Механизм действия фермента

• механизм проведения ферментативной реакции разделяется на три стадии :

I . Распознавание ферментом ( Ф ) субстрата ( С ) и связывание с ним

II . Образование активного фермент - субстратного комплекса ( ФС )

• основная стадия реакции ; самая длительная

• образуется за счёт водородных , ковалентных или гидрофобных связей

• снижает энергию активации , необходимую для начала реакции

III . Образование продекта реакции ( Р ) и отделение его от фермента

• Весь процесс можно представить в виде схемы :

Ф + С => ФС => Ф + Р

Этапы ферментативной реакции

• Пример : в результате реакции из соединения АВ должны получиться два вещества : А и В .

• В присутствии фермента реакции будут иметь следующий вид :

I . АВ + Ф ( фермент ) = АВФ ( фермент - субстратный комплекс )

II . АВФ = ВФ + А

III . ВФ = Ф + А ( продукты реакции по очереди освобождаются от фермента )

Современная классификация ферментов

• основывается на типах катализируемых ими химических реакций :

Гидролазы - ускоряют реакции расщепления сложных соединений ( полисахаридов , жиров , белков , нуклеиновых кислот , АТФ ) на мономеры ( амилаза , целлюлаза , пептидазы , липаза и др .

Оксидоредуктаза - катализируют окислительно - восстановительные реакции

Трансферазы - переносят альдегидные , кетонные , фосфатные , и аминные группы от одной молекулы к другой

Изомеразы - осуществляют внутримолекулярные перестройки ( изомеризация )

Лигазы ( синтетазы ) - катализируют реакции соединения молекул с образованием соответствующих связей , используя энергию АТФ

Лиазы - отщепляют отдельные радикалы от молекул субстрата с образованием двойных связей

Другие биологические функции белка

2 . Структурная

• основной строительный материал клетки

• входят в состав клеточных мембран ( содержат большое количество неполярных аминокислот , стабилизирующих надмолекулярные и надмембранные структуры )

• основа цитоскелета и межклеточного вещества тканей ( соединительной , костной , хрящевой , сухожилия , кожи и др . )

• « обёртка » нуклеиновой кислоты вируса - капсид

• наружный скелет членистоногих

• кожа , перья , волосы , рога , ногти и другие производные кожи

3 . Опорная

• сухожилия , сочленения , кости скелета , выполняющие опорную функцию , имеют в своём составе белки

4 . Регуляторная

• многие гормоны являются белками , принимающими участие в гуморальной регуляции жизненных процессов в организме ( все гормоны гипоталамуса и гипофиза -гормон роста , либерины , статины гипоталамуса , АКТГ ,инсулин , глюкагон , и др . )

5 . Транспортная

• участвуют в переносе веществ через клеточную мембрану ( активный и строго избирательный транспорт внутрь и наружу различных веществ и ионов )

• транспорт кислорода от органов дыхания к клеткам и тканям позвоночных и беспозвоночных ( гемоглобин , миоглобин , гемоцианин )

• транспорт жирных кислот и липидов в организме ( альбумины )

• транспорт гормонов в организме

6 . Рецепторная ( сигнальная )

• основывается на способности белковых молекул изменять конформацию ( пространственную структуру ) при воздействиях среды

• являются элементарными структурными рецепторами ( локализованы на поверхности клеток )

• осуществляют процесс избирательного узнавания отдельных веществ

7 . Двигательная ( сократительная )

• обеспечивает все виды движений , на которые способны биологические объекты разных уровней организации , начиная с цитоплазмы , клеточных органелл , клеток и кончая целым организмом ( движения растений , мышц многоклеточных животных , простейших и т.д. )

• связана с о спецефическими сократительными белками - актин , миозин

8 . Защитная

• осуществляется белками иммунной системы ( антитела ) при попадании в организм чужеродных веществ ( антигенов )

• участвуют в процессе свёртывания крови ( фибриноген , тромбин )

9 . Запасающая

• белки , откладывающиеся в запас ( белок яиц , молока - казеин , семян растений ) , затем используются клеткой или организмом в процессе жизнедеятельности

10 . Энергетическая

• при расщеплении 1 г белка освобождается 17 , 2 кДж энергии ( белки расщепляются вначале до аминокислот , а затем до более простых веществ )

• наиболее характерна для растительных организмов , в семенах которых накапливается от 15 - 20 % ( злаки ) до 45 % ( бобовые ) белковых веществ

• реализуется в критический период жизни клетки , когда уже использованы все другие энергетические вещества ( углеводы , жиры )

11 . Информационная - Т - лимфоциты с помощью белков передают информацию об антигенах В - лимфоцитам

12 . Гомеостатическая - поддержание постоянства химического состава и физико - химических особенностей клетки и организма ( онкотическое давление крови , белки теплового шока , буферные свойства и т. д. )

13 . Деление клетки - белки ахроматинового веретена деления при митозе

14 . Поддержание структуры макромолекул - гистоновые белки , участвующие в образовании высших структур и регуляции функциональной активности ДНК

Липиды ( от греч . lipos - жир )

• Группа жироподобных органических соединений с общими физико - химическими свойствами :

• нерастворимы в воде т . к . имеют в составе молекул много гидрофобных радикалов ( - СН , - СН₂ - СН₃ )

• хорошо растворимы и извлекаются из клетки органическими растворителями (ацетон , эфир , спирт , бензин , бензол , хлороформ ) ,

• Содержатся в клетках всех организмов ( от 5 до 15 % сухой массы ; в жировой ткани до 90 % ) и могут быть твёрдыми и жидкими

• В химическом отношении представляют собой сложные эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов ( глицерина и д.р.)

• Обязательным компонентом липидов являются жирные кислоты , выполняющих роль строительных блоков

Жирные кислоты :

• молекула жирной кислоты имеет :

а) длинную , гидрофобную , углерод - водородную цепь ( скелет ) С₁₂ - С₂₀

б) гидрофильную карбоксильную группу - СООН ( на конце гидрофобной цепи ) например , СН₃ ( СН₂ )₁₄ СООН - пальмитиновая кислота

• жирные кислоты разделяются на насыщенные и ненасыщенные

Насыщенные жирные кислоты :

- не имеют ненасыщенных ( двойных ) связей ( например - пальмитиновая , масляная , стеариновая , лауриновая и др. )

СН₃ ( СН₂ ) ₁₄ СООН - пальмитиновая кислота

- липиды , содержащие насыщенные жирные кислоты , имеют высокую температуру плавления и по консистенции обычно твёрдые ( жиры многих животных , кокосовое масло )

Ненасыщенные жирные кислоты :

• имеют одну или несколько двойных связей (например - олеиновая, линолевая, линоленовая, эруковая и др . )

СН₃ ( СН₂ )₇ СН = СН ( СН₂ )₇ СООН - олеиновая кислота

• липиды , содержащие ненасыщенные жирные кислоты , обычно жидкие (обладают низкой температурой плавления ) - льняное , конопляное , хлопковое масло , рыбий жир и др .

• чаще встречаются в живой природе ( в жирах растений умеренного климата , в жире рыб и некоторых морских млекопитающих

• организмы , содержащие больше ненасыщенных жирных кислот , могут жить в северных широтах и сохранять свою гибкость и подвижность

Н Н Н Н

- С - С - - С = С -

Н Н

насыщенные ненасыщенные

жирные кислоты

• Липиды разделяются на простые ( жиры , воски ) , сложные и производные липидов

Жиры ( нейтральные жиры . триглицериды )

• Основная группа липидов ( самые распространённые из липидов в природе )

• неполярны , практически нерастворимы в воде , плотность ниже , чем у воды , поэтому в воде они всплывают

• Их принято делить на жиры и масла в зависимости от консистенции при 20⁰ -твёрдые ( жиры ) или жидкие ( масла )

• Представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот ( жирные кислоты вступают в реакцию конденсации с тремя - ОН - группами глицерина )

• Химические и физико-химические свойства жиров определяются соотношением насыщенных и ненасыщенных жирных кислот , входящих в их состав , положением и числом двойных связей , длинной углеводородной цепи

• Общая формула простых липидов

О

СН₂ - О - С - R₁

R₂ - С - О - CН

О СН₂ - О - С - R ₃

СН О

• Основная функция жиров - служить энергетическим депо и источником метаболической воды

Воски :

• Сложные эфиры жирных кислот и длинноцепочечных спиртов

О

• Имеют общую формулу : R ₁ - О - С - R ₂ , где R ₁ и R ₂ - длинные углеводородные цепи

• В организме выполняют в основном защитную функцию ( главным образом в качестве водоотталкивающего покрытия )

• Наибольшее значение имеют :

• спермацет , содержащийся в мозге кашалота

• ланолин - смазывающее вещество кожи , шерсти , перьев ( несмачиваемость )

• пчелиный воск

• защитный слой на кутикуле эпидермиса органов растений , например листьев , плодов и семян ( в основном у ксерофитов )

• входят в состав наружного скелета насекомых