Специфіка ферменту амілази
Калінінградський Державний Технічний університет
З дисципліни: Біохімія
За темою: Специфіка амілази
1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
1.1 КЛАСИФІКАЦІЯ ФЕРМЕНТІВ
1.2. АМІЛАЗИ БУДОВА, ФУНКЦІЇ
1.3 СПЕЦИФІЧНІСТЬ АМІЛАЗИ
1.4. ВПЛИВ ІНГІБІТОРІВ І АКТИВАТОРІВ НА АКТИВНІСТЬ АМІЛАЗИ
2. ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
4. СПИСОК ВИКОРИСТОВУВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ВСТУП Одним із фундаментальних понять, як біології, так і хімії є поняття «фермент».Вивчення ферментів має велике значення для будь-якої галузі хімічної, харчової та фармацевтичної промисловості, зайнятих виробництвом біологічно активних речовин для медицини господарства. Тому одним із ключових понять загальної біохімії є поняття «фермент».
Актуальність роботи: амілази широко використовуються у харчовій промисловості. Так амілази використовуються в хлібопеченні та технологіях бродіння. Також амілаза відіграє значну роль у розщепленні крохмалю в організмі людини. Тому розуміння дії амілази важливе для оптимізації промислового виробництва та вивчення обміну речовин в організмі людини.
Мета: даної роботи розглянути специфічність дії амілази.
У межах досягнення поставленої мети необхідно розглянути такі:1. Вивчити класифікацію ферментів.2. Розібрати будову та функції ферменту амілаза.3. Вивчити специфічні дії ферменту амілаза.4.Розглянути вплив інгібіторів та активаторів на активність амілази. 1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
1.1 КЛАСИФІКАЦІЯ ФЕРМЕНТІВ
Сучасна класифікація ферментів розроблена 1961 р. Комісією з ферментів Міжнародного біохімічного союзу. В основу класифікаціїпокладено тип каталізується реакції, яка є специфічним для кожного ферменту.
Відповідно до цієї класифікації всі ферменти ділять на 6 основних класів:
1. Оксидоредуктази – каталізують окисно-відновні реакції;
2. Трансферази – каталізують реакції міжмолекулярного перенесення груп атомів та радикалів;
3. Гідролази – каталізують реакції розщеплення за участю води;
4. Ліази - каталізують реакції внутрішньомолекулярного негідролітичного розщеплення, з утворенням подвійного зв'язку або приєднання по подвійному зв'язку;
5. Ізомерази – каталізують реакції ізомеризації;
6. Лігази (синтетази) – каталізують реакції синтезу із витратою енергії.
До класу оксидоредуктаз відносять ферменти, що каталізують реакції окислення-відновлення. Загальна схема може бути представлена таким чином:
Окислення протікає як процес відібрання атомів Н (електроном від субстрату, а відновлення – як приєднання атомів Н (електронів) до акцептора. Якщо позначити рецептор буквою А, а субстрат В, то рівняння реакції окислення-відновлення за участю оксидоредуктаз набуде такого вигляду:
У природних об'єктах виявлено близько 500 індивідуальних оксидоредуктаз. Найбільш поширені оксидоредуктази, що містять як активну групу нікотинамідаденіндінуклеотид, або НАДН+. Їх прийнято називати дегідрогеназами.
Кількість відомих процесів окислення спиртових груп до карбонільних за допомогою нікотинамідних коферментів перевищує дві сотні. Наприклад, важливий проміжний етап окислення глюкози – це окислення гліцеральдегід-3-фосфату, який протікає по реакції та призводить до утворення змішаного ангідриду 3-фосфогліцеринової кислоти та ортофосфорної кислоти.1,3-дифосфогліцерату.
Такий характер окислення має важливе біоенергетичне значення, оскільки залишок фосфорної кислоти, що утворює ангідридний зв'язок, може бути перенесений від 1,3-дифосфогліцерату на АДФ з утворенням АТФ. Фермент, що каталізує цю реакцію, називають гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназою.
На особливий розгляд заслуговує підпідклас оксидоредуктаз, до яких належить невелика кількість виключно важливих ферментів, що каталізують окисне декарбоксилювання кетокислот залишком ліпоаміду, пов'язаного амідним зв'язком з аміногрупою залишку лізину з апоферментом трансацетилазою:
Кофактором цих ферментів є тіамінпірофосфат:
Схема перетворень, що відбуваються в активному центрі ферменту участю реакційноздатного карбаніону тіамінпірофосфату можна подати у вигляді
Дигідроліпоамід, що утворився, окислюється за допомогою НАД+ третім ферментом, що бере участь в окислювальному декарбокіюванні, - дигідроліпоамід дегідрогеназою, що каталізує реакцію
Ферменти, що каталізують перетворення за участю молекулярного кисню, поділяються на три основні групи: оксидази, монооксигенази та діоксигенази. До оксидаз відносяться ферменти, що каталізують процеси, в результаті яких О2 відновлюється до Н2О2 або до двох молекул води. Прикладом подоюних ферментів можуть служити глюкозооксидаза і цитохром з оксидаза, що каталізує окислення фероцитохрому до феррицитохрому по реакції:
Цитохром з Fe(II) + 4H+ + O2> 4 Цитохром з Fe(III) + 2H2O
До моноксигеназ відносять ферменти, що каталізують окислення органічних сполук, що призводить до включення одного з атомів кисню молекули О2 молекули цих сполук, і відновлення другого атома кисню до води.Сумарне рівняння реакції можна записати як
До монооксигеназ відноситься важлива група ферментів, відомих під загальною назвою цитохроми Р450.
Діоксигенази каталізують перетворення, в ході яких обидва атоми молекули кисню О2 включаються до складу субстрату, що окислюється. Наприклад, деструкція триптофану починається з реакції утворення формілкенуреніна, до складу якого входять обидва атоми кисню молекули О2. Фермент, який каталізує цю реакцію, є гемопротеїдом і називається триптофан 2,3-діоксігеназою.
Фермент, що каталізує диспропорціонування вільного радикалу НO2, що утворюється в деяких реакціях за участю О2 і є дуже сильним окислювачем, називають супероксидисмутазою. Він каталізує реакцію
HO2 + HO2 > H2O2 +O2
Фермент є металопротеїдом і в залежності від джерела містить Cu2+, Zn2+, Mn2+ або Fe2+.
У цей клас входять ферменти, що прискорюють реакції перенесення функціональних груп та молекулярних залишків від однієї сполуки до іншої. Залежно від характеру переносимих угруповань розрізняють фосфотрансферази, амінотрансферази, глікозилтрансферази, ацилтрансферази, трансферази, що переносять одновуглецеві залишки (метилтрансферази, формілтрансферази) та ін.
Фосфотрансферази. Сюди відносять ферменти, що прискорюють реакцію перенесення залишків фосфорної кислоти. До фосфотрансфераз відноситься, наприклад, гексокіназа - фермент, що прискорює перенесення залишків фосфорної кислоти від молекули АТФ до глюкози (з цієї реакції зазвичай починається перетворення глюкози):
Амінотрансферази. Ці ферменти прискорюють реакцію переамінування амінокислот з кетокислотами та дуже важливі для забезпечення біосинтезу амінокислот. Вони мають таку будову:
Піридоксальфермент каталізує реакцію переамінування. В результаті серії реакцій, що включають неодмінне утворення фермент-субстратних комплексів, аспаргінова кислота переходить у щавлево-оцтову кислоту, а кетоглутарова - в глутамінову. Це виявляється наступним сумарним рівнянням:
Ці ферменти прискорюють реакції перенесення глікозильних залишків з молекул фосфорних ефірів або інших сполук до молекул моносахаридів, полісахаридів або інших речовин, забезпечуючи головним чином реакції синтезу та розпаду оліго- та полісахаридів у тваринному та рослинному світі. Нижче наведено рівняння реакції розпаду сахарози за участю сахароза-6-глюкозилтрансферази, або сахарозофосфорилази:
До класу гідролаз відносять ферменти, що прискорюють реакції розщеплення (іноді синтезу) органічних сполук за участю води. Вони поділяються на такі підкласи:
Естерази каталізують реакції гідролізу складних ефірів, спиртів з органічними та неорганічними кислотами. Найважливішими підпідкласами естераз є гідролази ефірів карбонових кислот та фосфатази. Представник першого підпідкласу – це ліпаза.
Ліпаза прискорює гідроліз зовнішніх, тобто складноефірних зв'язків у молекулах тригліцеридів (жирів):