Центр ковалентной модификации

Участок на поверхности белка-фермента, расположенный вне его активного центра

К центру ковалентной модификации с помощью ковалентной связи присоединяется группировка модуляторов, это сопровождается изменением конформации белка-фермента, причем изменение конформации захватывает структуру активного центра, а значит сопровождается изменением эффективности катализа, причем каталитическая активность одних ферментов может увеличиваться, а других уменьшаться

В качестве группировок – модуляторов присоединяемых к центру ковалентной модификации наиболее часто выступают остатки фосфорной кислоты, иногда остатки адениловой кислоты

Данный регуляторный механизм требует участия 2-х  дополнительных ферментов, один фермент обеспечивает образование ковалентной связи между группировкой модулятора и центром ковалентной модификации, а другой отвечает отщепление группировки модулятора от регулятогного центра

Н-р:

Фосфорилирование – наиболее часто встречающийся вариант регуляции активности фермента

Более 40 ферментов регулируется с помощью фосфорилирования

По гидроксильной группе, содержащейся в центре ковалентной модификации в гидроксильной группе серина, треонина и тирозина, присоединяется остаток фосфорной кислоты. Катализирует эту реакцию ПРОТЕИНКЕНАЗА

фосфопротеинфосфотаза отщепляет фосфорилированный остаток, что обеспечивает возврат фермента в исходное состояние

примером фермента, активность которого регулируется с помощью механизма ковалентной модификации, является гликогенфосфорилаза и гликогенсинтетаза гепатоцитов – печеночных клеток,

причем активность гликогенфосфорилазы при ее фосфорилировании повышается, а фосфорилирование гликогенсинтетазы сопровождается снижением ее каталитической активности

 

ЦЕНТР БЕЛОК-БЕЛКОВОГО ВЗАИМОДЕЙСВИЯ

Обеспечивает взаимодействие ферментов с белками-модуляторами

Участок поверхности фермента комплементарный участку поверхности белка-модулятора,

Связывание белка-модулятора  с ферментом изменяет конформацию фермента, конформационная волна затрагивает активный центр, т.е. сопровождается изменением эффективности катализа  

Например, белок-модулятор кальмодулин может взаимодействовать с различными ферментами, такими как киназа фосфорилазы в миоцитах или фосфодиэстераза в клетках головного мозга.

Кроме этого белки-модуляторы присутствуют во внеклеточной фазе организма, например, в плазме крови присутствует белок, получивший название антитромбин-3, специфической функцией такого белка является связывание и инактивация фермента системы свертывания крови - тромбина

В конечном итоге после такого связывания обеспечивается локализация образования тромба в районе поврежденного ____, т.е. этот белок входит в антисвертывающую систему крови

КОНТАКТНЫЕ ПЛОЩАДКИ.

 Участки, ответственные за взаимодействие фермента с другими белками или внутриклеточными структурами.

Контактные площадки комплементарны контактным площадкам, имеющимся на поверхности других белков или других ферментов, подобного рода взаимодействия встречаются при  формировании надмолекулярных белковых комплексов

Ферменты, катализирующие определенный метаболический путь, например, синтез пуриновых, пиримидиновых и др.

Клетка входит в состав метаболона – мулльтиэнзимные белковые комплексы, которые обеспечивают соответствующий метаболический путь,  связи между ними обычно электростатические или гидрофобные,

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ

Почему в присутствии фермента возрастает скорость химических реакции?

2 аспекта

1. Термодинамический

2. Структурнокинетический

Термодинамический

Каждая молекула любого вещества обладает уровнем энергии, причем этого уровня энергии явно недостаточно, чтобы вещество вступало в реакцию с другими окружающими его веществами, только мы имеем дело с относительно стабильными окружающими предметами. Но достаточно поднять уровень внутренней энергии молекулы вещества, как оно начинает реагировать, взаимодействовать со своим окружением

Превращение субстратов в продукт реакции  

Молекулы вещества субстрата обладают недостаточным уровнем внутренней энергии, для того чтобы вступить в реакцию, только отдельные молекулы за счет соударений или внешних воздействий могут повысить внутреннюю энергию, перейти в реакционноспособное состояние

Минимальный уровень внутренней энергии, необходимый для перехода молекулы вещества в реакционноспособное состояние - энергетический барьер реакции

Количество энергии, которое нужно сообщить одному молю вещества субстрата, для их перехода в реакционноспособное состояние - энергия активации

Ккал/моль или КДж/моль

Чем больше энергия активации, чем выше энергетический барьер реакции, тем медленнее пойдет эта реакция

Величину энергии  активации можно уменьшить путем увеличения температуры

Произвольн ую температур у биологических объектов менять мы не можем ввиду т епловой нестабильности белков

Можно попытаться снизить энергетический барьер реакции, но для это нужно воздействовать на структуру вещества

Нужно направить реакцию по обходному пути, добавив в реакционную смесь катализатор

Речь идет о 2 реакциях:

1.Субстрат соединяется с энзимом, с образованием энзим-субстратного комплекса

2.Расщипление с образованием продукта реакции

Каждая из этих реакций имеет свой энергетический барьер и свою энергию активации

Мы будем наблюдать ускорение реакции, если энергия активации этих реакций в присутствии ферментов будет ниже, чем энергия активации прямой реакции

Вывод: ферменты ускоряют ход химических реакций в организме за счет проведения реакции по обходному пути, включающего образование энзим-субстратных комплексов

При этом энергетический барьер, а значит и энергия активации каждой из промежуточных реакции ниже соответствующих значений для прямой реакции

 

 

Запись 51