Предмет и задачи биохимии. Ферменты. Регуляция активности ферментов. (Лекция 3) презентация

Содержание

Влияние эффекторов на активность (скорость реакции) ферментов Эффекторы – вещества, которые связываясь с молекулой фермента, ингибируют( ингибиторы) или усиливают (активаторы) активность фермента. Эффекторы: а. метаболиты, гормоны, образующиеся в организме, регулируют

Слайд 1Регуляция активности ферментов (регуляция скорости ферментативных реакций)
1. Эффекторы. Типы. Механизмы действия.
2.Уровни регуляции

активности ферментов;
3.Механизмы регуляции активности регуляторных ферментов.
4. Изоферменты

Слайд 2Влияние эффекторов на активность (скорость реакции) ферментов
Эффекторы – вещества, которые связываясь

с молекулой фермента, ингибируют( ингибиторы) или усиливают (активаторы) активность фермента.

Эффекторы:
а. метаболиты, гормоны, образующиеся в организме, регулируют метаболизм, направляя его в нужное русло.
б. лекарственные препараты
В. яды.


Слайд 3Ингибиторы. Типы.
По степени прочности связывания с ферментом делят на необратимые и

обратимые.
Обратимые ингибиторы – нековалентно связываются с ферментами, образуя комплекс
E I , который способен диссоциировать при определенных условиях. Активность фермента восстанавливается
EI E + I

Слайд 4Ингибиторы. Типы.
Необратимые ингибиторы – ковалентно связываются c ферментом, образуя прочный комплекс

E I , который препятствуют образованию нормального комплекса ES.
EI – практически не диссоциирует.
Примеры: яды !!( ДФФ- диизопропилфторфосфат) – нервнопаралитический яд. Ингибируют фермент ацетилхолинэстеразу, которая участвует в передаче нервных импульсов от нейрона к нейрону. (На его основе – синтезированы многие инсектициды)

Лекарственные препараты:
Аспирин – противовоспалительный нестероидный препарат.
Ингибирует фермент циклооксигеназу, который катализирует образование простагландинов из арахидоновой кислоты.
Ингибированные молекулы фермента разрушаются.
Простагландины – медиаторы воспаления. Их синтез восстанавливается только после синтеза новых молекул фермента.

Слайд 5Типы обратимых ингибиторов. Конкурентные ингибиторы
Обратимые ингибиторы делят на конкурентные и неконкурентные.
К

конкурентным ингибиторам (тип ингибирования конкурентный) относят эффекторы, которые обратимо ингибируют активность фермента, путем связывания с активным центром фермента. Ингибитор структурный аналог субстрата. В результате чего возникает конкуренция субстрата и ингибитора за активный центр фермента. Виды взаимодействия молекул в этой ситуации:
E+S → ES→E+P; E+I→EI





Слайд 6Результат действия конкурентного ингибирования на графике зависимости V от [S]

контроль
С

ингибитором

Км –повышается; V max – const. При достаточно высокой [S] субстрат вытесняет ингибитор из активного центра


Слайд 7Конкурентные ингибиторы
Тип ингибирования распространен в организме:
Конкурентными ингибиторами могут быть: промежуточные, конечные

метаболиты, образующиеся в ходе метаболизма (антиметаболиты).
Примеры:
А.(В метаболизме:)
Глюкоза-6-фосфат глюкоза + Р

фосфатаза

Из гликогена, глюконеогенеза

При достаточном уровне глюкозы реакция замедляется, т.к. глюкоза сходна по структуре с субстратом и конкурентно тормозит фосфатазу. Регуляция уровня сахара.

Б.(В медицине)
Метиловый спирт

формальдегид

Ал-дегидрогеназа

Этанол

ацетоальдегид



Этанол вытесняет мет. из актив.центра


Слайд 8Неконкурентные ингибиторы
Неконкурентные ингибиторы. Тип ингибирования – неконкурентный.
Неконкурентный ингибитор не обладает сходством

структуры с субстратом и связывается с ферментом вне активного центра (иногда затрагивается каталитический участок).
Образуется тройной неактивный комплекс:
E + S + I ESI
Сродство фермента к субстрата не изменяется, т.е.
Км – не меняется

Слайд 9Результат действия неконкурентного ингибитора на графике зависимости [S]






1/2Vмах

1/2Vмах
Км
V
[S]
Км

– не изменяется; Vмах – снижается. При увеличении концентрации субстрата ингибирование не снижается.

контроль

с ингибитором


Слайд 10Уровни регуляции скорости ферментативных реакций
Для сохранения клеточного гомеостаза в клетках

скорости ферментативных реакций в клетке изменяются в зависимости от условий среды и физиологического состояния организма (гипоксия, голод, физические нагрузки, стресс).
Регуляция скорости реакции в клетке осуществляется на 3-х независимых уровнях:
Регуляция количества фермента в клетке;
Наличие и концентрация субстрата в клетке;
Изменение активности фермента

Слайд 111. Регуляция количества молекул фермента в клетке
Количество ферментов определяется соотношением скоростей

двух процессов – синтеза, фолдинга белка и распада белка в клетке (тканевой протеолиз):

Аминокислоты фермент (белок)





синтез

распад

Синтез и фолдинг регулируются на разных этапах . Наиболее изучен механизм на уровне транскрипции- (индукция – активация; репрессия – угнетение). Регуляция осуществляется метаболитами, гормонами и др.
Регуляция распада ( протеолиз) менее изучена, но также, вероятно, на генетическом уровне.


Слайд 122. Наличие и концентрация субстрата фермента
Наличие субстрата обязательно. Чем больше концентрация

субстрата , тем скорость реакции выше, но не беспредельно. Возможно субстратное торможение.
Кривая Михаэлиса.



V

[S]


Слайд 133. Регуляция каталитической активности ключевого (регуляторного) фермента метаболического пути
Высокоэффективный способ регуляции

метаболизма.
Основные механизмы регуляции каталитической активности регуляторного ферментов:
Аллостерическая регуляция;
Регуляция путем ассоциации/диссоциации протомеров молекул ферментов;
Регуляция путем фосфорилирования/ дефосфорилирования молекулы фермента;
4. Регуляция путем частичного протеолиза

Слайд 14Аллостерическая регуляция
Характерна для олигомерных ферментов (четвертичная структура). В структуре имеются каталитические

протомеры( с активным центром) и протомеры - регуляторные ( с аллостерич. центром)
Аллостерические ферменты меняют активность не только от концентрации субстрата , но и под действием эффекторов (результат- изменение конфигурации молекулы и активного центра).
Аллостерические ферменты- регуляторные ферменты метаболических путей, катализируют 1-ю необратимую (самую медленную) реакцию метаболического пути.
Активность остальных ферментов этого пути от [S]
S P 1 P2 P3→ P

E1

E2

E3



E4


Слайд 15Аллостерические эффекторы
Отличаются по химической природе от субстрата.
Активаторы и ингибиторы.
Аллостерические ингибиторы- конечный

продукт метаболического пути. Аллостерическое ингибирование распространено в регуляции скорости метаболических путей.
Аллостерическое ингибирование часто называют – механизм отрицательной обратной связи

S P1 P2 P3 P

E1

E2


E3





E4


Слайд 16Аллостерическая регуляция
Повышение
сродства
актив.центра
к субстрату
Присоединение
активатора
в аллостер.
центре
Активный E
Неактивный E
Неактивный E
Активный E
А




Слайд 17Регуляция активности путем ассоциация/диссоциация
Ферменты- олигомерные белки; состоят из каталитических протомеров (с

активным центром) и регуляторных ( центр связывания с эффектором).
Диссоциация ( ковалентная химическая модификация обратимая):
В состоянии «покоя»( неактивном) структура молекулы фермента представлена комплексом этих субъединиц. В этом состоянии активный центр закрыт регуляторными протомерами – комплекс - неактивный. Активатор связывается с регуляторными единицами – комплекс диссоциирует и активный центр открывается.
E –неактивный E-активный






+














+

активатор

субстрат


Слайд 18Регуляция путем ассоциации/диссоциации молекулы фермента

активатор
Диссоциация: активация протеинкиназы; активатор цАМФ















Пример - Протеинкиназа

активируется (класс трансфераз, подкласс киназы-фосфотрансферазы)




Слайд 19Регуляция активности путем ассоциации/диссоциации
Ассоциация – ковалентная химическая модификация обратимая
Ферменты -

олигомерные белки.









+









E неактивный E активный
Пример – ацетилКоА-карбоксилаза (Синтез ВЖК)


Слайд 20РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТА ПУТЕМ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ/ДЕФОСФОРИЛИРОВАНИЯ МОЛЕКУЛЫ ФЕРМЕНТА
Химическая модификация молекулы фермента ковалентная обратимая.
Модификации

подвергается ОН –группа аминокислоты в составе фермента. К ОН- группе присоединяется фосфат ( или, наоборот, отщепляется фосфат).
Одни ферменты активны в фосфорилированом состоянии, другие - в дефосфорилированом.






ОН


+АТФ




О Р

E неактивный E активный
(Другой фермент может наоборот)

протеинкиназа



субстрат

+


Слайд 21Регуляция путем ассоциации/диссоциации молекулы фермента(протеинкиназа) с последующей активацией фосфорилированием( фермент-фосфорилаза)

активатор
Присоединение фосфата

– протеинкиназы; Отщепление – фосфопротеинфосфатазы). Их эффекторы-гормоны

Слайд 22Регуляция активности путем ограниченного протеолиза
Химическая модификация ковалентная необратимая.
Активация профермента путем отщепления

пептида под действием пептидаз(протеазы ЖКТ, факторы гемостаза)

Пепсиноген неактивный

Пепсин активный

пептид


Слайд 23Изоферменты
Изоферменты – множественные формы ферментов, которые катализируют один тип реакции в

разных тканях, но отличаются по составу, заряду и иммунологическим свойствам.
Это олигомерные белки.
например: лактатдегидрогеназа:

Лактат +НАД

это тетрамер состоит из двух типов протомеров (субъединиц), Н – сердце ( heart) и М –мышцы( muscle) – Существует 5 изомеров. Строго распределены по органам.
ЛДГ1(Н4); ЛДГ2 (Н3М1); ЛДГ3 (Н2М2); ЛДГ4 (Н1М3); ЛДГ5 (М4)
Определяются с помощью электрофореза. Принцип метода- разная скорость движения в электрическом поле всвязи с разным зарядом и ММ.



Пировиноградная кислота +НАДН


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика