Физическая химия биополимеров Лаврик О.И.

1. Физическая химия биополимеров Лаврик О.И. НГУ-2012

2. 1. Структурная организация активного центра ферментов. Строение активных центров ферментов на примерах карбоксипептидазы, рибонуклеазы, химотрипсина

3. Ферменты Белки Рибозимы Нобелевская премия по химии 1989 г. за «обнаружение каталитических свойств РНК» (Т.Чек и С.Ольтман) До открытия рибозимов ферменты-белки считались единственными биологическими катализаторами

4. Классы ферментов: • Оксидоредуктазы • Трансферазы • Гидролазы • Лиазы • Изомеразы • Лигазы

5. Оксидоредуктазы 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

6. Трансферазы 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

7. Гидролазы 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

8. Лиазы 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

9. Изомеразы 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. Рибулозофосфат 3-эпимераза Фосфоглюкомутаза

10. Лигазы 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

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

12. Неорганические молекулы (например, ионы металлов) Органические молекулы (например, NAD+, АТР) Кофакторы Простетические группы связаны с ферментом ковалентно (например, пиридоксальфосфат в реакциях трансаминирования и декарбоксилирования аминокислот) Коферменты способны диссоциировать от фермента (например, АТР и GTP в реакциях, катализируемых синтетазами)

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

14. Формирование активного центра – результат образования вторичной и третичной структуры белка на основе первичной последовательности. В формировании могут принимать участие молекулы воды, ионы металлов или органические кофакторы.

15. Работа активного центра: 1) Связывание субстрата k-1/k1=Kd [моль/л=М] Kd – константа диссоциации фермент-субстратного комплекса 2) Химическое превращение. k2 = kcat [cек-1] характеризует число оборотов ферментативной реакции

16. Двустадийный механизм реакции гидролиза рибонуклеазой Аперваястадия

17. Двустадийный механизм реакции гидролиза рибонуклеазой Авторая стадия

18. Схема активного центра сериновых протеаз и механизм их действия

20. Схема активного центра карбоксипептидазы А в присутствии субстрата