Ферменты

В нашем организме ферменты катализируют самые разнообразные реакции:

- реакции внешнего обмена (ферменты пищеварения) и внутриклеточные реакции (ферменты специфического и общего обмена)

- передачу сигнала (аденилаткиназа)

- процесс тканевого дыхания

- мышечное сокращение (миозинкиназа, миоаденилаткиназа)

- свёртываемость крови (фибриноген, протромбиназа,..)

+ +

- транспорт веществ (К – Nа - АТФаза)

- обезвреживание токсинов и чужеродных соединений (цитохром Р450)

- нейротрансмиссию – передачу нервного сигнала.

Часто ферменты являются объединёнными в комплексы (например, пируватдегидрогеназный). Необходимо знать, и о существовании изоферментов- ферментов, катализирующих одни и те же химические реакции в различных органах. Их появление обусловлено мутациями и естественным отбором. Изучение изоферментного состояния крови используется в медицине при диагностике, т.е. при повреждении определённых органов ферменты из них выходят в кровь, и, обнаружив в крови определённый фермент, можно сказать какой орган повреждён (см. таблицу). Также используют тот факт, что специфичным для органа является и соотношение разных ферментов и изоферментов.

Применение ферментов в медицине

Основные разделы	Ферменты	Примеры использования
Диагностика	Лактатдегидрогеназа (изофермент ЛДГ-1)	Инфаркт миокарда.
Аспартатаминотрансфераза (АСТ)	Инфаркт миокарда.
Аланинаминотрансфераза (АЛТ)	Заболевания печени (например, инфекционный гепатит).
Креатинкиназа (изофермент ММ – мышечный тип, изофермент МВ – сердечный тип)	Прогрессирующая дистрофия. Инфаркт миокарда.
Кислая фосфатаза (КФ)	Рак предстательной железы.
- Амилаза	Заболевания поджелудочной железы.
Лечение	Пепсин	Нарушение переваривания белков в желудке, нарушение синтеза или секреции пепсина.
Трипсин, химотрипсин	Лечение гнойных ран.
Стрептокиназа, урокиназа	Предотвращение тромбообразования при пересадке органов и других операциях.
Гиалуронидаза	Рассасывание рубцов.
Аспарагиназа	Лечение некоторых злокачественных образований.
Нуклеазы (ДНКаза)	Вирусный конъюнктивит, ринит, гнойный бронхит.
Уреаза	Удаление мочевины из организма в аппаратах «искусственная почка».
Использование ферментов в качестве аналитических реактивов	Глюкозооксидаза	Определение концентрации глюкозы в крови.
Холестеролоксидаза	Определение холестерина в крови.
Липаза	Определение триацилглицеринов в крови.
Уреаза	Определение мочевины в крови.

Снижение * стереохимич. специфичность - катализ только определённого

специфичности стереоизомера (например, D-, L-АК).

действия * абсолютная субстратная - катализ только одного субстрата (уреаза

фермента. ферментирует только мочевину).

* абсолютная групповая - катализ определённого класса веществ (алкогольдегидрогеназа)

* относит. групповая каталитич. действия на опред. связи в молекулах (липазы, протеазы)

* относится субстратн. – катализ субстратов, принадлежащих к

разным группам химических соединений (цитохром Р450)

По константе Михаэлиса (Км) определяют сродство фермента к субстрату, чем меньше её значение, тем больше сродство Е к S.

Скорость ферментативной реакции максимальна при полном насыщении активных центров фермента субстратом.

Км. – это такое количество субстрата, при котором достигается половина максимальной скорости реакции.

U U

___ _

| |

| |

Км1 [S] Км2 [S]

Км2 < Км1 => второй график показывает большее сродство фермента к S, т.е. при меньшей концентрации S наблюдаем ту же скорость.

Е1 – энергия активации реакции без фермента

Е2 – энергия активации ферментативной реакции.

Любая реакция протекает только потому,

Е1 что выделяется энергия (энергия Гиббса G), но во

многих реакциях, для того, чтобы молекулы.

провзаимодействовали, нужно преодолеть барьер,

Е2 добавить Е извне. Использование фермента

понижает энергетический барьер активации.

G энергия активации - Е, необходимая для

активное состояние при данной температуре.

Класс	Реакции	Основные подклассы, группы
Оксидоредуктазы	Окислительно-восстановительные реакции А +В àА +В восст окис окис восст	Дегидрогеназы, оксидазы, редуктазы, гидроксилазы.
Трансферазы	Перенос групп А – В + С à А + В - С	Киназы (фосфатные группы), трансаминазы (аминогруппы).
Гидролазы	Гидролиз связей (эфирных, пептидных, гликозидных, связей С-С, P-N) А – В + Н2О à А – Н + В - ОН	Эстеразы, фосфатазы, протеазы, липазы, нуклеазы, тиолазы.
Лиазы	Разрыв связей С-С, С-О, С- N, С-S путём элиминирования молекулы с образованием двойных связей. В обратной реакции ускоряют присоединение воды, аммиака и т.д. по двойной связи А (ХН) - В à А – Х + В - Н	Альдегидлиазы (альдолаза), углерод- кислородлиазы (фумараза), дегидратазы (енолаза), декарбоксилазы.
Изомеразы	Взаимопревращение изомеров А ßà Изо - А	Изомеразы, мутазы.
Лигазы	Соединение 2 молекул, сопряжённое с гидролизом АТР А + В + АТР à А – В + АDР + Рi	Карбоксилазы, синтетазы.