Ферменты. Использование ферментов человеком

1. Ферменты

Лекция

2. План лекции

Ферменты – биологические катализаторы.
Отличительные признаки ферментативного и
химического катализа. Специфичность
2. Природа катализа, теории ферментативного катализа
3. Классификация и номенклатура ферментов
4. Строение ферментов (активный и аллостерический
центры)
5. Коферменты и кофакторы. Роль витаминов
6. Кинетика ферментативных реакций
7. Ингибирование ферментативных реакций
8. Регуляция активности ферментов
9. Принципы энзимодиагностики
10. Применение ферментов в медицине
1.

3. Использование ферментов человеком

Сыроварение
Дубление кожи
Хлебопечение
Молочнокислые
продукты
• В Древнем Египте при
строительстве
пирамиды Хеопса
рабочих кормили
дрожжевым хлебом и
пивом.

4. Значение брожения для приготовления и сохранения пищи

Обогащение пищи разнообразием вкусов,
ароматов и текстуры
Сохранение пищи с помощью молочной
кислоты, алкоголя, уксусной кислоты и
щелочного брожения
Биологическое обогащение пищи
аминокислотами, жирными кислотами и
витаминами
Детоксификация пищи в процессе брожения
Уменьшение времени и затрат на
приготовление пищи

5. ХVII век

Жан Баптист ван Гельмонт (Jan Baptista van Helmont, 12 января
1580-30 декабря 1644)) голландский химик, физиолог, врач и
теософ-мистик близко подошёл к современному пониманию
роли ферментов при пищеварении.

6. XIX век. «Организованными ферментами» (от латинского fermentum — закваска)» Луи Пастер называл живые микроорганизмы.

XIX век. «Организованными ферментами» (от
латинского fermentum — закваска)» Луи Пастер называл живые
микроорганизмы. «Неорганизованными ферментами» (от
греческого ἐν- в- и ζύμη – дрожжи, закваска) называли секретируемый
клетками сок
Луи Пастер (12
декабря 1822 – 28
сентября 1895)
Юстус Либих (1803—1873)

7. Эдуард Бухнер (20 мая 1860- 13 августа 1917

• Через два года после
смерти Л. Пастера в 1897 г.
Э.Бухнер опубликовал
работу «Спиртовое
брожение без дрожжевых
клеток», в которой
экспериментально показал,
что бесклеточный
дрожжевой сок
осуществляет спиртовое
брожение так же, как и
неразрушенные дрожжевые
клетки. В 1907 за эту работу
он был удостоен
Нобелевской премии.
Эдуард Бухнер
(20 мая 186013 августа 1917

8. ХХ век

• Впервые высокоочищенный кристаллический фермент
(уреазу) выделил в 1926 году Джеймс Бетчеллер
Самнер (James Batcheller Sumner) (19 ноября 1887 – 12
августа 1955) - американский биохимик.
• В 1930 г. Джон Нортроп получил кристаллический
пепсин
• В 1931 г. Нортроп и Кунитц получили кристаллический
трипсин
• В течение последующих 10 лет было выделено еще
несколько ферментов, и белковая природа ферментов
была окончательно доказана
• В 1969 г. В лаборатории Б. Меррифилда был
синтезирован первый фермент – рибонуклеаза,
состоящая из 124 аминокислот. Искусственно
синтезированный фермент не отличался от природной
нуклеазы по химическим, каталитическим и
иммунологическим тестам

9. Рибозимы

• Каталитическую активность РНК в 1980-х годах
впервые обнаружил Томас Роберт Чек (Thomas
Robert Cech; 8 декабря 1947 г) - американский
молекулярный биолог.
• Удостоен Нобелевской премии (совместно с Сидни
Олтменом) («for discovery of catalytic properties of
RNA») в 1989 г.

10. Определение

• Катализаторы – это вещества, которые
влияют на скорость химической реакции,
но сами при этом не расходуются.
• Ферменты, или энзимы, - это
биологические катализаторы,
образующиеся и функционирующие во
всех живых организмах.
• По своему химическому строению почти
все ферменты являются белками.
• Каталитически активные рибонуклеиновые
кислоты называются рибозимами

11. Общие свойства ферментов и небиологических катализаторов:

1) не входят в состав конечных продуктов
реакции и не тратятся в процессе
катализа, выходят из реакции в
неизменном виде.
2) ускоряют реакции, не противоречащие
законам термодинамики.
3) не смещают положение равновесия, а
лишь ускоряют его достижение.

12. Отличительные признаки ферментативного катализа:

1) Скорость ферментативного катализа выше, чем
небиологического.
2) Ферменты обладают узкой избирательностью –
специфичностью, действия на субстраты.
3) Ферментативные процессы не дают побочных реакций,
для них характерен 100% выход продукта.
4) Ферменты катализируют реакции в мягких условиях:
при обычном давлении, небольшой температуре и
значениях рН, близких к нейтральным.
5) Активность ферментов регулируется – они могут
изменять свою скорость под воздействием ряда
факторов, обеспечивая скоординированность всех
метаболических процессов во времени.

13. Специфичность действия

• Под субстратной специфичностью
понимают способность фермента
взаимодействовать с одним или
несколькими определенными субстратами
Различают:
• абсолютную
специфичность
(глюкокиназа)
• относительную (или
групповую)
специфичность (пепсин)
• cтереохимическую
специфичность: например,

14.

Процесс катализа можно представить
следующим уравнением:
E + S ⇆ [ES] → [EР] → E + P
Стадии ферментативной реакции:
1. Сближение фермента и субстрата: E
+S
Стабилизация переходного состояния: [ES]
2.
3. Каталитическая реакция – превращение
субстрата в продукт реакции –
[EР] → E + P

15. Энергетический механизм ферментативной и неферментативной реакции

• Катализ приводит к ускорению достижения
равновесия за счет снижения энергии
активации (Еа), часто ступенчато.

16. Природа катализа

• В реакцию вступают молекулы, преодолевшие
энергетический барьер и обладающие энергией
активации Еа
• В переходном состоянии [ES] происходит
перераспределение химических связей и
образование продуктов реакции.
• Природа ферментативного катализа состоит в том, что
ферменты с термодинамической точки зрения ускоряют
химические реакции за счет снижения энергии
активации.
• Энергия активации – это та минимальная
энергия, которая необходима для того,
чтобы произошла химическая реакция, т.е.
энергетический барьер преодолевают
молекулы, обладающие энергией
активации

17. Теории ферментативного катализа

• Образование фермент-субстратного комплекса согласно теории Э.
Фишера «ключ-замок».
• Изменения структуры активного центра фермента,
вызванныесубстратом, согласно модели «индуцированного
соответствия» Д. Кошланда. Доказано рентгеноструктурным
анализом, ЭПР и ЯМР

18.

Индуцированное соответствие при
функционировании гексокиназы
(подтвеождение гипотезы Д. Кошланда)

19. Номенклатура и классификация ферментов была принята в 1961 г. после 6-летней работы Комиссии по ферментам

1.
2.
3.
4.
5.
6.
Оксидоредуктазы
Трансферазы
Гидролазы
Лиазы
Изомеразы
Лигазы

20. Название ферментов

• В соответствии с классификацией ферментов каждый
фермент получил систематической название:
• название субстратов (через двоеточие), название типа
химического превращения и окончания -аза). Например,
лактатдегидрогеназа будет иметь систематическое
название «L-лактат:NAD+ оксидоредуктаза»
• На практике используют рабочие названия ферментов,
которые состоят из названия субстрата, типа реакции
и окончания «-аза». Например: ЛАКТАТ +
ДЕГИДРОГЕНизация + АЗА = ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗА.
• Некоторые ферменты сохранили исторически
сложившиеся тривиальные названия, например УРЕАЗА,
ПЕПСИН

21. Оксидоредуктазы

катализируют реакции окислениявосстановления:
Лактатдегидрогеназа (LDH, EC 1.1.1.27) катализирует
превращение молочной кислоты (лактат) в
пировиноградную (пируват) и наоборот:
СН3СН(ОН)СООН + NAD+ ↔ CH3COCООH + NADH + H+

22. Трансферазы

Катализируют реакции переноса групп с
одной молекулы на другую
Холинацетилтрансфераза, ЕС 2.3.1.6, (систематическое
название
ацетил-КоА: холин О-ацетилтрансфераза)
СH3CO-S-KoA + HO-СН2-СН2-N+(CН3)3 → КоА-SH + СН3СОO-СН2-СН2-N+(CН3)3

23. Гидролазы (фосфатазы, эстеразы, фосфолипазы)

Катализируют реакции разрыва связей с
присоединением воды
Дипептидаза расщепляет дипептид на две
аминокислоты при участии воды:
H2N-CH(R)-CO-NH-CH(R')-COOH + H2O→H2N-CH(R)-COOH + NH2-CH(R')-COOH

24. ЛИАЗЫ (альдолазы, гидратазы-дегидратазы, синтазы, декарбоксилазы)

ЛИАЗЫ (альдолазы, гидратазыдегидратазы, синтазы, декарбоксилазы)
Катализируют реакции разрыва
связей в субстрате без
присоединения воды или
окисления):
Пируватдекарбоксилаза (ЕС 4.1.1.1, 2кетокислоты карбокси-лиаза):
CH3COCООH → CH3COH + СО2

25. ИЗОМЕРАЗЫ (рацемазы, эпимеразы, мутазы)

Катализируют реакции, связанные с
изменением строения внутри одной
молекулы
Глюкозо-6-фосфат-изомераза (ЕС 5.3.1.9, Dглюкозо-6-фосфат кето-изомераза) :

26. Лигазы

Катализируют реакции присоединения с
образованием ковалентной связи.
Аспартат-синтетаза (ЕС 6.3.1.1, Lаспартат: аммиак-лигаза синтезирует
аспарагин из аспарагиновой кислоты и
аммиака:

27. Номенклатура ферментов

• По классификации ферментов (КФрусскоязычная, ЕС-англоязычная)
каждый фермент (энзим) имеет свой
определенный код, состоящий из
четырех цифр, разделенных точками.
Первая цифра обозначает класс
фермента, вторая – подкласс, третья –
подподкласс, четвертая означает
номер фермента.

28. Подклассы ферментов

Внутри каждого класса происходит разделение на
подклассы:
• EC 1.1 Действующие на CH-OH группы донора
• EC 1.2 Действующие на альдегидные или оксо- группы
донора
• EC 1.3 Действующие на CH-СH группы донора
• EC 1.4 Действующие на CH-NH2 группы донора
• EC 1.5 Действующие на CH-NH группы донора
Фермент Лактатдегидрогеназа (LDH, EC 1.1.1.27) – это
оксидоредуктаза окисляет гидроксильную группу в
молекуле лактата, поэтому относится к 1 подклассу:
СН3СН(ОН)СООН + NAD+ → CH3COCООH + NADH + H+

29. Подподклассы ферментов

Внутри каждого подкласса происходит разделение на
подподклассы:
EC 1.1.1 Акцептор NAD или NADP
EC 1.1.2 Акцептор- цитохром
EC 1.1.3 Акцептор- кислород
EC 1.1.4 Акцептор- сульфид
EC 1.1.5 Акцептор- хинон или подобная группировка
Коферментом Лактатдегидрогеназы (LDH, EC 1.1.1.27)
является НАД, поэтому этот фермент относится к 1
подподклассу:
СН3СН(ОН)СООН + NAD+ → CH3COCООH + NADH + H+

30. Четвертая цифра – номер фермента

Последнее число – номер конкретного фермента:
EC 1.1.1.1 alcohol dehydrogenase
EC 1.1.1.2 alcohol dehydrogenase (NADP+)
EC 1.1.1.3 homoserine dehydrogenase
EC 1.1.1.4 (R,R)-butanediol dehydrogenase
... и т. д.
У Лактатдегидрогеназы (LDH, EC 1.1.1.27) 27
порядковый номер в ряду ферментов 1 подподкласса
СН3СН(ОН)СООН + NAD+ → CH3COCООH + NADH + H+

31. Строение ферментов

• По своему химическому строению почти все ферменты
являются белками
• Активный центр располагается в углублении (в нише)
третичной конформации поверхности фермента
Рис. Субстрат-связывающий карман в сериновых протеазах.

32. Активный центр

• Активный центр фермента – это уникальная
комбинация аминокислот, благодаря которой
осуществляется его каталитическое действие.
В активном центре выделяют 2 домена:
«контактный», в котором происходит
связывание и ориентация субстрата, и
«каталитический», в котором происходит
химическое превращение субстрата
• Эти 2 домена могут перекрываться
• У простых белков-ферментов активный центр
образован радикалами аминокислот
• У сложных белков-ферментов в активном
центре находятся коферменты или
кофакторы

33.

• Контактная («якорная) площадка обеспечивает специфическое
сродство к субстрату и формирование его комплекса с ферментом.
• В Каталитическом домене происходит химическое превращение
субстрата
• Молекула субстрата также содержит функционально различные
участки, подвергающиеся атаке со стороны фермента.

34.

• В образовании фермент-субстратных
комплексов участвуют водородные,
электростатические (ионные) и
гидрофобные взаимодействия, а также
координационные связи
• Информация о природе связей между
субстратом и связывающим участком
активного центра фермента может быть
получена методами ЭПР и ЯМР, а также
методами УФ- и ИК-спектроскопии

35.

Гидрофобные и ионные взаимодействия
Активный центр в сериновых протеазах. В
каталитическом домене активного центра
выделены Ser195 (оранжевый), His57 (синий)
и Asp102 (малиновый), в субстратсвязывающем домене зеленым изображены
NH-группы, образующие оксианионовую
дыру, голубым — неспецифическая
субстрат-связывающая площадка, и желтым группы, выстилающие специфический
субстрат- связывающий карман.
водородные взаимодействия

36.

• Аллостерический центр («Аллос» – другой,
«Steros» - пространственный), расположенный
вдали от активного центра, специальный
регуляторный центр фермента, с которым
связываются низкомолекулярные вещества –
эффекторы, молекулы которых отличаются
по структуре от субстратов.
• Положительный эффектор ускоряет реакцию
• Отрицательный эффектор замедляет реакцию
• Ферменты, имеющие аллостерический центр,
получили название аллостерических ферментов.

37. Конформационные перестройки аллостерических ферментов

• Аллостерические взаимодействия играют
важнейшую роль в контролировании и
интегрировании биохимических реакций.
• Менее активная конформация называется Тcостояние (от английского tense – напряженное), а
более активная – R-состояние (от английского
relaxed – расслабленное).

38. Строение сложных белков-ферментов

• Белковая часть фермента, называется
апоферментом
• Небелковая часть сложного фермента, называется
КОФЕРМЕНТОМ или кофактором
• Если КОФЕРМЕНТ прочно связан с апоферментом,
его называют ПРОСТЕТИЧЕСКОЙ ГРУППОй
• Природный комплекс апофермента с кофактором
составляет ХОЛОФЕРМЕНТ, т. е. функционально
действенный энзим. Соединение в ХОЛОФЕРМЕНТ
осуществляется любыми типами связей, кроме
ковалентных.
• Апофермент синтезируется в организме
• Большинство коферментов –
это производные витаминов
или содержат витамин в
качестве компонента

39.

Структура цитохрома Р450
Активный центр
простетическая группа
Апофермент

40.

• Кофермент –
термостабильное
низкомолекулярное
соединение,
небелковая часть
сложных белковферментов, без
которых фермент не
активен
• Кофакторы - ионы
некоторых металлов
(Mg, Zn, Fe, Сu, Со, Mo и др.),
прочно связанные с
активным центром

41. Функции коферментов

1. Участие в акте катализа
2. Осуществление связи между ферментом
и субстратом
3. Стабилизация апофермента
• Апофермент усиливает каталитическую
активность небелковой части (КФ и ПГ).
Например, NAD+ является КФ многих
дегидрогеназ, отличие - в
апоферментной части.

42. Химическая природа коферментов

К коферментам относят следующие
соединения:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Производные витаминов (пиридоксальфосфат)
Гемы, являющиеся простетической группой
цитохромов, каталазы, пероксидазы
Производные Нуклеотидов – доноры и акцепторы
протона (Н+) – НАД, НАДН
Убихинон, или коQ
ФАФС – фосфоаденозилфосфосульфат донор
сульфата
SAM – S-аденозилметионин донор метильной
группы
Глутатион

43. Витамины – предшественники коферментов

Витамин
кофермент
Фермент и функция
кофермента
Никотиновая кислота
витамин РР
NAD+, NADF+
Оксидоредуктазы
Рибофлавин - витамин
В2
FAD, FMN
Пантотеновая кислота
Кофермент А
(Коэнзим А)
Активация и перенос
ацильных групп
Биотин
Биотин
Карбоксилазы
Перенос СОО-групп
Пиридоксин - витамин
Вб
ПиридоксальФосфат
Трансаминазы
Перенос аминогрупп
Фолиевая кислота
Тетрагидрофолиевая кислота
Перенос
одноуглеродных
Фрагментов
Перенос Н+ (ē)
Оксидоредуктазы
Перенос Н+ (ē)

44. Изоферменты

• Изоферменты(изоэнзимы, изозимы) разные
структурные формы ферментов, обладающие
каталитической активностью одного типа;
встречаются у организмов одного вида (или в
одной ткани). И. катализируют одну и ту же
реакцию, но различаются аминокислотным
составом, некоторыми физическими,
иммунологическими и каталитическими
• Лактатдегидрогеназа имеет 5 изоформ;
каждая форма (тетрамер) построена из 4
белковых субъединиц двух типов.

45. Основы кинетики ферментативных реакций

• Кинетика ферментативных реакций – раздел
энзимологии, который изучает зависимость
скорости реакции от химической природы
реагирующих веществ и от факторов
окружающей среды
• Скорость ферментативной реакции
определяется изменением количества
молекул субстрата или продукта за единицу
времени
• Кинетика ферментативных реакций
определяется образованием ферментсубстратного комплекса:
E + S ⇆ [ES] → [ES] → E + P

46. Единицы каталитической активности фермента

Каталитическая активность
ферментов выражается в
каталах и международных
единицах (МЕ):
• 1 кат – это количество
фермента, которое
превращает в продукт 1 моль
субстрата за 1 сек
• МЕ фермента – это количество
фермента, которое
превращает в продукт 1 мкмоль
субстрата за 1 мин
1 кат = 6 ∙ 107 МЕ или 1МЕ = 16,67 нкат

47.

• Полный математический анализ
ферментативной реакции приводит к
сложным уравнениям, не пригодным для
практического применения.
• Наиболее удобной оказалась модель
ферментативной реакции первого порядка
(один субстрат), разработанная в 1913 году
немецким химиком Леонором Михаэлисом
(1875-1949) и канадским патологом Мо
Ментеном (1879-1960)
E + S ⇆ [ES] → [ES] → E + P

48.

• Ферментативный процесс можно выразить следующим
уравнением:
где k1 – константа скорости образования [ES]
k-1 – константа скорости обратной реакции
k2 – константа скорости образования продукта реакции
• Соотношение констант скоростей называют константой
Михаэлиса Кm:
km = (k-1 + k2)/k1
Скорость реакции пропорциональна концентрации [ES]
• А скорость образования [ES] зависит от концентрации
[S] и концентрации [Е]
• Наибольшая скорость реакции наблюдается, когда все
молекулы фермента находятся в комплексе с
субстратом

49.

• Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации
субстрата выражается следующим уравнением (математическое
выведение этой формулы можно найти в пособиях по
ферментативной кинетике)
V = Vmax•[S]/(Km+[S])
В этом уравнении Vmax и Km постоянные величиныны, т.е. константы и
не зависят от концентрации субстрата – они являются
кинетическими характеристиками эффективности фермента
Vmax – дает характеристику каталитической активности фермента,
имеет размерность моль/л и определяет максимальную
возможность образования продукта при данной концентрации
фермента в условиях избытка субстрата
Km – характеризует сродство данного фермента к данному
субстрату и является постоянной величиной.
Km равна концентрации фермента при половине максимальной
скорости (Vmax)
Константа Михаэлиса измеряется в моль/л и бывает от 10-2 до 10-7,
чем меньше Кm, тем активнее фермент.

50. График уравнения Михаэлиса-Ментен

График зависимости
начальной скорости от
концетрации субстрата для
аллостерических
ферментов имеет
сигмоидный характер

51. Определение Vmax и Km

• При [S] < < km
V = Vmax•[S]/km = k •[S], т.е. при очень низких [S]
скорость прямо пропорциональна концентрации
субстрата
• При [S] = km
V = Vmax•[S]/(•[S]+[S]) = Vmax/2, т.е. km равна
концентрации субстрата при половине
максимальной скорости
• При [S] > > km
V = Vmax•[S]/(Km+[S]) = Vmax•[S]/[S] = Vmax, т.е.
при очень высоких [S] скорость является
максимальной и не зависит от [S]

52.

• Определение Vmax затруднительно по асимптоте.
• Для устранения этого неудобства ЛАЙНУИВЕР и БЭРК приравняли
обратные зависимости левой и правой частей уравнения.
• Это уравнение прямой линии: у = ах + b
• Графическое выражение для скорости реакции в координатах
Лайнуивера-Бэрка имеет вид прямой линии, отсекающей на оси Х
значение -1/Km, а на оси Y- значение 1/V max:

53. Термолабильность ферментов

• Температурный коэффициент Q10 показывает во сколько
раз ускоряется скорость реакции при повышении
температуры на 100С
• При 1000С почти все ферменты утрачивают свою
активность (исключение составляют, очевидно, только
один фермент мышечной ткани - миокиназа, которая
выдерживает нагревание до 1000С), так как происходит
денатурация белка
• При низких температурах (00С и ниже) ферменты, как
правило, не разрушаются, хотя активность их падает
почти до нуля (снижается кинетическая энергия - ЕА).
• На термолабильность ферментов определенное
влияние оказывают концентрация субстрата, рН среды и
другие факторы.

54.

Кислотность среды особенно важна для аминокислот
активного центра: наличие или отсутствие зарядов, т.е.
степень ионизации, влияет на образование ферментсубстратного комплекса, на способность фермента к
связыванию субстрата.

55. Зависимость активности ферментов от рН среды

• рН-оптимум действия ферментов лежит в пределах физиологических
значений. Исключение составляет пепсин, рН-оптимум которого равен
2.0.
• Влияние изменений рН среды на молекулы фермента заключается в
воздействии на состояние и степень ионизации кислотных и основных
групп (СООН-группы дикарбоновых аминокислот, SH-группы
цистеина, имидазольного азота гистидина и др.).
• При разных значениях рН среды активный центр может находиться в
частично ионизированной или в неионизированной форме, что
сказывается на третичной структуре белка и соответственно
формировании активного фермент-субстратного комплекса.
-СООН АСП или ГЛУ при рН<7 будет нейтральной, а при рН>7 имеет «-»
заряд
-NH2 АРГ, ГИС, ЛИЗ при рН<7 будет имеет «+» заряд, а при рН>7 будет
нейтральной
• Кроме того, имеет значение и состояние ионизации субстратов и
кофакторов.

56. Ингибирование

Ингибирование
Необратимое
Обратимое
Конкурентное
Неконкурентное

57. Необратимое ингибирование

• Ферменты являются белками, поэтому любые
агенты, вызывающие денатурацию белка (кислоты,
щелочи, соли тяжелыхи металлов, нагревание),
приводят к необратимой инактивации фермента.
• Необратимое ингибирование неспецифично, оно не
связано с механизмами действия ферментов
• С необратимым ингибированием связано
действие многих токсинов и ядов на
организм.

58. Обратимое ингибирование

• Специфические ингибиторы вызывают
обратимое ингибирование и поддаются
количественному изучению на основе
уравнения Михаэлиса-Ментен.
• Обратимое ингибирование в свою очередь
разделяют на конкурентное и неконкурентное
в зависимости от того, удается или не
удается преодолеть торможение
ферментативной реакции путем увеличения
концентрации субстрата.

59. Конкурентное ингибирование

• При конкурентном ингибировании ингибитор и субстрат
конкурируют между собой за место в активном центре,
стремясь вытеснить один другого из ферментсубстратного комплекса.
• Действие конкурентного ингибитора снимается
высокими концентрациями субстрата, при этом Vmax не
изменяется, а Кm, увеличивается

60. Графики зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата в присутствии конкурентного ингибитора

Vmax не изменяется, а Кm, увеличивается

61. Неконкурентное ингибирование

• Неконкурентное ингибирование вызывается
веществами, не имеющими структурного сходства с
субстратами и часто связывающимися не с активным
центром, а в другом месте молекулы фермента
• Степень торможения определяется
продолжительностью действия ингибитора на
фермент.
• Неконкурентное ингибирование может быть
обратимым и необратимым, поскольку отсутствует
конкуренция между субстратом и ингибитором за
активный центр.
• Примером необратимого ингибирования является
действие йодацетата, диэтил-n-нитрофенилфосфата
и солей синильной кислоты. Это действие
заключается в связывании и выключении
функциональных групп или ионов металлов в
молекуле фермента

62. Графики зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата в присутствии конкурентного ингибитора

Vmax уменьшается, а Кm не изменяется

63. Лекарственные препараты как ингибиторы

• Прозерин и эндрофоний – ингибиторы
холинэстеразы используют при лечении мышечной
дистрофии (нейромедиатор ацетилхолин вызывает
деполяризацию мембраны)
• Сульфаниламиды – аналоги пара-аминобензойной
кислоты являются антиметаболитами
• Аспирин ингибирует циклооксигеназу

64. Регуляция активности ферментов

• Ковалентная модификация – частичный протеолиз:
зимогены - пепсиноген
• Нековалентная модификация: фосфорилированиедефосфорилирование – гликогенфосфорилаза
(фосфорилированная форма активная,
дефосфорилированная – неактивная
• Ингибирование – регуляция по принципу обратной
связи: конечный продукт ингибирует ключевой
фермент: холестерин – ГМГКоА-редуктазу
• Репрессия или индукция генов (изменение
биосинтеза ферментов): тироксин взаимодействует с
гормончувствительным участком ДНК
• Компартментализация: ЖК синтезируются в
цитоплазме, окисляются в митохондриях (ЦПЭ)
• Аллостерическая регуляция

65. Принципы энзимодиагностики

• Концентрация
внутриклеточных
(тканевых) ферментов в
крови увеличивается при
поврежден клеток: АСТ, АЛТ
– гепатит; КФК, АСТ, ЛДГ –
инфаркт миокарда
• Количество
высвобождаемых
ферментов достаточно
для его обнаружения: АСТ
в норме 2-25 МЕ, при
гепатитах – 150-1000 МЕ

66. Применение ферментных препаратов в медицине

• При заболеваниях ЖКТ:
мезим-форте, фестал,
энзистал, панкреатин
• При иммунодефицитах:
вобэнзим
• Протеолитические
ферменты: трипсин,
химотрипсин
• При тромбозах:
урокиназа,
стрептолиаза

67. Будущее энзимологии

Будущее энзимологии связано с развитием медицинской и
инженерной энзимологии.
Направления медицинской энзимологии:
• Энзимопатология
• Энзимодиагностика
• Энзимотерапия
Направления инженерной энзимологии:
• Создание синзимов – синтетических энзимов, обладающих
всеми свойствами ферментов, но лишенных побочных
антигенных свойств
• создание «гибридных» катализаторов, сочетающих свойства
ферментов, антител и рецепторов.
• создание биотехнологических реакторов, содержащих
иммобилизованные ферменты или полиферментные
комплексы, обеспечивающие производство ценных материалов
для народного хозяйства и медицины