте
Подкласс
нет
Два
III.ГИДРОЛАЗЫ
Определяйте
подкласс
да
II.ТРАНСФЕРАЗЫ
Определяйте
Подкласс
I.ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ
Определяйте
Подкласс