24.Механізми дії ферментів: гіпотеза ферментативного каталізу е. Фішера, д. Кошленда.

Гіпотеза Е. Фішера – «ключ і замок», в основі специфічності за цією гіпотезою лежить жорстка просторова відповідність, субстрату, і активного центру ферменту. Гіпотеза Д. Кошленда – індукована адаптація ферменту до субстрату, згідно з нею конфігурація ферменту і його активного центру є гнучкою і еластичною, що змінюється під впливом субстрату, тобто субстрат індукує у ферменті конфігурацію молекул відповідно до власної структури.

25. Механізм дії ферментів : молекулярні механізми ферментативного каталізу.

Хімотрипсин належить до серинових протеаз, тобто в активному центрі ферменту амінокислотний залишок серину відіграє важливу роль у каталітичному перетворенні молекули субстрату. Цей фермент каталізує гідролітичне розщеплення пептидних зв’язків, які утворені амінокислотами Тир, Фен, Трп.

Механізм дії хімотрипсину ілюструє поєднання таких молекулярних механізмів дії, як кислотно-лужний та ковалентний каталіз та включає декілька стадій, які описані нижче.

Етапи ферментативного каталізу хімотрипсину:

1) імідозольна група Гіс⁵⁷ відтягує на себе електронну щільність від –ОН групи Сер¹⁹⁵. Це полегшує атаку пептидного зв’язку молекули субстрату -ОН групою серину:

2. розщеплення пептидного зв’язку, вивільнення 1 продукту реакції та утворення проміжного нестабільного ковалентно зв’язаного комплексу – ацилферменту:

3) атом азоту, що входить до імідозольної групи Гіс⁵⁷, взаємодіє з молекулою Н₂О, яка депротонується і утворює нуклеофільний гідроксид-іон. Саме цей іон атакує ефірний зв'язок в ацилферменті:

4) ефірний зв'язок в ацилферменті розщеплюється, тобто відбувається деацилювання, після чого вивільняється другий продукт реакції:

Після того як другий продукт реакції виходить з активного центру відбувається, регенерація ферменту, і він знову може каталізувати гідроліз наступного субстрату.

Аналогічний механізм дії характерний для ацетилхолін-естерази – ферменту, який гідролітично розщеплює ацетилхо-лін. Цей фермент в активному центрі містить Гіс, Сер, Тир, які беруть участь у формуванні ацилферменту, його розщепленні з утворенням продуктів реакції та регенерації структури активного центру після реакції. Тобто в основі дії ацетилхолінестерази лежать два основних молекулярних механізми – ковалентного та кислотно-лужного каталізу

26.Механізм дії ферментів: стадії ферментативного каталізу,утворення фермент-субстратного комплексу……….

Три стадії ферментативного каталізу:

1. Утворення зворотного фермент-субстратного комплексу (ES). На цьому етапі субстрат певним чином орієнтується в активному центрі ферменту та нековалентно зв’язується з функціональними групами в ньому. Слабкі зв’язки, які утворюються в ході такої взаємодії, можуть руйнуватися, тому субстрат може відділятися від активного центру – стадія зворотна.

2. Утворення однієї або декількох активних форм ES з подальшим утворенням продукту реакції (Р).Відбівається розхитування зв’язків у молекулі субстрату, розрив їх та утворення нових із каталітичним центром ферменту. Ця стадія відбувається найбільш повільно, тому швидкість цієї стадії визначає швидкість усієї ферментативної реакції.

3. Відділення готового продукту реакції від ферменту. Швидкість її перебігу залежить від дифузії продукту в середовище. Ця стадія, як і друга, є незворотною.

В утворенні ферментосубстратних комплексів беруть участь водневі зв’язки, електростатичні та гідрофобні взаємодії.

Термодинамічні закономірності

З термодинамічної точки зору ферменти прискорюють хімічні реакції в організмі завдяки тому, що знижують енергію активації (Ea). Еа введена Сванте Августом Арреніусом для характеристики швидкості реакції. Еа – це мінімальна кількість енергії, яку слід надати молекулам речовини для того, щоб вони подолали енергетичний бар’єр, тобто вступили в реакцію. Тобто за наявності ферменту в реакційному середовищі більша кількість молекул може подо-лати енергетичний бар’єр реакції і перетворитися в продукт.