Галерея диаграмм связей Биохимия-разум-карта принципа работы ферментов
Это интеллектуальная карта биохимии — принципов работы ферментов, включая общие точки между ферментами и катализаторами общего характера, основные особенности ферментов, принципы работы ферментов и т. д.
Отредактировано в 2023-12-02 19:32:55Как работают ферменты
Что общего у ферментов с обычными катализаторами?
Качественных и количественных изменений до и после реакции нет.
Может катализировать только термодинамически разрешенные химические реакции.
Он может лишь ускорить процесс обратимой реакции, не изменяя при этом точку равновесия реакции.
Отличительные особенности ферментов
Ферменты чрезвычайно эффективны в отношении субстратов.
Ферменты высокоспецифичны к своим субстратам.
абсолютная специфичность
Он может действовать только на субстрат определенной структуры, осуществлять определенную реакцию и генерировать продукт определенной структуры.
Например, уреаза может катализировать только гидролиз мочевины с образованием CO2 и NH3.
относительная специфичность
Специфичность некоторых ферментов к субстратам основана не на всей молекулярной структуре субстрата, а на конкретных химических связях или конкретных группах в молекулах субстрата.
Например: протеаза
Стереоспецифичность
Некоторые ферменты с абсолютной специфичностью могут различать оптические изомеры и стереоизомеры и могут катализировать реакцию только с одним оптическим изомером или стереоизомером.
Возможность настройки фермента
Ферменты нестабильны
Как работают ферменты
Ферменты соединяются с субстратами, образуя промежуточные соединения: фермент-субстратные комплексы.
Эффективно снизить энергию активации реакции
Механизм снижения энергии активации
индуцированный припадок
Эффект близости и направленное выравнивание
Поверхностные эффекты десольватируют молекулы субстрата.
Кинетика ферментативной реакции
концентрация субстрата
Когда другие факторы остаются неизменными, влияние концентрации субстрата на скорость реакции представляет собой прямоугольную гиперболическую зависимость.
Когда концентрация субстрата низкая: скорость реакции пропорциональна концентрации субстрата, реакция является реакцией первого порядка;
По мере увеличения концентрации субстрата скорость реакции больше не увеличивается пропорционально, реакция является реакцией смешанного уровня;
Когда концентрация субстрата достигает определенного уровня: скорость реакции больше не увеличивается и достигает максимальной скорости, реакция является реакцией нулевого порядка;
Уравнение Майкла-Манна
V=Vмакс[С]/Км[С]
км
Величина Km равна концентрации субстрата, при которой скорость ферментативной реакции составляет половину максимальной скорости реакции.
Km может представлять собой сродство фермента к субстрату при определенных условиях.
Км ↑ Близость ↓
Км ↓ Близость ↑
Величина Km является характеристической константой фермента.
Размер не фиксирован
Это связано со структурой фермента, структурой субстрата, pH, температурой и ионной силой реакционной среды.
независимо от концентрации фермента
концентрация фермента
Когда фермент насыщен субстратом, скорость реакции пропорциональна концентрации фермента.
рН
Оптимальный pH
Не характеристическая константа фермента
На это влияют такие факторы, как концентрация субстрата, тип и концентрация буфера, а также чистота фермента.
температура
двойной удар
Оптимальная температура
Не характеристическая константа фермента
Зависит от времени реакции
ингибитор
определение
Любое вещество, которое может снизить каталитическую активность фермента, не вызывая денатурации белка фермента, называется ингибитором фермента.
Тип действия
необратимое ингибирование
Соединяются с необходимыми группами в активном центре фермента через ковалентные связи, чтобы инактивировать фермент.
Его невозможно удалить такими методами, как диализ и ультрафильтрация.
Фосфорорганические соединения, ионы тяжелых металлов низкой концентрации и соединения мышьяка.
обратимое ингибирование
Обратимо связывается с ферментами или комплексами фермент-субстрат посредством нековалентных связей, снижая или устраняя активность фермента.
тип
конкурентное ингибирование
Ингибитор имеет структуру, аналогичную субстрату, и может конкурировать с субстратом за активный центр фермента, предотвращая тем самым образование ферментом промежуточных продуктов с субстратом.
Функции
I и S имеют схожую структуру и конкурируют за активный центр фермента.
Степень ингибирования зависит от относительного сродства ингибитора к ферменту и концентрации субстрата.
Динамические характеристики: Vmax остается неизменным, кажущийся пробег увеличивается.
Пример
Малонат конкурирует с сукцинатом за сукцинатдегидрогеназу.
Антибактериальный механизм сульфаниламидных препаратов – конкуренция с парааминобензойной кислотой за дигидрофолатсинтазу.
неконкурентное ингибирование
Некоторые ингибиторы связываются с незаменимыми группами вне активного центра фермента и не влияют на связывание фермента с субстратом. Между субстратом и ингибитором нет конкурентных отношений. Однако комплекс фермент-субстрат-ингибитор (ESI) не может далее высвобождать продукт.
Функции
Я объединяется с эссенциальными группами вне активного центра Е, и между S и I нет конкурентных отношений.
Степень ингибирования зависит от концентрации ингибитора.
Динамические характеристики: Vmax уменьшается, кажущийся Km остается неизменным.
антиконкурентное ингибирование
Ингибиторы связываются только с промежуточным продуктом (ES), образованным ферментом и субстратом, уменьшая количество промежуточного продукта (ES).
Функции
Ингибиторы связываются только с фермент-субстратными комплексами.
Степень ингибирования зависит от концентрации ингибитора и концентрации субстрата.
Динамические характеристики: Vmax уменьшается, кажущийся Km уменьшается.
активатор
Вещества, которые переводят ферменты из неактивного в активные или повышают активность ферментов.
тип
Требуется Активатор
дополнительный активатор
регуляция ферментов
Объект настройки
ключевой фермент
Метод регулировки
Регуляция активности ферментов (быстрая регуляция)
аллостерическая корректировка
Может обратимо связываться с частью за пределами активного центра определенных молекул фермента, изменяя конформацию фермента.
аллостерический фермент
Часто олигомеры состоят из нескольких субъединиц, обладающих синергическим эффектом.
Аллостерические части
аллостерический эффект
аллостерический активатор
аллостерический ингибитор
регуляция ковалентной модификации
Некоторые группы пептидной цепи ферментных белков могут ковалентно соединяться с определенными химическими группами при катализе других ферментов, и в то же время объединенные химические группы могут удаляться при катализе другого фермента, влияя таким образом на активность фермента.
Фосфорилирование против дефосфорилирования (наиболее распространенное)
Ацетилирование и деацетилирование
Метилирование и деметилирование
Аденилирование и деаденилирование
-SH и -S-S меняют друг друга
активация зимогена
Зимоген: Некоторые ферменты находятся в неактивном состоянии до того, как они синтезируются или секретируются клетками или до того, как они смогут проявить свою каталитическую функцию.
Активация зимогена: при определенных условиях процесс превращения зимогена в активный фермент.
Механизм активации зимогена
Зимоген разрывает в определенных условиях одну или несколько специфических пептидных связей, гидролизует один или несколько коротких пептидов, изменяет конформацию молекулы и образует или обнажает активный центр фермента.
Регулирование содержания ферментов (медленная регуляция)
индукция
репрессии