Fermentu iedarbības mehānisms

Fermenti (enzīmi) ir augsti molekulāri organiskie savienojumi ar olbaltumvielu dabu, kas organismā veic bioloģisko katalizatoru lomu.

Svarīgāko mehānismu izskaidrošanaenzīmu katalītiskā darbība ir viens no fundamentālajiem uzdevumiem un neatliekamām problēmām ne tikai enzimoloģijā, bet arī mūsdienu molekulārās bioķīmijas un bioloģijas jomā.

Ilgi pirms netofermenti un to daba tika noskaidroti, bija pārliecība, ka enzīma un substrāta kombinācija ir ļoti svarīga fermentatīvajam procesam. Mēģinājumi ilgstoši atklāt fermenta kompleksu savienojumu ar substrātu neizraisīja panākumus, jo šāds komplekss ir labs, tas ātri samazinās. Izmantojot spektroskopijas metodi, bija iespējams identificēt fermentu-substrātu kompleksus katalāzei, peroksidāzei, spirta dehidrogenāzei, flavīnam atkarīgiem enzīmu veidiem.

Atļauts izmantot rentgena difrakcijas metodiiegūt daudz svarīgas informācijas par fermentu darbības struktūru un katalītiskajiem mehānismiem. Šo metodi izmantoja, lai noteiktu substrāta analogu savienojumu ar enzīmu lizocīmu un chimotripsīnu.

Daži tiešie pierādījumi par eksistenciferments-substrāta kompleksi var tikt iegūtas, gadījumos, kad ferments ir saistīta ar pamatni ar kovalentu saiti uz vienu no soļiem no katalītiskā ciklā. Piemēram, hidrolīze n-nitrofenilacetāta katalizē chimotrypsin var kalpot. Ja sajauc ar enzīma himotripsīnu ēteri ir acetilēts pie hidroksilgrupas reaktīvā serīna atlikums. Šis posms ir strauja, bet atsetilhimotripsina hidrolīze ar veidošanos acetāta un brīvās himotripsīna ir daudz lēnāka. Tādēļ, n-nitrofenilacetāta klātbūtnē, tiek uzkrāts acetilchimotripsīns, ko ir viegli atklāt.

Substrāta klātbūtne fermentā var būt"Nozveja", pārnesot nestabilo EK kompleksu neaktīvā formā, piemēram, apstrādājot fermenta-substrāta kompleksu ar nātrija borohidrīdu, kuram ir spēcīga reducējoša iedarbība. Fermenta aldolāzē tika konstatēts līdzīgs komplekss stabilā kovalentā atvasinājuma formā. Izrādījās, ka lizīna e-amino grupa mijiedarbojas ar substrāta molekulu.

Substrāts mijiedarbojas ar fermentu noteiktā daļā, ko sauc par aktīvo centru vai fermenta aktīvo zonu.

Saskaņā ar aktīvo centru vai aktīvo zonu,saprast, ka daļa no fermenta proteīnu molekulas, kas ir savienots ar pamatni (un cofactors) un izraisa fermentatīvo īpašības molekulā. Aktīvā vietne nosaka specifiku un katalītisko aktivitāti enzīma, un vajadzētu būt zināmas grūtības struktūras pielāgots pietuvošanās un mijiedarboties ar substrāta molekulu, vai tā daļas ir tieši iesaistīts reakcijas.

Starp funkcionālajām grupām ir arīfermenta "katalītiski aktīvā" reģiona sastāvu un veido vietu, kas nodrošina specifisku afinitāti (substrāta saistīšana ar fermentu) - tā saucamais kontakts vai "enkurs" (vai fermenta aktīvā centra adsorbcijas vieta).

Fermentu iedarbības mehānisms izskaidro Michaelis-Menten teoriju. Saskaņā ar šo teoriju process notiek četros posmos.

Fermentu darbības mehānisms: I posms

Starp substrāta (C) un enzīmu (E) savienojums rodas - veidojas ES ferments-substrāts kompleksa, kas atšķiras ar to komponenti ir savstarpēji savienoti ar kovalentās saites, jonu, ūdens un citu zīmju.

Fermentu darbības mehānisms: I posms

Substrāts zem pievienotā enzīma iedarbības tiek aktivizēts un kļūst pieejams attiecīgajām ES katalīzes reakcijām.

Fermu darbības mehānisms: III pakāpe

Tiek veikta ES katalīze. Šo teoriju apstiprina eksperimentālie pētījumi.

Visbeidzot, IV posms ir raksturīgs ar atbrīvošanu fermenta molekulām E un F. no transformācijas produktu secība var tikt parādītas kā reakcija: E + S - ES ES - * - E + P.

Fermentu iedarbības specifika

Katrs ferments darbojas uz īpašu substrātuvai struktūru līdzīgu vielu grupa. Fermu darbības specifika ir izskaidrojama ar aktīvā centra un substrāta konfigurācijas līdzību. Mijiedarbības procesā veidojas enzīmu-substrātu komplekss.