Ферменттер активтілгінің реттелуі

Тақырыбы: Ферменттер активтілгінің реттелуі  
 
Дәрістің мақсаты: студенттерді ферменттердің құрылымының ұйымдасуы, қасиеттерімен, ферменттік катализдің ерекшеліктерімен таныстыру.  
 
Дәріс жоспары: 
 
1.Ферменттердің қасиеттері.  
 
2.Әсер ету механизмдері және ферменттік катализдің ерекшеліктері.  
 
3.Ферменттердің ингибиторлары және активаторлары  
 
 
1. Ферменттердің қасиеттері.  
 
Ағзада өте жоғары жылдамдықта тек катализаторлар – ферменттер – қатысуымен ғана жүреді. Ферменттердің жалпы саны 10 000-ға жуықтайды. Ферменттер белок табиғатты, РНҚ-ның кейбір моекулалары да катализді атқаруға қабілетті екені анықталған. Оларды «рибозимдер» деп атайды. Ферменттер субстраттардың (S) реакция өнімдеріне (Р) айналуын катализдейді. Биологиялық емес катализаторлардан ферменттер келесі қасиеттері арқылы ерекшелінеді: әсерінің жоғары тиімділігімен; жоғары субстраттық әсерлесу ерекшелігімен; ферменттік катализдің жеңіл өтетін жағдайларымен; реттелуге қабілеттілігімен.  
 
Ферменттер – глобулалық белоктар, үш өлемді құрылымға жиналған бір немесе бірнеше полипептидтік тізбектен тұрады.  
 
Химиялық құрылысы бойынша бөлінеді: жай (біркомпонентті) және күрделі екікомпонентті ферменттер (құрамында белоксыз бөлік - кофактор) болады.  
 
Кофакторлар – ферменттер әсеріне ықпал ететін немесе әсердің автқарылуы үшін қажетті зат. Кофактрдың ролі.:

•  
  Белоктардың үшінші реттік құрылымын өзгерту және фермент пен субстрат арасында комплементарлылықты жасау, кеңістікте фермент молекуласын тұрақтандыру;
•  
  Тағы бір субстрат ретінде реакцияға тікелей қатысу.

 
Кофакторларды коферменттерге және простетикалық топтарға щартты түрде бөледі. Ферментпен мықты байланысқан белок емес бөлігі простетикалық топ, ал оңай бөлінетін белок емес топ кофермент деп аталады.  
 
Коферменттердің қызметі олардың электрондарды аралық тасымалдауда, кейбір атомдар мен қызметік топтарды (—H; —NH2; —CH3 және т.б.) бір қосылыстан екіншіге ауыстыру болып табылады. Нәтижесінде химиялық өзгерістер өтеді, жаңа өнім пайда болады. 
 
Коферменттері-витаминдер (В1, В2, В3, В5, В6, В12, Н, Вс) немесе олардың туындылары (КоА, НАД, НАДФ, ФМН, ФАД) болатын ферменттер әртүрлі маңызды реакцияларды жүргізеді. 
 
Пептидтердің коферменттік қасиеті олардың, мысалы, глутатион-SH (γ-глутамилцистеинилглицин) торшалардағы өтетін тотығу-тотықсыздану процесстеріне қатысуымен байланысты. 
 
Нуклеотидтер мен олардың, туындыларының (аденозиндік, гуанозиндік, уридиндік, цитидиндік) коферменттік қызметі АТФ-тың фосфаттық қалдығы мен аденинді, фосфоаденозинфосфосульфаттың (ФАФС) — сулфаттық топты, S-аденозилметиониннің — метилдік топты, УДФ-тің — гликозилдік қалдық пен урон қышқылын, УДФ-тің — фосфохолинді тасымалдаушы заттары ретінде болуымен байқалады. 
 
Металл иондарының коферменттік қызметі субтрат пен фермент арасында «көпір» тәріздес байланыс құруы арқылы және каталиттік қызметке тікелей қатысуы арқылы белгілі. 
 
Сонымен бірге, кейбір моносахаридтердің фосфорлық эфирлері, липой қышқылдары және т. б. көптеген заттарда коферменттік қызметі атқаратындығы белгілі болды. 
 
Бір ғана кофермент әртүрлі белоктарға байланысып әртүрлі реакцияларды катализдеуі мүмкін. Мысалы, пиридоксальфосфат бір жағдайда трансаминденуді жүргізеді. 
 
Бір компонентті ферменттердің (фермент-протеин) каталиттік қызметі құрылымында активтік каталиттік субстраттық, аллостерлік орталықтардың болуымен тығыз байланысты. 
 
А  
 
 
 
Сур. 2. Ферменттің қызметтік құрылымының схемасы 
 
1 — аллостерлік эффектор, 2 — аллостерлік орталық, 3 — кофермент, 4 — каталиттік орталық, 5 — якорлық орталық, 6 — субстрат 
ктивті орталық. Фермент молекуласының полипептидтік тізбегі құрамындағы активті орталық белгілі бір аминоқышқылдардың ерекше жинақталған түрлері. Активті орталықтың құрамында негізінен серин, тирозин, гистидин, триптофан, аргинин, цистеин, аспарагин және глутамин қышқылдары кездеседі. Бұл аминоқышқылдардың радикалдары күрделі ферменттердегі кофермент тәріздес қызмет атқарады. Ферменттің активті орталығы белоктағы полипептид тізбегінің әртүрлі бөліктерінде орналасқан болады. Активті орталықтың құралуы белок молекуласының ү.р.қ. және т.р.қ., конформациялық деңгейлеріне қалыптасқанында өтеді.  
 
Радикалдардағы қызметші топтар кеңістікте қозғалып каталиттік процесс өтетін орынға молекуланы глобус формасына айналдырып жиналады. Катализ жүруі үшін қызметші топтар қатаң түрде субстрат молекуласының реакция жүретін бөлігіндегі топтарына сәйкес келуі қажет. Әртүрлі факторлар әсерінен болатын үшінші және төртінші конформациялық деңгейлердің өзгеруі активті орталықтың өзгеруіне, сондықтан каталиттік активліктің өзгеруіне әкеледі. 
 
Активті орталық қызметі әртүрлі екі бөлімнен тұрады: жанастырушы (якорлық) және каталиттік орталықтар. 
 
Жанастырушы орталық. Жанастырушы орталық деп фермент молекуласындағы каталиттік реакцияға түсетін затты (субстратты) байланыстыруға жауап беретін бөлім. 
 
Субстраттың фермент молекуласына бекітіліп орналасуы жанасу арқылы жүреді. Жанасатын бөлімдегі аминоқышқылдар радикалдары фрагментін «якорлық алаң» деп айтады. Жанастырушы орталықтың аминоқышқылдық құрам әр фермент үшін әртүрлі екендігі байқалады. Субстраттың жанастырушы орталыққа бекітілуі ферменттік реакция түріне байланысты әртүрлі аралықта орналасқан аминоқышқылдармен атқарылады. Бекіту процессі лизин қалдығындағы екінші амин тобы, немесе глутамин қышқылындағы екінші карбоксил тобы, немесе цистеин қалдығындағы сульфгидрилдік топтардың әсерлесуі арқылы өтетіні анықталған. Жанастырушы орталықтың маңызды қызметіне оның субстраттың молекуласын ферментке мықты бекітуі және оның құрамындағы реакцияға қатысатын топтарды активті орталыққа қатаң түрде тура әкелуі жатқызылады. Жанастырушы орталық фермент-субстрат комплексінің қалыптасуын қамтамассыз етеді және катализдің жүруіне жағдай жасайды. 
 
Каталиттік орталық. Активті орталықтың каталиттік бөлімінде субстраттың химиялық өзгерісі өтеді, реакция өнімі түзіледі. Каталиттік орталықтың қызметі химиялық құрылысына байланысты әртүрлі. Бір компонентті ферменттерде олар полипептидтік тізбектегі сол орталыққа жиналған аминоқышқылдар радикалдарының қызметші топтарына байланысты, қос компонетті ферменттерде бұл кофакторға, оның табиғатына байланысты жүреді. 
 
Қызметші топтар мен кофактор ферменттік реакциялардың түрлері мен реакция өнімдерін айқындайды. 
 
Активті орталықтың қызметін жүйкеден қозу процессін бұлшықетке беруде маңызды роль атқаратын зат ацетилхолинді ыдыратушы холинэстераза ферментінің реакциясының механизмінен байқауға болады. 
 
 
 
Холинэстеразаның активті орталығында серин, гистидин, тирозин және глутамин қышқылы болатыны анықталған. 
 
Фермент-субстраттық комплекс ферменттегі глутамин қышқылы радикалындағы теріс зарядқа иондалған карбоксил тобы мен ацетилхолиндегі (субстрат) оң зарядтағы азот атомы арасындағы электрлік әсерлесу арқылы қалыптасады. Пайда болған комплексте серин радикалындағы (кофермент, КоА) сульфгидрилдік топ 
 
 
 
ацетилхолиннің карбонилдік тобымен әсерлеседі. Сонан кейін ацетилхолиндегі эфирлік байланыстағы оттегімен тирозин радикалының гидроксилдік топтары арасында әсерлесу өтеді. Сол себепті, ацетилхолин молекуласындағы карбонилдік топ пен эфирлік оттегі арасындағы байланыс әлсізденеді. Соның нәтижесінде ацетилхолин молекуласы активтеніп кедергілік энергиясы (Ек) төмендейді. Ары қарай гистидин радикалындағы оң зарядталған азот (N+) сериндегі сульфгидрилдік топтың протонын өзіне тартады. Бұл серин мен сірке қышқылы қалдығының арасында мықты байланыс түзілуіне жағдай жасап, ол тирозиннен бөлінген протонның холин қалдығына ауысуына әкеледі. Нәтижесінде ацетилхолин молекуласы екіге бөлінеді. Судағы сутегі мен гидроксил топтары арқылы ферменттің активті орталығы қайта қалпына келеді. Фермент-субстрат комплексі бір бірінен ажырайды. 
 
Ферментердің жоғары каталиттік қабілеті қамтамассыз етіледі: 
 
— ферменттер субстраттарды өзіне тартып, оларды активті орталыққа реакция өтетін орынға ыңғайлы бағыттап байланыстырады; 
 
— ферменттегі қышқылдық, сілтілік топтар протонның субстратқа жеңіл ауысуына ыңғайлы орналасады; 
 
— фермент молекуласындағы белгілі бір топтар субстратпен коваленті байланысып оның реакцияға қабілетті құрылысқа өтуіне жағдай жасайды; 
 
— фермент субстрат молекуласында энергетикалық өзгерістерді өткізіп химиялық реакцияны жүргізеді. 
 
Аллостерлік орталық. Фермент молекуласы әдетте активсіз күйде болады. Торша ішінде кездесетін кез келген кіші молекулалы заттар (витаминдер және олардың туындылары, металл иондары және т. б.) фермент молекуласының белгілі бір бөлігіне әсер еткенде ол активтелінеді. Активтендіруші заттарды аллостерлік эффектор, ал олар әсер ететін белоктағы полипептидтік бөлім аллостерлік орталық деп аталады. Аллостерлік орталық белоктың каталиттік қызмет атқара алатын ү.р.қ. және т.р.қ. денгейлері қалыптасуын қамтамассыз етеді. 
 
Аллостерлік орталыққа әсер ететін заттарды екі топқа бөледі —активаторлар және ингибиторлар. 
 
Активаторлар әсер еткенде белок молекуласы активті қалыпқа келеді. Ингибиторлар әсер етсе оның активтілігі тежеледі. Бұл процесс фермент активтілігінің реттелуінде маңызды роль атқарады. Қандайда бір затты активаторға немесе ингибиторға қатаң түрде жатқызуға болмайды. Активатор ретінде болған зат ингибитор ретінде де әсер ете алады, олар тек белгілі бір информацияны ғана бере алуы мүмкін. Ал қай кезде активті немесе пассивті формада болу фермент молекуласының ішкі құрылымдық механизмдеріне байланысты болуы мүмкін. 
 
Активті-, жанастырушы-, аллостерлік орталықтар фермент молекуласының белгілі бір бөлімдері екендігі, шын мәнінде, шартты түрде қабылданған ұғымдар. Ферменттегі активті орталық, жанастырушы орталыққа сәйкес келуі де мүмкін. Немесе, аллостерлік орталықсыз да фермент активтілігі басқа факторлар арқылы да (құрылымдық деңгейінің өзгеруі, субстраттың жанастырушы орталыққа өздігінен байланысуы, қоршаған орта әсерлері) реттелуі мүмкін. 
 
Фермент пен субстрат әсерлесуі олардың молекулалық құрылысының жалпы сәйкестілігіне (жалпы комплементарлылығына) тәуелді болады. Субстрат пен активті орталықтың аталған қасиетке бағынуы олардың әсерлесуін қамтамассыз ете алады. 
 
Ферменттердің әсерлесуінің ерекшеліктері. Субстраттық әсерлесу ерекшеліктері. Субстраттық (талғамдылық) әсерлесу ерекшелігі — бұл фермент молекуласының бір субстратқа немесе химиялық байланыстары мен топтары ұқсас бірнеше субстраттар топтарына әсері етуі қабілеті. Ферменттердің субстраттық әсерлесу ерекшелігі (талғамдылығы) оның активті орталығының субстратпен комплементарлы болып келуіне тәуелді болады. Субстраттық талғамдылықты шартты түрде үш түрге бөледі: 
 
1. Абсолюттік субстраттық әсерлесу ерекшелігі (талғамдылық) -бұл ферметтің тек белгілі бір ғана субстратқа әсер ету қабілеті. Мысалы, уреаза ферменті тек мочевинаның гидролиттік ыдырау реакциясын катализдейді, ал ұқсас құрылыстағы метилмочевинаға әсер етпейді: 
 
 
 
Глюкокиназа ферменті гликолиттік ыдырау реакциясында тек глюкозаға әсер етеді. 
 
 
 
2. Субстраттық стереохимиялық әсерлесу ерекшелігі (талғамдылық) — бұл ферменттің тек бір ғана оптикалық (D немесе L), немесе, геометриялық (цис-, немесе тране-) изомерге әсер ету қабілеті. Мысалы, протеолиттік ферменттердің тек L-аминқышқылдардан түзілген пептидтерге әсер етуі немесе L-аминооксидаза мен D-аминооксидазаның әсер етуі, лактатдегидрогеназаның тек L-сүт қышқылына әсер етіп, D-сүт қышқылына әсер етпеуі жатқызылады. 
 
3. Субстраттық салыстырмалы әсерлесу ерекшелігі (талғамдылық) - бұл ферменттің белгілі бір типтегі химиялық байланысы бар субстраттар топтарына әсер ету қабілеті. Мысалы, асқазан-ішек трактісі (АІТ) протеиназаларының әртүрлі белоктардың пептидтік байланыстарын ыдыратуы. Пепсин ферменті тирозин мен фенилаланиннің амин топтарымен түзілген пептидтік байланыстың үзілуін катализдейді. Жылу қанды жануарлардың асқазанының шырынынан алынған (шошқа, бұқа, қой) пепсиндерінің әсерлері ұқсас, ал балық пепсині біршама өзгешелеу ерекшелік көрсететіні байқалған. Трипсин ферментінің ароматты аминоқышқылдармен түзілген пептидтік байланыстарды үзуі (карбоксилдік топтары жақын орналасқан). 
 
Кейбір оксиредуктазалар электрон акцепторы ретінде екі кофакторды да НАД+, НАДФ+ қолданады. Бірақ, сүтқоректілердің май қышқылдарын немесе стероидтардың синтезін катализдейтін оксиредуктазалары тотықсыздандырғыш ретінде НАДФ·Н-ты, гликолиз, май қышқылдарының тотығуын катализдейтін немесе ыдырату процесстеріне қатысатын ферменттер тотықтырғыш ретінде НАД+-ті жиірек қолданатыны байқалған. 
 
Ферменттік әсерлесу ерекшелігі. Ферменттердің әсеріндегі талғамдылығы — бұл бір субстратқа әртүрлі ферменттердің әсер етіп әртүрлі тек өзіне ғана тән реакцияларды катализдеуге қабілеттілігі.

 
 
Ферменттер (Е1, Е2, Е3) тек өздеріне ғана тән әсерлесу талғамдылығына қабілетті және олар бір ғана субстратқа (S) әсер етеді. Бірақ әрбір фермент тек бір ғана типтегі реакцияны жүртізеді. Бұл талғамдылықтың ерекшелігі фермент молекуласының каталиттік орталығындағы реакцияласушы топтардың қасиетіне (жай ферменттерде) және кофакторлардың химиялық қасиеттеріне (күрделі ферменттер) тығыз байланыстылығында. 
 
2. Ферменттердің әсер ету механизмдері және ферменттік катализдің ерекшеліктері.  
 
Биокатализатор-ферменттің жылдамдығын жоғарлатуы немесе Еа-ны төмендеуі көп этапты механизм арқылы іске асады. 
 
 
 
Сур. 6. Фермент пен субстраттың әсерлесу механизмі (Михаэлис-Ментен). 
 
Ферментативті реакцияның жүруін жалпы түрде үш этапқа бөледі. 
 
 
 
немесе фермент + субстрат ↔ фермент-субстраттық комплекс → 
→ өнім + фермент. 
 
Бұл реакция теңдеуінде (Михаэлис-Ментен теңдеуі) шешуші рольді фермент пен субстраттың қосылуынан түзілген фермент-субстраттық комплекс атқарады. Ферменттің әсерлесу спецификасына тәуелді өтетін бұл қосылыс белгілі бір байланыстардың әлсізденіп бір мезгілде субстрат активтелінуі мен реакцияласушы қабілетінің жоғарлауына әкеледі. Фермент-субстраттық комплексте бір мезгілде екі процесс өтеді: алғашқыда, комплекстің электрондар тығыздығының өзгеруі нәтижесінде ондағы байланыстардың полярлануы және соңынан субстрат молекуласындағы және активтік орталықтағы кейбір байланыстардың геометриялық деформациясы. Молекулалардағы химиялық байланыстардың деформациясы мен полярлануы фермент-субстрат комлексінің аралық қалпындағы кедергіні (активтеуші энергияны (Еа)) жеңуді қамтамассыз етеді. Ферментативтік катализдің бірінші этапында фермент пен субстраттың бір бірмен ковалентті немесе басқа түрлі байланысуы өтеді. Екінші этапта субстрат оған байланысқан ферменттің әсерінен химиялық өзгерістерге түседі. Соның нәтижесінде фермент-өнім комплексі пайда болады. Үшінші этапта фермент-өнім комплексі бөлініп фермент және өнімге ажыратылады. (Осы тараудағы активтік, жанастырушы, аллостерлік оралықтар тақырыбын қараңыз). 
 
Қысқа уақытта «өмір сүріп», жылдам арада құрам бөліктеріне ажырайтын фермент-субстрат комплексі туралы түсінік 1913 ж. Михаэлис пен оның шәкірті Ментеннің ферментативті реакциялардың кинетикасына анализ жасауы нәтижесінде дамытылды және кейін Михаэлис-Ментен теориясы деп аталды. Бұл теория бойынша жоғарыда келтірілген схема ферментаттік процесстің үдеуі, энергетикалық тұрғыдан, реакцияның кедергі энергиясын тұрақсыз фермент-субстрат комплексі түзілуі көмегімен «айналып» өтуі арқылы іске асады. Комплекстің түзілуінде және ыдырауында аралық реакциялардың энергиясын негізгі реакцияға қарағанда төмендеу кедергілік энергияда болады. 
 
Қайтымды реакция жүргенде ферментпен (Е) субстрат (S) (реакциялар жылдамдығы тұрақтысы k1 және k2) комплекс (ES) түзеді. Комплекс (ES) фермент пен өнімге реакция жылдамдығы тұрақтысы kS бойынша ыдырайды. Комплекс (ES) диссоциациалануы мүмкін болғандықтан оның диссоциация тұрақтысы (kS = k2 / k1) теңдеуі бойынша есептеледі. Егер комплекстің диссоциация тұрақтысы жоғары болса қайтымды реакцияның k2-сінің мәні де жоғары, ал k1 мәні төмен болады. Сондықтан комплекс алғашқы қосылыстарға жеңіл бөлінеді де реакция баяу жүреді. Егер, керісінше k1 мәні жоғары болса, kS пен k2 мәңдері төмен сол себепті кері бағыттағы реакцияның жүруі бәсеңдейді, диссоциация төмендейді, ал ферменттік реакция тікелей бағытта жылдам жүреді. 
 
Массалардың әсерлесу заңы бойынша теңдеуді келесі түрде жазуға болады: 
 
[S] · ([E0] − [ES]) = kS · [E·S] 
 
[E0] — реакция басталардағы ферменттің жалпы концентрациясы, [ES] — фермент-субстрат комплексі концентрациясы. [E0] − [ES] — бастапқы фермент концентрациясынан фермент-субстрат комплексі концентрациясын алғандағы фермент концентрациясы. 
 
Теңдеуді ары қарай ықшамдағанда, келесі түрге келеді: 
 
. 
 
Келтірілген теңдеуге сәйкес, егер [ES] концентрациясы неғұрлым көп болса ферменттік реакция жылдамдығы да жоғары болады. Ал, жылдамдық максимумы тек [ES] концентрациясы фермент концентрациясына теңескенде ғана немесе [ES] = [E0] барлық фермент фермент-субстрат қосылысына түзілгенде жетеді. Реакция жылдамдығының максимумдық жылдамдыққа қатынасы келесі түрде беріледі: 
 
 
 
Бұл теңдеуді жоғарыда келтірілген теңдеумен қосып ықшамдап келесі өрнекті алуға болады: 
 
немесе  
 
Т  
 
 
 
Сур. 7. Реакция жылдамдығы мен субстрат концентрациясы арасындағы тәуелділік (сахароза). 
еңдеу Михаэлис-Ментен теңдеуі деп аталады.  
 
Теңдеудің шешімі келесі жағдайды түсіндіре алады. Егер [S] мәні KS-ке қарағанда үлкен болса (сахарозаны β-фруктофуранозидазамен гидролиздегенде KS = 0,0167 М) реакция жылдамдығы жылдамдық максимуміне тең болады (v = vmax). 
 
Михаэлис-Ментен реакция жылдамдылығы мен субстрат концентрациясы арасындағы тәуелділікті β-фруктофуранозидаза әсерінен сахароза, глюкоза, фруктоза ыдырауларын (сур.7) график түрінде көрсетті. Суреттегі қисық сызық бойынша реакция алғашқыда нольдік ретте жүрсе, соңынан бірінші ретпен жүретіндігі байқалады. 
 
Соның негізінде ферменттік реакцияның толық жалпы жылдамдығын келесі теңдеу арқылы есептеуге болады. 
 
v = Km · [ES], Km — Михаэлис тұрақтысы (Km = K3 / K4). 
 
Михаэлис тұрақтысының өлшем бірлігі моль/л тең. Егер реакция жылдамдығы жылдамдық максимумының жартысына тең болса (v = ½vmax) Михаэлис тұрақтысы субстрат концентрациясына тең болады (Km = [S]). Михаэлис тұрақтысы (Km) қашанда диссоциация тұрақтысынан (KS) бірнеше есе жоғары болады (мысалы, алкогольдегидрогеназаның KS = 10−7 моль/л, ал Km = 10-3 моль/л). Сондықтан, ферментативті реакциялардың жылдамдығы басқа реакцияларға қарағанда өте жоғары, себебі, көптеген заттар үшін KS = 10-2—10-7 аралығында болады. Михаэлис-Ментен теңдеуін ары қарай Лайнуивер мен Берк, Холдейн-Бриггс дамытты. 
 
Ферменттердің әсерлесуінің ерекшеліктері. Ферменттердің бейорганикалық катализаторлардан өзгешелігі олардың өте нәзік мамандандырылған әсер ету ерекшелігіне қабілеттілігі. Олар қатаң түрде белгілі бір реакцияларды катализдейді. Тек осы қасиеті арқылы ғана жекеленген ферменттік реакциялардың бір бірмен тығыз байланысты болуы және қатаң түрде реттеліп жүруі сақталады. Бұл тірі торшалар мен ағзалардың өмір сүруі үшін қажетті, заттар алмасуларына қажетті әртүрлі биохимиялық реакциялардың бірігуі болып табылады. 
 
Ф  
 
 
 
Сур. 8. «Мықты матрица» моделіндегі фермент-субстраттың комплекс (Фишер бойынша). 
 
 
 
 
Сур. 9. Фермент пен субстраттың әсерлесу механизм (Д.Кошленд бойынша). А, В, С — активтік орталықтың қызметші топтары. 
ерменттік реакция жүруі үшін фермент субстратқа әсер етуі қажет. Бұл тек фермент молекуласындағы активті орталықтың құрылымына жанасу, каталиттік орталықтың, ғана емес сонымен бірге субстраттың да химиялық құрылысының ерекшеліктеріне байланысты болады. Фермент пен субстрат бір біріне сәйкес келуі қажет, немесе фермент өзі әсер ететін субстратты танып біледі. Бұл үшін фермент құрылымындағы жанастырушы орталықтың қызметі ерекше. Жанастырушы орталықтың көмегімен реакцияласушы зат-фермент-субстрат комплексі түзіледі.  
 
Қазіргі кезде фермент пен субстраттың әсерлесу ерекшелігінің механизміне екі гипотеза (Фишер және Кошленд) ұсынылған. 
 
Фишердің гипотезасы бойынша, фермент өзі әсер ететін субстратқа кілттің құлыпқа сәйкес келуіндей жанасады. Әртүрлі гликозидтерді ферменттермен гидролиздеуді зерттеген жұмысында Э.Фишер «…химиялық әсерлесу атқарылуы үшін энзим мен глюкозид бірі біріне кілттің құрыпқа келгеніндей дәл келуі қажет» деп жазған. 
 
Ол фермент геометриялық және химиялық тұрғыдан өте қатаң, тұрақты құрылымда болады деп қабылдаған. Бұл құрылымның сәл де болса өзгеруі кілттің өзгеруі тәрізді құлыпқа сәйкес келмей қалады. 
 
Соңғы кездері қатаң немесе тұрақты мықты құрылымға қарама қарсы майысқақ, созылмалы құрылым туралы гипотеза (американдық ғалым Д.Кошленд) ұсынылды. 
 
Кошленд гипотезасы бойынша, фермент молекуласының конформациясы жане оның активтік орталығы коэнзим мен субстрат әсерлесуіне байланысты өзгереді. Суретте жоғарғы бөлікте, субстрат молекуласына сәйкес бейімделіп фермент конформациясы өзгереді, активті орталықтағы қызметші топтар да сәйкестеніп жанасады. Сондықтан реакция өтеді. 
 
Төменгі бөлікте, субстраттың геометриялық өлшемдері өте кіші болғандықтан ферменттің қызметші топтары сәйкес келмегендіктен реакция жүрмейді. Кошленд гипотезасы бойынша фермент конформациясының өзгеруіне байланысты, оның физика-химиялық қасиеттерінің де өзгеретіні эксперимент жүзінде бірнеше рет дәлелденді. Бауырдың алкогольдегидрогеназасы температура әсерінен жылдам денатурланады және инактивтеледі. Ал оның НАД+ немесе НАД·Н-пен, немесе олардың бәсекелесі (конкуренті) изомай қышқылының амиді (ИМҚА)-мен комплексі, немесе НАД·Н-ИМҚА комплексі белгілі жағдайда қыздырғанда денатурацияны тежейтіндігі байқалған. Бұл жұмыстар г.Теорель зерттеулерінде дәлелденді. Аталған қасиеттер химотрипсин ферментінде де байқалады. 
 
3. Ферменттердің ингибиторлары және олардың сипаттамалары. 
 
Ферменттердің әсерлерін толық немесе жартылай түрде белгілі бір химиялық заттар – ингибиторлар арқылы тежеуге (ингибирлеуге) болады. 
 
Әсерлерінің сипаттамасы бойынша ингибиторлар: қайтымды және қайтымсызға бөлінеді. Бұл бөліну ингибитордың ферментпен мықты байланыс түзе алуына негізделген.  
 
Қайтымды ингибиторлар – ферментпен ковалентсіз әсерлесетін қосылыстар және олар ферменттен диссоциациялана алады.  
 
Қайтымды ингибирлену бәсекелі (конкурентті) немесе бәсекесіз болуы мүмкін. Бәсекелі ингибирленуде ингибитор субстратпен ферменттің активті орталығының субстрат байланыстырушы бөлігіне субстратқа ұқсас түрде бәсекелесіп байланысады. Бірақ, бәсекелі ингибирленуде қажетті реакция өнімі түзілмейді немесе ферменттік катализ жүрмейді. Бәсекелі ингибирленудің маңызды ерекшелігі сол оны субстраттың концентрациясын жоғарлату арқылы әлсіздендіруге немесе толық жоюға болатындығы. Көптеген дәрілер ферменттердің бәсекелі ингибиторлары болып табылады. 
 
Қайтымды ингибирлену субстратқа қатысты түрде бәсекесіз болуы да мүмкін. Бұл жағдайда ингибитор субстратпен фрменттің байланыстырушы орталығына бәсекеге түспейді. 
 
Бәсекесіз ингибитор ферментпен субстраттың бар болғанында немесе болмаған жағдайында да байланыса алады және субстраттың концентрациясының жоғарлауы ингибитордың байланысуына кедергі бола алмайды. Ингибитор шын мәнінде активті ферменттердің мөлшерін төмендетеді. 
 
Ингибитордың ферментпен байланысуының нәтижесінде ферменттің конформациясының өзгеруі өтеді. Соның нәтижесінде субстратқа комплементарлылық бұзылады.Бәсекғесіз ингибиторлар қайтымды түрде бос ферментпен де, фермент-субстрат комплексімен (ЕS) байланысуы мүмкін. Ең маңызды бәсекесіз ингибиторларға тірі жасушаларда түзілетін метаболизмнің аралық өнімдері жатқызылады. Олар ферменттердің реттеуші орталықтарына қайтымды байланысып ферменттердің активтілігін өзгертеді, ал бұл метаболизмнің реттелуінің бір әдісі болып табылады. 
 
Қайтымсыз ингибиторлар – бұл ферменттің активті орталығындағы маңызды белгілі бір қызметші топтарға спецификалық байланысып онымен ковалентті, мықты байланысты түзетін қосылыстар. Бұл жағдайда олар ферментпен де немесе фермент-субстраттық комплекспен де қайтымсыз ковалентті түрде байланысып олардың табиғи конформациясын қайтымсыз өзгертеді. Көптеген улы заттардың әсерінің негізіне ферменттердің активтілігін ингибирлеу принципі жатқызылады, мысалы, мышьяктың қосылыстары, диизопропилфторфосфат, иодоацетат, Hg2+, Pb2+ және т.б. 
 
 
Көрнекілік материал 
 
Ингибиторлардың жіктелуі 
 
 
Әдебиеттер : 
 
1.Сейтембетов Т.С., Төлеуов Б.И., Сейтембетова А.Ж.. Биологиялық химия.-Қарағанды.-2007. 
 
2. Тапбергенов С.О. Медициналық биохимия.-Павлодар.-2008. 
 
2.Сеитов З.С., Биологиялык химия, 2007 
 
3.Сейтембетова А.Ж.., Лиходий С.С., Биологиялық химия, 1994.

http://kk.docdat.com/docs/index-347234.html