การบรรยายเกี่ยวกับเอนไซม์ทางชีวเคมีคลินิก ภาควิชาชีวเคมี

สารตั้งต้น (S) - สารที่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเป็นผลิตภัณฑ์ (P) ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ (E)

S + E --> P เอนไซม์ลดพลังงานกระตุ้น สิ่งนี้เร่งปฏิกิริยาให้เร็วขึ้น

ตำแหน่งที่ใช้งานของเอนไซม์คือส่วนหนึ่งของพื้นผิวของโมเลกุลของเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับโมเลกุลของสารตั้งต้น มันถูกสร้างขึ้นจากสิ่งตกค้างของกรดอะมิโนที่เป็นส่วนหนึ่งของส่วนต่าง ๆ ของสายพอลิเพปไทด์หรือสายพอลิเพปไทด์ต่าง ๆ ที่อยู่ชิดเชิงพื้นที่ เกิดขึ้นที่ระดับโครงสร้างตติยภูมิของโปรตีน-เอนไซม์

ภายในแบ่งออกเป็นสามส่วน:

1) ศูนย์เร่งปฏิกิริยา - พื้นที่ (โซน) ของศูนย์กลางที่ใช้งานของเอนไซม์ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารตั้งต้น มันเกิดขึ้นจากอนุมูลของกรดอะมิโน 2-3 ตัวที่อยู่ในตำแหน่งต่าง ๆ ของโซ่โพลีเปปไทด์ของเอนไซม์ แต่อยู่ใกล้กันในเชิงพื้นที่เนื่องจากการโค้งงอของโซ่นี้ ถ้าเอนไซม์เป็นโปรตีนเชิงซ้อน กลุ่มเทียมของโมเลกุลของเอนไซม์ โคเอนไซม์ มักจะเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของศูนย์เร่งปฏิกิริยา (เช่น วิตามินที่ละลายในน้ำทั้งหมดและวิตามินเคที่ละลายในไขมัน)

2) ศูนย์ดูดซับ - ส่วนหนึ่งของศูนย์กลางที่ใช้งานของโมเลกุลของเอนไซม์ซึ่งเกิดการดูดซับ (จับ) ของโมเลกุลของสารตั้งต้น มันถูกสร้างขึ้นจากอนุมูลของกรดอะมิโน 1, 2, และบ่อยกว่า 3 ตัวที่อยู่ใกล้กับศูนย์เร่งปฏิกิริยา หน้าที่หลักคือการผูกมัดโมเลกุลสารตั้งต้นและถ่ายโอนโมเลกุลนี้ไปยังศูนย์เร่งปฏิกิริยาในตำแหน่งที่สะดวกที่สุด (สำหรับศูนย์เร่งปฏิกิริยา) การดูดซับเกิดขึ้นเนื่องจากชนิดของพันธะที่อ่อนแอเท่านั้น ดังนั้นจึงสามารถย้อนกลับได้ เมื่อพันธะเหล่านี้ก่อตัวขึ้น การจัดเรียงตัวตามโครงสร้างของศูนย์การดูดซับก็เกิดขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเข้าใกล้ซับสเตรตและตำแหน่งที่ทำงานอยู่ของเอนไซม์อย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น ซึ่งเป็นความสอดคล้องที่แม่นยำยิ่งขึ้นระหว่างการกำหนดค่าเชิงพื้นที่ของพวกมัน เป็นโครงสร้างของศูนย์ดูดซับที่กำหนดความจำเพาะของสารตั้งต้นของเอนไซม์

3) allosteric centers - ส่วนดังกล่าวของโมเลกุลของเอนไซม์ที่อยู่นอกศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ซึ่งสามารถจับพันธะประเภทที่อ่อนแอ (ซึ่งหมายถึงการย้อนกลับได้) กับสารหนึ่งหรือสารอื่น (ลิแกนด์) การจับกันนี้นำไปสู่การจัดเรียงตัวตามโครงสร้างของโมเลกุลของเอนไซม์ ซึ่งขยายไปยังศูนย์กลางที่ทำงานอยู่ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกหรือขัดขวาง (ทำให้ช้าลง) การทำงานของมัน ดังนั้น สารดังกล่าวจึงถูกเรียกว่า allosteric activators หรือ allosteric inhibitors ของเอนไซม์นี้ ไม่พบศูนย์ allosteric ในเอนไซม์ทั้งหมด

• 
  โครงสร้าง เอนไซม์ เอนไซม์(จ).


• 
  โครงสร้าง เอนไซม์. สารตั้งต้น (S) - สารที่เปลี่ยนรูปทางเคมีเป็นผลิตภัณฑ์ (P) ถูกเร่งปฏิกิริยา เอนไซม์. (เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ


• 
  ความจำเพาะของพื้นผิว - ความสามารถ เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นเฉพาะอย่างใดอย่างหนึ่งหรือกลุ่มที่คล้ายกัน โครงสร้างพื้นผิว


• 
  ลองแยกพวกเขาออกจากกัน โครงสร้างในตัวอย่างของโมเลกุล IgG
  การจำแนกประเภทของโปรตีน- เอนไซม์พลาสมาเลือด: 1) เอนไซม์พลาสมา - ทำหน้าที่เผาผลาญเฉพาะในพลาสมา


• 
  โครงสร้างโมเลกุลโปรตีน โมเลกุลใหญ่ของโปรตีนมีลักษณะเหมือนลูกบอล (ทรงกลม) ถึงแต่ละคน
  ระบบการตั้งชื่อและการจำแนกประเภท เอนไซม์ปัจจุบันเป็นที่รู้จักมากกว่า 2,400 รายการ เอนไซม์.


• 
  โครงสร้างนิวเคลียส: นิวเคลียสประกอบด้วยเยื่อหุ้มนิวเคลียส (นิวเคลียส) ที่มีโครมาตินและนิวเคลียส
  นิวคลีโอพลาสซึมประกอบด้วยโปรตีน เอนไซม์, นิวคลีโอไทด์ , ไอออน เป็นต้น ฟังก์ชันเคอร์เนล...


• 
  โดยใช้ความรู้เกี่ยวกับ อาคารและการทำงานของระบบย่อยอาหาร เผยบทบาท เอนไซม์ในการย่อยอาหาร ชื่อการป้องกันอาหารเป็นพิษ การติดเชื้อในลำไส้

ฉันเห็นด้วย

ศีรษะ คาเฟ่ ศ., d.m.s.

เมชชานินอฟ วี.เอ็น.

______''______________2548

การบรรยายครั้งที่ 1 หัวข้อ: ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับชีวเคมี เอนไซม์: โครงสร้าง คุณสมบัติ การแปล การตั้งชื่อ และการจำแนกประเภท

คณะ: การแพทย์และการป้องกัน, การแพทย์และการป้องกัน, เด็ก

ชีวเคมี - วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสารที่ประกอบกันเป็นสิ่งมีชีวิต การเปลี่ยนแปลง ตลอดจนความสัมพันธ์ของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้กับกิจกรรมของอวัยวะและเนื้อเยื่อ ชีวเคมี - วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับรากฐานทางเคมีของกระบวนการชีวิต

ชีวเคมีกลายเป็นวิทยาศาสตร์อิสระเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 ที่จุดบรรจบของชีววิทยาและเคมี แม้ว่าต้นกำเนิดจะย้อนไปถึงอดีตอันไกลโพ้น ตั้งแต่ครึ่งแรกของศตวรรษที่ 16 นักเคมีทางการแพทย์ เช่น แพทย์ชาวเยอรมันและนักธรรมชาติวิทยา F. Paracelsus และนักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ J. B. van Helmont และ F. Sylvius และคนอื่นๆ ที่ศึกษาเกี่ยวกับน้ำย่อย น้ำดี และกระบวนการหมัก ได้มีส่วนร่วมในการพัฒนาเคมีและยา

ชีวเคมีแบ่งออกเป็น: 1) คงที่ (วิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิต); 2) ไดนามิก (ศึกษาการเผาผลาญและพลังงานในร่างกาย); 3) การทำงาน (สำรวจพื้นฐานระดับโมเลกุลของอาการต่าง ๆ ของกิจกรรมที่สำคัญ)

ตามวัตถุประสงค์ของการศึกษา ชีวเคมีแบ่งออกเป็น 1) ชีวเคมีของมนุษย์และสัตว์ 2) ชีวเคมีของพืช 3) ชีวเคมีของจุลินทรีย์

เราจะจัดการกับชีวเคมีทางการแพทย์ซึ่งเป็นหนึ่งในส่วนของชีวเคมีของมนุษย์และสัตว์ เรื่อง ชีวเคมีทางการแพทย์เป็นคน

จุดมุ่งหมาย คอร์ส ชีวเคมีทางการแพทย์เป็นการศึกษาเกี่ยวกับ: 1) พื้นฐานระดับโมเลกุลของการทำงานทางสรีรวิทยาของมนุษย์ 2) กลไกระดับโมเลกุลของการเกิดโรค; 3) รากฐานทางชีวเคมีสำหรับการป้องกันและรักษาโรค 4) วิธีทางชีวเคมีในการวินิจฉัยโรคและติดตามประสิทธิภาพของการรักษา

วัตถุประสงค์ของหลักสูตร ชีวเคมีทางการแพทย์ 1) เพื่อศึกษาเนื้อหาทางทฤษฎี 2) รับทักษะการปฏิบัติในการวิจัยทางชีวเคมี 3) เรียนรู้การตีความผลการศึกษาทางชีวเคมี

ลักษณะทางเคมี คุณสมบัติทางเคมีกายภาพ และบทบาททางชีวภาพของเอนไซม์.

พื้นฐานของชีวิตของสิ่งมีชีวิตใด ๆ คือกระบวนการทางเคมี ปฏิกิริยาเกือบทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพตามธรรมชาติที่เรียกว่าเอนไซม์หรือเอ็นไซม์

เอนไซม์ - พวกมันคือโปรตีน (ก่อตั้งในปี 1922) ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในระบบชีวภาพ

เอนไซม์มีคุณสมบัติทั้งหมดของโปรตีน:

ไฮโดรไลซ์เป็นกรดอะมิโน

ให้ปฏิกิริยาสีในเชิงบวกต่อโปรตีน (biuret, xantoprotein);

เช่นเดียวกับโปรตีน พวกมันละลายในน้ำเพื่อสร้างสารละลายคอลลอยด์

เป็นสารประกอบแอมโฟเทอริก

มีแนวโน้มที่จะเสียสภาพธรรมชาติภายใต้อิทธิพลของปัจจัยเดียวกัน: อุณหภูมิ, การเปลี่ยนแปลงค่า pH, การกระทำของเกลือของโลหะหนัก, การกระทำของปัจจัยทางกายภาพ (อัลตราซาวนด์, รังสีไอออไนซ์, ฯลฯ );

มีการจัดระเบียบโมเลกุลขนาดใหญ่หลายระดับซึ่งได้รับการยืนยันโดยข้อมูลของการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์, NMR, EPR

บทบาททางชีววิทยาของเอนไซม์คือทำหน้าที่ควบคุมการไหลเวียนของกระบวนการเมแทบอลิซึมทั้งหมดในร่างกาย

เอนไซม์และวิตามิน

บทบาทของโมเลกุลชีวภาพที่ประกอบกันเป็นร่างกาย

การบรรยายครั้งที่ 7

(2 ชั่วโมง)

ลักษณะทั่วไปของเอนไซม์

โครงสร้างของเอนไซม์

ขั้นตอนหลักของการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์

คุณสมบัติของเอนไซม์

ระบบการตั้งชื่อและการจำแนกประเภทของเอนไซม์

ตัวยับยั้งเอนไซม์และตัวกระตุ้น

การจำแนกประเภทวิตามิน

วิตามินที่ละลายในไขมัน

วิตามินที่ละลายน้ำได้

วิตามินบี

สัญญาณทั่วไปของเอนไซม์และตัวเร่งปฏิกิริยาของธรรมชาติอนินทรีย์:

เร่งปฏิกิริยาที่เป็นไปได้ทางพลังงานเท่านั้น

อย่าเปลี่ยนทิศทางของปฏิกิริยา

ไม่ถูกบริโภคในระหว่างปฏิกิริยา

พวกเขาไม่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา

ความแตกต่างของเอนไซม์จากตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่ชีวภาพ:

โครงสร้างโปรตีน

ความไวสูงต่อปัจจัยทางกายภาพและเคมีของสภาพแวดล้อม ทำงานในสภาวะที่ไม่รุนแรง (P บรรยากาศ, 30-40 o C, pH ใกล้เป็นกลาง);

ความไวสูงต่อสารเคมี

ประสิทธิภาพสูงในการดำเนินการ (สามารถเร่งปฏิกิริยาได้ 10 8 -10 12 เท่า โมเลกุล F หนึ่งตัวสามารถเร่งปฏิกิริยา 1,000-1000,000 โมเลกุลของสารตั้งต้นใน 1 นาที)

หัวกะทิสูงของ F กับสารตั้งต้น (ความจำเพาะของสารตั้งต้น) และกับประเภทของปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยา (ความจำเพาะของการกระทำ)

กิจกรรม F ถูกควบคุมโดยกลไกพิเศษ

ตามโครงสร้างของเอนไซม์แบ่งออกเป็น เรียบง่าย(ส่วนประกอบเดียว) และ ซับซ้อน(สององค์ประกอบ). Simple ประกอบด้วยส่วนโปรตีนเท่านั้น ส่วนเชิงซ้อน ( โฮโลเอ็นไซม์) - จากส่วนที่เป็นโปรตีนและไม่ใช่โปรตีน ส่วนโปรตีน - อะพอนไซม์, ไม่ใช่โปรตีน - โคเอนไซม์(วิตามินบี 1, บี 2, บี 5, บี 6, เอช, คิว ฯลฯ) apoenzyme และ coenzyme แยกกันไม่มีกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา ตำแหน่งบนพื้นผิวของโมเลกุลของเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของสารตั้งต้น - ศูนย์ที่ใช้งานอยู่

ศูนย์ที่ใช้งานอยู่เกิดขึ้นจากเรซิดิวของกรดอะมิโนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของส่วนต่างๆ ของสายพอลิเพปไทด์หรือสายพอลิเพปไทด์ที่อยู่ติดกันต่างๆ มันถูกสร้างขึ้นที่ระดับของโครงสร้างตติยภูมิของเอนไซม์โปรตีน ภายในขอบเขตนั้น ศูนย์สารตั้งต้น (การดูดซับ) และศูนย์เร่งปฏิกิริยาจะแตกต่างกัน นอกจากศูนย์ที่ใช้งานแล้วยังมีไซต์การทำงานพิเศษ - ศูนย์ allosteric (กฎระเบียบ)

ศูนย์เร่งปฏิกิริยา- นี่คือพื้นที่ของศูนย์กลางที่ใช้งานของเอนไซม์ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารตั้งต้น CC ของเอนไซม์อย่างง่ายคือการรวมกันของกรดอะมิโนหลายตัวที่ตกค้างอยู่ในตำแหน่งต่างๆ ของสายโพลีเปปไทด์ของเอนไซม์ แต่อยู่ใกล้กันเชิงพื้นที่เนื่องจากการโค้งงอของสายโซ่นี้ (ซีรีน, ซีสเตอีน, ไทโรซีน, ฮิสทิดีน, อาร์จินีน, asp. และกลู. กรด). CC ของโปรตีนเชิงซ้อนนั้นซับซ้อนกว่าเพราะ กลุ่มเทียมของเอนไซม์มีส่วนเกี่ยวข้อง - โคเอนไซม์ (วิตามินที่ละลายในน้ำและวิตามินเคที่ละลายในไขมัน)

สารตั้งต้น (การดูดซับ) ร้อยละ p คือที่ตั้งของศูนย์กลางที่ใช้งานของเอนไซม์ซึ่งเกิดการดูดซับ (จับ) ของโมเลกุลของสารตั้งต้น SC เกิดจากอนุมูลของกรดอะมิโน 1, 2 หรือมากกว่านั้น 3 ตัว ซึ่งมักจะอยู่ใกล้ศูนย์กลางการเร่งปฏิกิริยา หน้าที่หลักของ SC คือการจับโมเลกุลของสารตั้งต้นและการถ่ายโอนไปยังศูนย์เร่งปฏิกิริยาในตำแหน่งที่สะดวกที่สุด

ศูนย์อัลโลสเตอริก("มีโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกัน") - ส่วนหนึ่งของโมเลกุลของเอนไซม์ที่อยู่นอกศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ ซึ่งจับกับสารใดๆ การจับดังกล่าวนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโมเลกุลของเอนไซม์และกิจกรรมของมัน ศูนย์ที่ใช้งานอยู่จะเริ่มทำงานเร็วขึ้นหรือช้าลง ดังนั้น สารดังกล่าวจึงถูกเรียกว่าตัวกระตุ้นอัลโลสเตอริกหรือตัวยับยั้งอัลโลสเตอริก

ศูนย์ Allostericไม่พบในเอนไซม์ทั้งหมด พวกมันอยู่ในเอนไซม์ซึ่งทำงานเปลี่ยนไปภายใต้อิทธิพลของฮอร์โมนตัวกลางและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ

เอนไซม์

เอนไซม์ -สารอินทรีย์จากธรรมชาติประเภทโปรตีนที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ

ตามลักษณะทางเคมี - โปรตีนทรงกลมเร่งปฏิกิริยาเคมีเป็นพันเท่า

เปิดโดย Konstantin Kirchhoff, 1814 (เปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาลภายใต้การทำงานของอะไมเลส) เอนไซม์บางชนิดประกอบด้วยโปรตีนเท่านั้น แต่ส่วนใหญ่นอกเหนือไปจากส่วนโปรตีน (apoenzyme) ยังมีส่วนประกอบที่ไม่ใช่โปรตีน (ปัจจัยร่วม) ปัจจัยร่วมสามารถเป็นไอออนอนินทรีย์หรือสารประกอบอินทรีย์ ถ้าส่วนโปรตีนของเอนไซม์จับกับโคแฟกเตอร์อย่างอ่อน และเอ็นไซม์จะทำงานก็ต่อเมื่อติดส่วนนี้เท่านั้น โคแฟกเตอร์จะเรียกว่าโคเอนไซม์ นิวคลีโอไทด์และวิตามินมักเป็นโคเอนไซม์ โมเลกุลของเอ็นไซม์ทั้งหมดมี 1 ศูนย์กลางหรือมากกว่านั้นที่ทำงานอยู่ ศูนย์แอคทีฟยึดติดกับสารตั้งต้น เอนไซม์ที่เหลือทำหน้าที่รักษาโครงสร้างของศูนย์แอคทีฟ ไซต์ที่ใช้งานประกอบด้วยปัจจัยร่วมและโคเอนไซม์

การทำงานของเอนไซม์ในเซลล์จะประสานกันอย่างเคร่งครัดเสมอ และเกิดขึ้นในลำดับที่แน่นอนตามหลักการ "กุญแจและแม่กุญแจ"

1 การจำแนกประเภทของเอนไซม์

1 Oxidoreductases - เร่งปฏิกิริยารีดอกซ์ (oxidases, dehydrogenases, pyroxidases)

2 Transferases - เร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนกลุ่มอะตอมจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง (aminotransferases - การถ่ายโอนกลุ่ม NH2 ระหว่างการส่งผ่านกรดอะมิโน)

3 ไฮโดรเลส - เร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (อะไมเลส, ไลเปส)

4 ไลเอส - เร่งการสลายตัวแบบไม่ไฮโดรไลติกตามพันธะ C-C, C-O (ดีคาร์บอกซิเลสจะแยก CO2 ออกจากพีวีซีด้วยการก่อตัวของอะซีตัลดีไฮด์)

5 ไอโซเมอเรส - เร่งการแปลงไอโซเมอร์

6 ลิกาเซส (ซินทีเทส)

คลาสแบ่งออกเป็นคลาสย่อยและคลาสย่อย เอ็นไซม์ที่สกัดออกมาแต่ละตัวมีรหัสของตัวเองซึ่งมีตัวเลข 4 ตัว หลักแรกระบุคลาส หลักที่สองคือคลาสย่อย หลักที่สามคือคลาสย่อย และตัวเลขที่สี่คือตัวเลขภายในคลาสย่อย

ตัวอย่าง: การเข้ารหัส 3.5.3.1

3 คลาสย่อยของไฮโดรเลส 5 ปฏิบัติการบนการสื่อสาร CN; 3 การแยกพันธะเหล่านี้เป็นแบบเส้นตรงแทนที่จะเป็นสารประกอบแบบวงรอบ

2 กลไกการเร่งปฏิกิริยา จลนพลศาสตร์และการควบคุมปฏิกิริยาของเอนไซม์

กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์:

เอนไซม์ + สารตั้งต้น --- สารตั้งต้นเชิงซ้อน --- เอนไซม์ + ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา

กลไกนี้ขึ้นอยู่กับการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ซับสเตรตเอนไซม์ระดับกลาง ซึ่งสารนี้สัมพันธ์กับตำแหน่งที่แอคทีฟของเอนไซม์ในระหว่างการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ โมเลกุลของซับสเตรตจะเกิดการเสียรูป และสนามไฟฟ้าของเอนไซม์จะเปลี่ยน การกำหนดค่าเชิงพื้นที่ของพื้นผิว มีการกระจายขั้วใหม่, ความหนาแน่นของอิเล็กตรอน, พันธะของสารตั้งต้นคลายออก, ความแข็งแรงลดลง คอมเพล็กซ์สารตั้งต้นของเอนไซม์จะไม่เสถียรกลายเป็นคอมเพล็กซ์ของเอนไซม์ - ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตภัณฑ์ไม่สอดคล้องกับศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่อีกต่อไป และคอมเพล็กซ์จะสลายตัวเป็นเอนไซม์และผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา

3 พลังงานกระตุ้น

ปริมาณพลังงานขั้นต่ำที่อนุภาคต้องมีเพื่อให้ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเรียกว่า พลังงานกระตุ้น.ยิ่งพลังงานนี้มากเท่าไร อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะยิ่งช้าลงเท่านั้น การเปิดใช้งานเกิดขึ้นเมื่อได้รับความร้อน การดูดซับพลังงานรังสีของการชนกับอนุภาคที่กระตุ้น การเพิ่มความหนาแน่นในสิ่งมีชีวิต ความผันผวนของอุณหภูมิและความหนาแน่นสูงเป็นไปไม่ได้ ดังนั้น เอนไซม์จะลดสิ่งกีดขวางพลังงาน ลดพลังงานกระตุ้น พวกมันเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา มากถึง 1,012 ครั้ง

4 หน่วยวัดกิจกรรมของเอนไซม์

การเร่งปฏิกิริยาด้วยการมีส่วนร่วมของเอนไซม์นั้นมีขนาดใหญ่มากโดยวัดจากจำนวนรอบ - จำนวนโมลของสารตั้งต้นที่แปลงเอนไซม์ 1 โมลใน 1 นาที

ในการประเมินกิจกรรมของการเตรียมเอนไซม์จะใช้แนวคิดนี้ โมเลกุลกระตุ้น- จำนวนโมเลกุลของสารตั้งต้นที่ถูกแปลงใน 1 นาทีโดย 1 โมเลกุลของเอนไซม์ หน่วยมาตรฐานสำหรับเอนไซม์ใดๆ คือปริมาณของเอนไซม์ที่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้น 1 ไมโครโมลใน 1 นาทีภายใต้สภาวะที่เหมาะสม (ปกติคือ 30 0C ค่า pH ที่เหมาะสม ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เหมาะสม)

5 ขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยาต่ออุณหภูมิและปฏิกิริยาปานกลาง

1 เรื่องอุณหภูมิ

ผลกระทบของอุณหภูมิสามารถแสดงในรูปของค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ Q10

Q10 \u003d อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ (x + 10) 0C / อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ x OS

ในทางเดินของช่วงเวลาตั้งแต่ 0-25-35 OS Q10 = 2-3 เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราจะเพิ่มขึ้น และหลังจากถึงเกณฑ์อุณหภูมิ ซึ่งแตกต่างกันไปตามเอนไซม์แต่ละชนิด อัตราจะเริ่มลดลงอย่างรวดเร็ว เกินขีดจำกัดนี้ ความเร็วจะลดลงแม้ว่าความถี่ของการชนกันของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้นก็ตาม เหตุผลคือการทำลายโครงสร้างของส่วนโปรตีนของเอนไซม์

ความไวของเอนไซม์ต่ออุณหภูมิสูงเรียกว่า ความสามารถในการทนความร้อน. การลดอุณหภูมิทำให้เอนไซม์หยุดทำงานอย่างค่อยเป็นค่อยไปโดยไม่เสียสภาพธรรมชาติ

2 ปฏิกิริยาปานกลาง

ที่อุณหภูมิที่เหมาะสม เอนไซม์ใดๆ จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดภายในช่วงค่า pH ที่แคบ เอนไซม์ส่วนใหญ่ทำงานมากที่สุดที่ PH=7 เช่น ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของค่า pH ก็เปลี่ยนประจุของกลุ่มที่เป็นกรดและเบสที่แตกตัวเป็นไอออน ทั้งตัวเอนไซม์เองและของสารตั้งต้น

จากการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของค่า pH เอนไซม์สามารถทำลายธรรมชาติได้

ค่า pH ภายในเซลล์เหมาะสมที่สุดสำหรับเอนไซม์เสมอ ดังนั้น โดยการเปลี่ยนเซลล์ จึงเป็นไปได้ที่จะควบคุมการทำงานของเอนไซม์

6 การขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์กับความเข้มข้นของเอนไซม์และสารตั้งต้น

1 ความเข้มข้นของเอนไซม์

ด้วยการเพิ่มจำนวนของเอนไซม์ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นจนถึงขีดจำกัด ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของปริมาณของสารตั้งต้นที่มีอยู่สำหรับการทำงานของเอนไซม์ ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของเอนไซม์ เอนไซม์จำนวนมากอาจไม่แสดงกิจกรรมสูงสุดในเซลล์เพียงเพราะขาดสารตั้งต้นที่เหมาะสม

2 ความเข้มข้นของสารตั้งต้น

ที่ความเข้มข้นคงที่ของเอนไซม์ ปริมาณของสารตั้งต้นจะเพิ่มขึ้น ซึ่งในขั้นต้นนำไปสู่การเพิ่มอย่างรวดเร็วและช้าลงในอัตราการเกิดปฏิกิริยาจนกระทั่งถึงอัตราสูงสุด ซึ่งยังคงแทบไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้นอีก

อัตราไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากไซต์ที่ใช้งานของเอนไซม์จะอิ่มตัวกับสารตั้งต้นได้ตลอดเวลา การพึ่งพานี้อธิบายโดยสมการ Michaelis-Menten

E+S---ES---E+P

V คืออัตราการเกิดปฏิกิริยา

Vmax คืออัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงสุดที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นสูงไม่จำกัด

S—ความเข้มข้นของสารตั้งต้น, โมล/ลิตร;

Km คือค่าคงที่ Michaelis-Menten ที่สอดคล้องกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุด

Km คือค่าคงที่การแตกตัวของเอนไซม์ + สารตั้งต้นเชิงซ้อน: ยิ่งการแตกตัวของสารตั้งต้นของเอนไซม์ต่ำ อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะยิ่งสูงขึ้น

7 สารยับยั้งปฏิกิริยาของเอนไซม์

สารยับยั้ง -สารที่ขัดขวางการทำงานของเอ็นไซม์

พวกเขาแบ่งออกเป็น 2 คลาส:

สารยับยั้งทั่วไป 1 ชนิด (เกลือของโลหะหนัก ตะกั่ว ปรอท ทังสเตน และเงิน กรดไตรคลอโรอะซิติก) สารประกอบเหล่านี้ทำให้เกิดการเสียสภาพของโปรตีน ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ทั้งหมด

2 เฉพาะ - ทำหน้าที่ในปฏิกิริยาของเอนไซม์กลุ่มเดียวหรือกลุ่มของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง การกระทำนี้ขึ้นอยู่กับการผูกมัดพิเศษกับกลุ่มสารเคมีบางอย่างในใจกลางของเอนไซม์ ทั้งหมดแบ่งออกเป็นตัวยับยั้งการแข่งขันและไม่ใช่การแข่งขัน

การยับยั้งการแข่งขัน

เกิดขึ้นเมื่อสารยับยั้งมีโครงสร้างใกล้เคียงกับสารตั้งต้นปกติของเอนไซม์ ตัวยับยั้งเองไม่สามารถตอบสนองได้ อย่างไรก็ตาม การครอบครองจุดศูนย์กลางที่ทำงานอยู่จะขัดขวางการเข้าถึงพื้นผิวจริงของมัน

ในวัฏจักรเครบส์ เอนไซม์ซัคซินัมดีไฮโดรจีเนสเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดซัคซินิกเป็นกรดฟูมาริก อย่างไรก็ตาม หากกรดมาโลนิกเข้าสู่ตัวกลาง อัตราการเกิดออกซิเดชันจะลดลงอย่างรวดเร็ว เหตุผลคือความคล้ายคลึงกันในโครงสร้างของกรดเหล่านี้ในการออกซิไดซ์

เอนไซม์ไม่สามารถกรดมาโลนิกได้และสารเชิงซ้อนนี้มีอยู่ในบางครั้ง เช่น มีการแข่งขันของกรดสำหรับจุดศูนย์กลางของเอนไซม์ เมื่อกรดซัคซินิกจำนวนมากถูกนำเข้าสู่ตัวกลาง ความน่าจะเป็นที่จะเข้าสู่ศูนย์กลางที่ใช้งานของ สารตั้งต้นที่แท้จริงและไม่ใช่สารยับยั้งจะเพิ่มขึ้น

การยับยั้งที่ไม่ใช่การแข่งขัน

ตามกฎแล้ว การยับยั้งดังกล่าวไม่สามารถย้อนกลับได้ สารยับยั้งประเภทนี้มีโครงสร้างที่ไม่เกี่ยวข้องกับสารตั้งต้นและในการก่อตัวของคอมเพล็กซ์กับเอนไซม์พวกมันไม่ได้อยู่ในศูนย์กลางที่ใช้งาน แต่เป็นอีกส่วนหนึ่งของโมเลกุลของเอนไซม์ ในกรณีนี้ โครงสร้างทรงกลมของเอนไซม์จะเปลี่ยนไป ขั้วจะเปลี่ยนไป และแม้ว่าสารตั้งต้นจะติดอยู่กับจุดศูนย์กลางที่ทำงานอยู่ ปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้น ตัวอย่าง: ไซยาไนด์ออกฤทธิ์ต่อเอนไซม์ทางเดินหายใจ (ไซโตโครมออกซิเดส) โดยจับกับไอออนทองแดงที่เป็นส่วนประกอบ ปฏิกิริยาจะถูกระงับ หยุดหายใจ เซลล์ตายอย่างรวดเร็ว

8ตัวกระตุ้นปฏิกิริยาของเอนไซม์ การเปิดใช้งานและการยับยั้งโดยหลักการป้อนกลับ

ตัวกระตุ้นมักเป็นไอออนและสารประกอบ (K+, Ca2+, CO2+ เป็นต้น) สำหรับเปอร์ออกซิเดสและคาตาเลส - Fe สำหรับไลเปส - Ca สำหรับอะไมเลส - CL เอนไซม์จำนวนมากผลิตโดยเซลล์ในรูปแบบที่ไม่ใช้งานซึ่งเรียกว่าโปรเอนไซม์ การเปลี่ยนแปลงของโปรเอ็นไซม์เป็นรูปแบบแอคทีฟเกิดขึ้นภายใต้การทำงานของแอคทิเวเตอร์ กลไกการออกฤทธิ์จะแตกต่างกัน ในบางกรณีแอคทิเวเตอร์จะปล่อยศูนย์กลางแอคทีฟของเอ็นไซม์ออกจากตัวยับยั้ง ในกรณีอื่น ๆ โดยการเข้าร่วมกับโปรตีน มันจะเปลี่ยนโครงสร้างของมัน เปิดใช้งานศูนย์ที่ใช้งานอยู่ ประการที่สาม ช่วยอำนวยความสะดวกในการก่อตัวของสารตั้งต้นของเอ็นไซม์ เมื่อผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเริ่มสะสม ตัวมันเองสามารถออกแรงเร่งปฏิกิริยาได้ ดังนั้นเพปซินจำนวนเล็กน้อยจึงสามารถเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเปลี่ยนเพปซิโนเจนเป็นเพปซิน

การเปิดใช้งานประเภทนี้เรียกว่าแอ็คทีฟตามหลักการป้อนกลับหรือการเปิดใช้งานอัตโนมัติ

ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาไม่เพียงแต่สามารถกระตุ้นเท่านั้น แต่ยังยับยั้งกระบวนการของเอนไซม์ด้วย เรียกว่าปรากฏการณ์นี้ โดยการยับยั้งบนหลักการของการตอบรับเชิงลบ

ดังนั้นเอนไซม์ phosphofructokenase จึงมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาของ glycolysis ซึ่งจะถูกยับยั้งหากความเข้มข้นของ ATP สูง หากอัตราการเผาผลาญสูงและคุณภาพของ ATP ลดลง กิจกรรมของเอนไซม์ก็จะถูกฟื้นฟู

9 การควบคุมการเผาผลาญอาหาร คอมเพล็กซ์หลายเอนไซม์

มีเอนไซม์มากกว่า 500 ชนิดในเซลล์ทั่วไป และกิจกรรมและความเข้มข้นของเอนไซม์จะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ระเบียบและความสม่ำเสมอของกระบวนการเมแทบอลิซึมนั้นเกิดจากการกระทำเฉพาะของเมแทบอลิซึม การจัดระเบียบเชิงพื้นที่และการทำงานของปฏิสัมพันธ์กับส่วนประกอบของเซลล์

คุณลักษณะที่ระบุไว้ติดตามวิถีเมตาบอลิซึม 2 ประเภทที่มีอยู่ในเซลล์อย่างชัดเจน:

1 เชิงเส้น - เอ็นไซม์บางตัวทำหน้าที่ในลักษณะที่มีการจัดระเบียบโดยการรวมเข้าด้วยกันในคอมเพล็กซ์หลายเอนไซม์ โดยปกติแล้วคอมเพล็กซ์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับเมมเบรน การจัดเรียงเชิงเส้นสร้างความเป็นไปได้ในการควบคุมตนเองโดยการยับยั้งตามหลักการของการป้อนกลับเชิงลบ เช่น อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดนี้ช่วยลดผลกระทบจากปฏิกิริยาอื่นๆ เอ็นไซม์แต่ละตัวมีความเกี่ยวข้องกับเอ็นไซม์ข้างเคียงและผลผลิตของหนึ่งในนั้นจะกลายเป็นซับสเตรตสำหรับเอ็นไซม์ถัดไป

วิถีเมตาบอลิซึม 2 แขนง

เส้นทางดังกล่าวสามารถนำไปสู่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่แตกต่างกัน และผลิตภัณฑ์ใดที่จะเกิดขึ้นขึ้นอยู่กับเงื่อนไขที่มีอยู่ในเซลล์ในขณะนั้น การควบคุมการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายนั้นดำเนินการโดยการยับยั้งตามหลักการป้อนกลับ ระบบหลายเอนไซม์ยังทำงานที่นี่ แต่เอนไซม์อยู่ในสารละลายและไม่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด

ระบบดังกล่าวสามารถพบได้ในไมโทคอนเดรียเมทริกซ์ซึ่งปฏิกิริยาของวัฏจักรเครบส์เกิดขึ้น ผลิตภัณฑ์ของบางปฏิกิริยาสามารถถอนออกจากค. เครบ.

การบรรยาย #2

GBOU VPO USMU ของกระทรวงสาธารณสุขของสหพันธรัฐรัสเซีย
ภาควิชาชีวเคมี
วินัย: ชีวเคมี
การบรรยาย #2
เอนไซม์2.
อาจารย์: Gavrilov I.V.
คณะ: การแพทย์และการป้องกัน,
หลักสูตร: 2
เยคาเตรินเบิร์ก 2015

แผนการบรรยาย

1.
2.
3.
จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาของเอนไซม์
การควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์
การส่งสัญญาณของเซลล์

เอนไซม์วิทยาเป็นวิทยาศาสตร์
ศึกษาเอนไซม์

1. จลนศาสตร์
ปฏิกิริยาของเอนไซม์
จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาของเอนไซม์เป็นสาขาหนึ่งของเอนไซม์วิทยาที่ศึกษา
อิทธิพลของสารที่ทำปฏิกิริยา (สารตั้งต้น
ผลิตภัณฑ์ ตัวยับยั้ง ตัวกระตุ้น ฯลฯ) และ
เงื่อนไข (pH, t°, ความดัน) ต่อความเร็ว
ปฏิกิริยาของเอนไซม์

ทฤษฎีเกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์

ทฤษฎีเกี่ยวกับความจำเพาะ
การกระทำของเอนไซม์
1. รุ่น "กุญแจ-ล็อค"
เพื่ออธิบายความจำเพาะสูงของเอนไซม์สำหรับ
เกี่ยวกับพื้นผิว Emil Fischer ในปี 1894 หยิบยกขึ้นมา
สมมติฐานเกี่ยวกับความสอดคล้องที่เข้มงวดของรูปทรงเรขาคณิต
สารตั้งต้นและตำแหน่งที่ใช้งานของเอนไซม์
+
อี+เอส
อีเอส
อี
P1
+
R2

2. ทฤษฎี "ความสอดคล้องที่ชักนำ"
ส
ก
ข
อี
ก
ข
ค
ค
ไม่ได้มีแค่
ทางเรขาคณิตแต่
ไฟฟ้าสถิต
การติดต่อ
อีเอส
ทฤษฎีการโต้ตอบแบบชักนำ (บังคับ)
Daniel Koshland (1959): การปฏิบัติตามเอนไซม์อย่างสมบูรณ์
และสารตั้งต้นเกิดขึ้นเฉพาะในกระบวนการโต้ตอบเท่านั้น:
พื้นผิวทำให้เกิดโครงสร้างที่จำเป็น
การเปลี่ยนแปลงของเอนไซม์หลังจากนั้นจะรวมกัน
ทฤษฎีนี้มีพื้นฐานมาจากข้อมูลจากการวิเคราะห์จลนพลศาสตร์
การศึกษาสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-ซับสเตรตโดยวิธี
การวิเคราะห์โครงสร้างด้วยรังสีเอกซ์ สเปกโทรกราฟี และ
ผลึกศาสตร์ ฯลฯ

3. ทฤษฎี "ความสอดคล้องที่ชักนำ"
(ความคิดสมัยใหม่)
ส
ก
ข
ก
ค
ข
ค
อี
อีเอส
เมื่อเอนไซม์ทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้น ทั้งสองอย่าง
มีการปรับเปลี่ยนและปรับเข้าหากัน
เพื่อน. การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในวัสดุพิมพ์มีส่วนทำให้
ให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์

ทฤษฎีการเปลี่ยนสถานะ
(ตัวกลาง)
พี
ส
อี
อีเอส
ES*
EP*
อี
เมื่อเอนไซม์ E ทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้น S มันจะก่อตัวขึ้น
ES* คอมเพล็กซ์ซึ่งปฏิกิริยา
วัสดุพิมพ์สูงกว่าในสถานะดั้งเดิม ข้ามแถว
สารตัวกลางจะถูกแปลง
สารตั้งต้นต่อผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา P

กลไกการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์

ในระหว่างการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์
กลไกเดียวกันที่เป็นไปได้โดยไม่ต้องมีส่วนร่วม
เอนไซม์:
1.
2.
3.
4.
ปฏิกิริยากรดเบส - ในไซต์ที่ใช้งานอยู่
เอนไซม์มีหมู่ -COO- และ -NH3+ ซึ่ง
สามารถติดและให้เอ็น
ปฏิกิริยาการเติม (ความแตกแยก การแทนที่)
อิเล็กโทรฟิลิก, นิวคลีโอฟิลิก - ในศูนย์ที่ใช้งานอยู่
เอนไซม์เป็นเฮเทอโรอะตอมแทนที่
ความหนาแน่นของอิเล็กตรอน
ปฏิกิริยารีดอกซ์ - ใน
ตำแหน่งที่ใช้งานของเอนไซม์คืออะตอม
มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่างกัน
ปฏิกิริยาที่รุนแรง

พลังงานของปฏิกิริยาทางเอนไซม์

เอนไซม์ลดพลังงานกระตุ้น
อัตราของปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับ
ความเข้มข้นของสารตั้งต้น
เชิงซ้อนกับเอนไซม์ สารตั้งต้น
ยั่งยืนขึ้น
สารตัวกลางเนื่องจากพวกเขา
ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
ช่วยเร่งปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาที่ไม่ใช่เอนไซม์
ส
ส*
พี*
พี
ส
อี
อีเอส
ES*
ปฏิกิริยาของเอนไซม์
EP*
อี

ปฏิกิริยาของอุปสรรคพลังงาน -
ปริมาณพลังงานที่จำเป็น
โมเลกุลเพื่อเข้าสู่สารเคมี
ปฏิกิริยา.
พลังงานกระตุ้น - ปริมาณพลังงาน
ที่จำเป็นต้องสื่อสารไปยังโมเลกุล
เพื่อเอาชนะพลังงาน
สิ่งกีดขวาง

พลังงานฟรีของระบบ
ส*
พลังงานกระตุ้น
ปฏิกิริยาที่ไม่เร่งปฏิกิริยา
ส
ES*
พลังงานกระตุ้น
เร่งปฏิกิริยา
อักษรย่อ
เงื่อนไข
พี
สถานะสิ้นสุด
ความคืบหน้าของปฏิกิริยา

2H2O + O2
2.
3.
พลังงาน
การเปิดใช้งาน
1) 2H2O2
พลังงานฟรีของระบบ
คาตาเลส
1.
ความคืบหน้าของปฏิกิริยา
พลังงานกระตุ้น:
1. ในปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเอง - 18 kcal / mol
2. เมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Fe2+ - 12 กิโลแคลอรี/โมล
3. ต่อหน้าเอนไซม์คาตาเลส - 5 กิโลแคลอรี / โมล

ขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเข้มข้นของสารตั้งต้น

จลนศาสตร์
ปฏิกิริยาของเอนไซม์
การพึ่งพาอัตราปฏิกิริยา
จากความเข้มข้นของสารตั้งต้น
วีแม็กซ์
ความเข้มข้น
ค่าคงที่ของเอนไซม์
[S]

การพึ่งพาอัตราปฏิกิริยา
ต่อความเข้มข้นของเอนไซม์
วี
ความเข้มข้น
พื้นผิว -
คงที่
ความเข้มข้น
เอนไซม์

ผลของอุณหภูมิต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์

อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10
องศาเพิ่มความเร็ว
ปฏิกิริยาเคมีได้ถึง 2-4 เท่า
เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเอนไซม์
ผ่านการสูญเสียสภาพธรรมชาติและสูญเสีย
กิจกรรมของคุณ

ความเร็ว
เอนไซม์
ปฏิกิริยา
วี
ปริมาณ
คล่องแคล่ว
เอนไซม์
0
10
20
ความเร็ว
ปฏิกิริยาของแอคทีฟ
เอนไซม์
30
40
50
60
ต

ผลของ pH ต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์

การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ H + เปลี่ยนไป
องค์ประกอบทางเคมีของเอนไซม์
โครงสร้างและกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา
การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ H + เปลี่ยนไป
องค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิว
โครงสร้างและความสามารถในการเข้า
ปฏิกิริยาของเอนไซม์
การเสียสภาพของเอนไซม์ที่มาก
pH สูงหรือต่ำมาก

ขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อค่า pH

วี
0
4
5
6
7
8
9
ค่าความเป็นกรดด่าง

ค่าคงที่ของ Michaelis-Menton

Km คือความเข้มข้นของสารตั้งต้น [S] ที่
อัตราปฏิกิริยาของเอนไซม์ V เท่ากับ
ครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุด
วีแม็กซ์
วีแม็กซ์
2
กม
[S]

สมการอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์

วีแม็กซ์ [S]
V = ----- กม. + [S]
V - อัตราการเกิดปฏิกิริยา
Vmax - อัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงสุด
Km คือค่าคงที่ของ Michaelis
[S] – ความเข้มข้นของสารตั้งต้น

อิทธิพลของสารกระตุ้นและสารยับยั้งต่ออัตราปฏิกิริยาของเอนไซม์

ปฏิกิริยาการยับยั้งเอนไซม์
กระบวนการ
ประเภทของการยับยั้งเอนไซม์
I. พลิกกลับได้
ครั้งที่สอง กลับไม่ได้
การแข่งขัน
อย่างไม่แข่งขัน
ไม่มีการแข่งขัน
ชนิดผสม
เพื่อตรวจสอบการย้อนกลับของการยับยั้งจะดำเนินการล้างไต
สภาพแวดล้อมที่มีเอนไซม์และตัวยับยั้ง
หากกิจกรรมของเอนไซม์ได้รับการฟื้นฟูหลังจากการล้างไตแล้ว
การยับยั้งแบบผันกลับได้

ตัวเลือกการโต้ตอบ
ตัวยับยั้งด้วยเอนไซม์
1. บล็อกไซต์ที่ใช้งานของเอนไซม์
2. เปลี่ยนโครงสร้างควอเทอร์นารีของเอนไซม์
3. เชื่อมต่อกับโคเอนไซม์ตัวกระตุ้น
4. ปิดกั้นส่วนของเอนไซม์ที่เชื่อมต่อกับ
โคเอนไซม์
5. ละเมิดปฏิสัมพันธ์ของเอนไซม์ด้วย
พื้นผิว
6. ทำให้เกิดการเสียสภาพของเอนไซม์
(สารยับยั้งที่ไม่เฉพาะเจาะจง)
7. ผูกกับศูนย์ allosteric

ประเภทของการยับยั้งการแข่งขัน
ดำเนินการโดยสารที่มีความคล้ายคลึงกันทางเคมี
การสร้างพื้นผิว
วี
วีแม็กซ์
วีสูงสุด / 2
กม
กม
[S]

การยับยั้งแบบไม่มีการแข่งขัน
ตัวยับยั้งทำปฏิกิริยากับเอนไซม์ในลักษณะที่แตกต่างจาก
สารตั้งต้นจึงไม่เพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้น
สามารถแทนที่สารยับยั้งและฟื้นฟูกิจกรรมได้
เอนไซม์
วี
วีแม็กซ์
วีแม็กซ์
วีแม็กซ์
วีแม็กซ์
เค
ม
[S]

2. การควบคุมอัตราปฏิกิริยาของเอนไซม์ในร่างกาย

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิตคือความสามารถในการรักษาสภาวะสมดุล สภาวะสมดุลในร่างกายได้รับการดูแลตามกฎระเบียบ

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิตคือ
ความสามารถในการรักษาสภาวะสมดุล
สภาวะสมดุลในร่างกายได้รับการดูแลโดย
การควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ซึ่ง
ทำได้โดยการเปลี่ยน:
ฉัน). ความพร้อมของสารตั้งต้นและโมเลกุลโคเอนไซม์
ครั้งที่สอง). การเร่งปฏิกิริยาของโมเลกุลของเอนไซม์
สาม). จำนวนโมเลกุลของเอนไซม์
จ*
ส
ส
โคเอนไซม์
วิตามิน
เซลล์
พี
พี

I. ความพร้อมของสารตั้งต้นและโมเลกุลโคเอนไซม์

การลำเลียงสารผ่านเมมเบรน
เอ.ที.พี
ADP + Fn
ต่อต้าน
กระจายน้ำหนักเบา
การแพร่กระจาย
เซลล์
ใช้งานหลัก
ขนส่ง
ใช้งานรอง
ขนส่ง

อินซูลิน
กลูโคส
กลูต้า-4
กลูต้า-4
เซลล์ไขมัน,
เซลล์เม็ดเลือดขาว
E1, E2, E3…
กลูโคส
พีวีซี
โคเอนไซม์
เซลล์ตับ
วิตามิน
เอนไซม์
โคเอนไซม์

ครั้งที่สอง การควบคุมกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์

การควบคุมกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์คือ:
หนึ่ง). ไม่เฉพาะเจาะจง การเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ทั้งหมด
ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ค่า pH และความดัน
วี
น้ำย่อย
วี
0
50
100
ที
0
อาร์จิเนส
7
14
ค่าความเป็นกรดด่าง
2). เฉพาะเจาะจง. ภายใต้การกระทำของตัวกระตุ้นเฉพาะและ
สารยับยั้งเปลี่ยนกิจกรรมของเอนไซม์ควบคุม
ที่ควบคุมอัตราการเผาผลาญอาหารใน
ร่างกาย.

กลไกการควบคุมเฉพาะ
กิจกรรมเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์:
หนึ่ง). ระเบียบ allosteric;
2). การควบคุมโดยโปรตีนโปรตีน
ปฏิสัมพันธ์;
3). การควบคุมโดยการปรับเปลี่ยนโควาเลนต์
ก). ระเบียบการโดย
ฟอสโฟรีเลชั่น/ดีฟอสโฟรีเลชั่น
เอนไซม์;
ข). การควบคุมโดยการย่อยโปรตีนบางส่วน

1. ระเบียบ allosteric

เอนไซม์ Allosteric เป็นเอนไซม์ที่มีฤทธิ์
ควบคุมโดยสิ่งที่แนบมาที่ไม่ใช่โควาเลนต์แบบพลิกกลับได้
โมดูเลเตอร์ (ตัวกระตุ้นและตัวยับยั้ง) ไปยังศูนย์อัลโลสเตอริก
E1
ส
E2
ก
E3
ข
E4
ค
พี
การเปิดใช้งานเกิดขึ้นบนหลักการบวกโดยตรง
การสื่อสารและการยับยั้ง - ตามหลักการของการตอบรับเชิงลบ
การเชื่อมต่อ
กิจกรรมของเอนไซม์ allosteric นั้นแตกต่างกันไปอย่างมาก
เร็ว

2. การควบคุมกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์โดยใช้ปฏิกิริยาระหว่างโปรตีนและโปรตีน

ก). การเปิดใช้งานเอนไซม์อันเป็นผลมาจากการยึดเกาะของโปรตีนควบคุม
เครื่องปรับอากาศ
ช
ช
เครื่องปรับอากาศ
ค่ายเอทีพี
ข). การควบคุมกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์
การเชื่อมโยง / การแยกตัวของ protomers
ค่าย
ค่าย
ร
ร
ค
ร
ค
พีซีเอ
ค่าย
ส
ค
พี
ร
ค่าย
ส
ค
พี

3). การควบคุมกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์โดยการดัดแปลงโควาเลนต์

กิจกรรมของเอนไซม์ถูกควบคุมโดย
สิ่งที่แนบมาด้วยโควาเลนต์หรือความแตกแยกของชิ้นส่วนจากนั้น
มี 2 ​​ประเภท:
ก). โดยฟอสโฟรีเลชั่นและดีฟอสโฟรีเลชั่นของเอนไซม์ .
เอ.ที.พี
พศ
พีซี
เอนไซม์
H3PO4
ส.ป.ก
*
เอนไซม์-เอฟ
พื้นผิว
ผลิตภัณฑ์
เอชทูโอ
ข). โดยการย่อยโปรตีนบางส่วนของเอนไซม์ (นอกเซลล์)
พื้นผิว
ทริปซิโนเจน
ผลิตภัณฑ์
ทริปซิน

สาม. กลไกการควบคุมจำนวนเอนไซม์
ตัวเหนี่ยวนำ
เครื่องกด
ไฮโดรไลซิส
การสังเคราะห์ทางชีวภาพ
กรดอะมิโน
เอนไซม์
กรดอะมิโน
ตัวเหนี่ยวนำเป็นสารที่กระตุ้นการสังเคราะห์เอนไซม์
กระบวนการเริ่มต้นการสังเคราะห์เอนไซม์เรียกว่าการเหนี่ยวนำ
เอนไซม์ซึ่งความเข้มข้นขึ้นอยู่กับการเติม
ตัวเหนี่ยวนำเรียกว่าเอ็นไซม์เหนี่ยวนำ
เอนไซม์ที่มีความเข้มข้นคงที่และไม่ถูกควบคุม
ตัวเหนี่ยวนำเรียกว่าเอนไซม์ที่เป็นส่วนประกอบ
ค่าพื้นฐานคือความเข้มข้นของเอนไซม์ที่เหนี่ยวนำได้
ในกรณีที่ไม่มีตัวเหนี่ยวนำ

ตัวกด (อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นคือตัวกดแกน) เป็นสารที่
ที่หยุดการสังเคราะห์เอนไซม์
เรียกกระบวนการหยุดการสังเคราะห์เอนไซม์
การอดกลั้น
อาการซึมเศร้าเป็นชื่อของกระบวนการ
การกลับมาสังเคราะห์เอนไซม์อีกครั้งหลังจากการกำจัด
จากสภาพแวดล้อมของผู้กดขี่
ทำหน้าที่เป็นตัวเหนี่ยวนำและตัวกด
สารบางอย่าง ฮอร์โมน และทางชีวภาพ
สารออกฤทธิ์

3. การส่งสัญญาณของเซลล์

ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ การรักษา
สภาวะสมดุลมีให้โดย 3 ระบบ:
หนึ่ง). ประหม่า
2). อารมณ์ขัน
3). มีภูมิคุ้มกัน
ระบบการกำกับดูแลทำงานโดยมีส่วนร่วม
โมเลกุลสัญญาณ
โมเลกุลของสัญญาณเป็นสารอินทรีย์
สารที่นำข้อมูล
สำหรับการส่งสัญญาณ:
และ). ระบบประสาทส่วนกลางใช้สารสื่อประสาท
ข). ระบบร่างกายใช้ฮอร์โมน
ที่). ระบบภูมิคุ้มกันใช้ไซโตไคน์

ฮอร์โมนกำลังส่งสัญญาณโมเลกุลของการกระทำที่เป็นระบบไร้สาย
ฮอร์โมนที่แท้จริง ซึ่งแตกต่างจากโมเลกุลส่งสัญญาณอื่นๆ:
1. ถูกสังเคราะห์ในเซลล์ต่อมไร้ท่อเฉพาะทาง
2. ขนส่งทางเลือด
3. ออกฤทธิ์ระยะไกลกับเนื้อเยื่อเป้าหมาย
ฮอร์โมนแบ่งตามโครงสร้าง:
1. โปรตีน (ฮอร์โมนของมลรัฐ, ต่อมใต้สมอง),
2. อนุพันธ์ของกรดอะมิโน (ไทรอยด์, คาเทโคลามีน)
3. สเตียรอยด์ (เพศ, คอร์ติคอยด์)
ฮอร์โมนเปปไทด์และคาเทโคลามีนสามารถละลายน้ำได้
พวกเขาควบคุมตัวเร่งปฏิกิริยา
กิจกรรมของเอนไซม์
สเตียรอยด์และไทรอยด์ฮอร์โมนไม่ละลายน้ำ
พวกเขาควบคุมจำนวนเงิน
เอนไซม์

ระบบน้ำตก
ฮอร์โมนควบคุมปริมาณและตัวเร่งปฏิกิริยา
กิจกรรมของเอนไซม์ไม่ได้โดยตรง แต่
ทางอ้อมผ่านระบบน้ำตก
ฮอร์โมน
ระบบน้ำตก
เอนไซม์
x 1000000
ระบบน้ำตก:
1. เพิ่มสัญญาณฮอร์โมนซ้ำ ๆ (เพิ่มปริมาณหรือ
การเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์) เพื่อให้ 1 โมเลกุลของฮอร์โมน
สามารถกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงเมแทบอลิซึมของเซลล์
2. ให้สัญญาณเจาะเข้าไปในเซลล์ (ละลายน้ำได้
ฮอร์โมนไม่ได้เข้าสู่เซลล์ด้วยตัวเอง

ระบบน้ำตกประกอบด้วย:
1. ตัวรับ;
2. โปรตีนควบคุม (G-โปรตีน, IRS, Shc, STAT เป็นต้น)
3. ตัวกลางรอง (ผู้ส่งสาร - ผู้ส่งสาร)
(Ca2+, แคมป์, cGMP, DAG, ITF);
4. เอนไซม์ (adenylate cyclase, phospholipase C,
phosphodiesterase, โปรตีนไคเนส A, C, G,
ฟอสโฟโปรตีนฟอสฟาเทส);
ประเภทของระบบน้ำตก:
1. อะดีนิเลตไซเคลส
2. กัวนีเลตไซเคลส
3. อิโนซิทอล ไตรฟอสเฟต
4. RAS เป็นต้น)

ตัวรับ

ตัวรับเป็นโปรตีนที่ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์หรือ
อยู่ภายในเซลล์ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับ
ส่งสัญญาณโมเลกุล เปลี่ยนกิจกรรมของโปรตีนควบคุม
ตามการแปล ตัวรับจะแบ่งออกเป็น:
1) ไซโตพลาสซึม;
2) นิวเคลียร์
3) เมมเบรน
โดยผลกระทบ ตัวรับจะถูกแบ่งออกเป็น:
ตัวกระตุ้น (เปิดใช้งานระบบน้ำตก)
ยับยั้ง (บล็อกระบบน้ำตก)
ตามกลไกการส่งสัญญาณ ตัวรับแบ่งออกเป็น 4 ประเภท:
หนึ่ง). ตัวรับที่เกี่ยวข้องกับช่องไอออน
2). ตัวรับที่มีกิจกรรมของเอนไซม์
มี 3 ประเภท:
ก). ตัวรับที่มีการทำงานของไทโรซีนไคเนส (tyrosine
โปรตีนไคเนส)
ข). ตัวรับที่มีกิจกรรมฟอสฟาเทส (ไทโรซีน
โปรตีนฟอสฟาเตส) (ตัวอย่างเช่น FPP)
ใน). ตัวรับที่มีกิจกรรม guanylate cyclase (GC)
3). ตัวรับที่จับคู่กับ G-โปรตีนตามโครงสร้าง
เรียกว่างู
4). ตัวรับนิวเคลียร์และไซโตพลาสซึม

ตัวรับคู่ช่องไอออน

ฟังก์ชันรีเซพเตอร์คู่โปรตีน G (งู)

ตัวรับที่มีการทำงานของเอนไซม์ (ไทโรซีนไคเนส)
อินซูลิน
ก
ก
อินซูลิน
อินซูลิน
ก
ก
ก
ข
ข
ข
ข
สนามยิงปืน
สนามยิงปืน
สนามยิงปืน
สนามยิงปืน
เอ.ที.พี
พศ
ข
ก
ข
tir-F* tir-F*
กรมสรรพากร-1
กรมสรรพากร-1-F*
เอทีพี เอดีพี
ส.ป.ก
เอฟพีเอฟ*

ระบบอะดีนิเลตไซเคลส
ฮอร์โมน:
กลูคากอน, วาโซเพรสซิน, คาเทโคลามีน (ผ่านตัวรับ β2-adrenergic)
ฮอร์โมนต่อมใต้สมอง (ACTH, LDH, FSH, LT, MSH, TSH), พาราทอร์โมน, โกรทแฟคเตอร์
เส้นประสาท
PGE1
ช
ร
เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม
ช
ก
ค
พลาสซึม
ค่ายเอทีพี
พีซีเอ
เอนไซม์ไม่ทำงาน
พีซี เอ*
เอ.ที.พี
พศ
การทำงานของเอนไซม์
พื้นผิว
ฉ
ผลิตภัณฑ์
มีอยู่
อาย
เบต้า-อะดรีเนอร์จิค
ตัวรับ
เยื่อหุ้มเซลล์ตับ กล้ามเนื้อ และเนื้อเยื่อไขมัน
ใน
พลาสม่า

ระบบ Guanylate cyclase
โมเลกุลสัญญาณ:
PNF (การผ่อนคลายของหลอดเลือด),
Catecholamines (ผ่านตัวรับ α-adrenergic)
เอนโดท็อกซินจากแบคทีเรีย (บล็อกการดูดซึมน้ำทำให้เกิดอาการท้องเสีย)
ไม่ ผลิตภัณฑ์ LPO (ไซโตพลาสซึม HC)
ช
ฮ
เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม
พลาสซึม
GTP cGMP
พีซี จี
เอนไซม์ไม่ทำงาน
พีซีจี*
เอ.ที.พี
พศ
การทำงานของเอนไซม์
พื้นผิว
ฉ
ผลิตภัณฑ์
ระบบ guanylate cyclase ทำงานในปอด ไต endothelium
ลำไส้, หัวใจ, ต่อมหมวกไต, เรตินา ฯลฯ มีส่วนร่วมในการควบคุม
การเผาผลาญเกลือน้ำและหลอดเลือดทำให้ผ่อนคลาย ฯลฯ

ระบบอิโนซิทอลไตรฟอสเฟต
ฮอร์โมน:
โกนาโดลิเบริน, ไทโรลิเบริน, โดปามีน, A2 ทรอมบอกเซน, เอนโดเปอร์ออกไซด์,
ลิวโคไตรอีน, แอกโนเทนซิน II, เอ็นโดทีลิน, พาราไธรอยด์ฮอร์โมน, นิวโรเปปไทด์ Y,
adrenergic catecholamines (ผ่านตัวรับ α1), acetylcholine,
bradykinin, vasopressin (ผ่านตัวรับ V1)
ช
ร
ช
ฟลอริด้า เอส
เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม
ฟีฟ่า2
ทบ
2+
ไอทีเอฟแคลิฟอร์เนีย
พื้นผิว
คาลโมดูลิน -4Са2+
พีซี ซี
พลาสซึม
ผลิตภัณฑ์
เอนไซม์ไม่ทำงาน
Ca2+
คาลโมดูลิน -4Са2+
คาลโมดูลิน
การทำงานของเอนไซม์
พื้นผิว
ผลิตภัณฑ์

การถ่ายโอนข้อมูลเมมเบรนที่เกี่ยวข้อง
ตัวรับไซโตพลาสซึม
โปรตีน
ช
พี่เลี้ยง
ไซโตพลาสซึม
พังผืด
การทำซีพีอาร์
โปรตีน
ช
พี่เลี้ยง
ฮอร์โมน:
คอร์ติคอยด์,
เรื่องเพศ,
ไทรอยด์
ช
แกน
การทำซีพีอาร์
ช
การทำซีพีอาร์
ดีเอ็นเอ
พลาสซึม
พื้นผิว
ผลิตภัณฑ์
การถอดความ
เอ็มอาร์เอ็นเอ
ออกอากาศ
เอ็มอาร์เอ็นเอ
เอนไซม์
ไรโบโซม