Методы выделения и очистки ферментов

План

1.Введение

2.Методы выделения и очистки  ферментов

3.Строение ферментов

4.Ферментативная активность

5.Классы ферментов 

6.Ферментативный катализ

7.Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Введение

 

1

                            

       Методы  выделения и очистки ферментов

2

 

 

            

3

 

      Строение ферментов

4

 

 

5

 

 

6

   Ферментативная активность

Каталитическое  действие фермента, т. е. его активность, определяют в стандартных условиях по увеличению скорости (фиолетовый цвет на схеме) каталитической реакции (оранжевый цвет) по сравнению с некаталитической (желтый цвет). Обычно скорость реакции указывают как изменение концентрации субстрата или продукта за единицу времени (моль/(л·с)). Так как каталитическая активность не зависит от объема раствора, в котором протекает реакция, активность фермента выражают в каталах; 1 кат — это количество фермента, которое превращает 1 моль субстрата за 1 с. Другой единицей активности является международная единица (E) — количество фермента, превращающего 1 мкмоль субстрата в 1 мин (1 E = 16,7 нкат).

    Реакционная и субстратная специфичность

Действие  большинства ферментов высоко специфично. Понятие специфичности относится не только к типам каталитических реакций (реакционная специфичность), но и к природе соединений - субстратов (субстратная специфичность). В качестве примера на схеме приведены ферменты, расщепляющие химическую связь. Высокоспецифичные ферменты (тип А — верхняя строка таблицы) катализируют расщепление только одного типа связи в субстратах определенной структуры. Ферменты типа Б (средняя строка) обладают ограниченной реакционной специфичностью, но широкой субстратной специфичностью. Ферменты типа В (с низкой реакционной и низкой субстратной специфичностями; нижняя строка) встречаются редко.

    Классы ферментов

На  сегодняшний день известно примерно 2000 различных ферментов. Разработанная  система классификации учитывает  реакционную и субстратную специфичности  ферментов. Все ферменты включены в  «Каталог ферментов» под своим классификационным номером (КФ), состоящим из четырех цифр. Первая цифра указывает на принадлежность к одному из шести главных классов. Следующие две определяют подкласс и подподкласс, а последняя цифра — номер фермента в данном подподклассе.

7

  Например, лактатдегидрогеназа  имеет номер КФ 1.1.1.27 (класс 1, оксидоредуктазы;

подкласс 1.1, донор электрона — СН-ОН; подподкласс 1.1.1, акцептор — НАДФ⁺.)

В каждом из шести главных классов  объединены ферменты, обладающие одинаковой реакционной специфичностью. Оксидоредуктазы (класс 1) катализируют окислительно-восстановительные реакции. Трансферазы (класс 2) переносят ту или иную функциональную группу от одного субстрата на другой. Для оксидоредуктаз и трансфераз необходим общий кофермент (см. сс. 108 и сл.). Гидролазы (класс 3) также участвуют в переносе групп, однако акцептором здесь всегда является молекула воды. Лиазы (класс 4, называемые иногда «синтазами») катализируют расщепление или образование химических соединений, при этом образуются или исчезают двойные связи. Изомеразы (класс 5) перемещают группы в пределах молекулы без изменение общей формулы субстрата. Лигазы («синтазы», класс 6) катализируют энергозависимые реакции присоединения и поэтому их действие Сопряжено с гидролизом нуклеозидтрифосфата (чаще всего АТФ).Как правило, кроме названия фермента принято указывать его классификационный номер.

  Ферментативный катализ

  Ферменты — высокоэффективные катализаторы. Они повышают скорость катализируемой реакции в 10¹² раз и более. Ферменты специфически связывают реагенты (свои субстраты) в активном центре. При этом субстраты ориентируются таким образом, что приобретают оптимальное положение для образования переходного состояния. Сближение и необходимая ориентации реагентов значительно повышают вероятность образования продуктивного комплекса A—B. Кроме того, связывание субстрата в активном центре приводит к удалению гидратной оболочки субстрата.В результате удаления молекул воды в активном центре фермента во время катализа создаются совершенно другие условия, чем в растворе. Еще одним важным фактором является стабилизация переходного состояния вследствие взаимодействия между аминокислотными остатками белка и субстратом. Таким образом, переходное состояние в случае ферментативной реакции требует меньшей энергии активации. Кроме того, многие ферменты во время катализа переносят специфические группировки с субстрата или на субстрат. Особенно часто осуществляется перенос протонов. Этот ферментативный кислотно-основной катализ значительно более эффективен, чем обмен протонов с кислотами и основаниями в растворе. Часто химические группировки ковалентно присоединяются к остаткам фермента. Это явление называют ковалентным катализом. Несмотря на то, что сегодня трудно количественно оценить вклад

8

отдельных каталитических эффектов, решающим фактором считается стабилизация переходного состояния в активном центре фермента. При этом наиболее существенным моментом является прочное связывание не столько субстрата, сколько его переходного состояния. Данное положение подтверждается крайне высоким сродством многих ферментов по отношению к аналогам переходного состояния, что можно пояснить простой механической аналогией (на схеме справа): если хотят перекатить металлические шарики (реагенты) с места EA (состояние субстрата) в энергетически более высокое переходное состояние, а затем в EP (состояние продукта), нужно расположить магнит (катализатор) таким образом, чтобы сила притяжения действовала не на EA (а), а на переходное состояние.

Заключение

Ферменты играют важную роль в биохимическом анализе. В биологических материалах, например в жидкостях организма, с помощью определения каталитической активности можно обнаружить ферменты в ничтожно малых концентрациях. Ферменты можно использовать как реагенты для определения концентраций метаболитов, например уровня глюкозы в крови. В большинстве ферментативных анализов применяется фотометрия.

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1-7.Филлипович Ю.Б. «Основы биохимии» 4-ое издание.1999 г. Стр. 95-101

7.Кольман Я.,Рём К.-Г.  «Наглядная биохимия» Стр.94-95

8.Кольман Я., Рём К.-Г.  «Наглядная биохимия» стр. 96-97,

9. Кольман Я., Рём К.-Г. «Наглядная биохимия» стр. 106-107