Ферме́нты, или энзи́мы , — обычно сложные белковые соединения, РНК (рибозимы) или их комплексы, ускоряющие химические реакции в живых системах. Каждый фермент, свернутый в определённую структуру, ускоряет соответствующую химическую реакцию: реагенты в такой реакции называются субстратами, а получающиеся вещества — продуктами. Ферменты специфичны к субстратам: АТФ-аза катализирует расщепление только АТФ, а киназа фосфорилазы фосфорилирует только фосфорилазу.
Константа диссоциации — вид константы равновесия, которая характеризует склонность объекта диссоциировать (разделяться) обратимым образом на частицы, как, например, когда комплекс распадается на составляющие молекулы, или когда соль диссоциирует в водном растворе на ионы. Константа диссоциации обычно обозначается Kd и обратна константе ассоциации. В случае с солями, константу диссоциации иногда называют константой ионизации.
Электролитическая диссоциация — процесс распада электролита на ионы при его растворении или плавлении.
Иммуноферментный анализ — лабораторный иммунологический метод качественного или количественного определения различных низкомолекулярных соединений, макромолекул, вирусов и пр., в основе которого лежит специфическая реакция антиген-антитело. Выявление образовавшегося комплекса проводят с использованием фермента в качестве метки для регистрации сигнала. Теоретические основы ИФА опираются на современную иммунохимию и химическую энзимологию, знание физико-химических закономерностей реакции антиген-антитело, а также на основные принципы аналитической химии.
Уравне́ние Михаэ́лиса — Ме́нтен — уравнение наиболее известной модели ферментативной кинетики, описывает зависимость скорости реакции, катализируемой ферментом, от концентрации субстрата при определённых общепринятых допущениях. Уравнение названо в честь физикохимиков Леонора Михаэлиса и Мод Леоноры Ментен, опубликовавших в 1913 году статью, в которой они провели математический анализ ферментативной кинетики. Простейшая кинетическая схема, для которой справедливо уравнение Михаэлиса:
Ферментативный ингибитор — вещество, замедляющее протекание ферментативной реакции. Различают обратимые и необратимые ингибиторы.
Аффинность — термодинамическая характеристика, количественно описывающая силу взаимодействия веществ.
В биохимии и фармакологии лиганд — это химическое соединение, которое образует комплекс с той или иной биомолекулой и производит, вследствие такого связывания, те или иные биохимические, физиологические или фармакологические эффекты. В случае связывания лиганда с белком лиганд обычно является малой сигнальной молекулой, связывающейся со специфическим участком связывания на белке-мишени. В случае связывания лиганда с ДНК лиганд обычно также является малой молекулой или ионом, или белком который связывается с двойной спиралью ДНК.
Сродство́ — способность одного объекта (тела) связываться с другим объектом и образовывать таким образом новый комплексный объект. Понятие сродство применяется как к физическим объектам, так и к сложным молекулам, в том числе и к белкам. Коэффициентом, характеризующим силу сродства, является энергия связи, выделяющаяся или затрачиваемая при возникновении связи объектов, измеряемая в килоджоулях (кДж) или электронвольтах (эВ).
Авидин представляет собой тетрамерный биотин-связывающий белок, вырабатываемый в яйцеводах птиц, рептилий и амфибий и откладывающийся в белке их яиц. Димерные члены семейства авидинов также обнаружены в некоторых бактериях. В белке куриного яйца авидин составляет примерно 0,05 % от общего белка (примерно 1800 г). мкг на яйцо). Тетрамерный белок содержит четыре идентичные субъединицы (гомотетрамеры), каждая из которых может связываться с биотином (витамин В7, витамин Н) с высокой степенью аффинности и специфичности. Измеренная константа диссоциации авидин-биотинового комплекса составляет KD ≈ 10-15M, что делает его одной из самых прочных известных нековалентных связей.
Коэффициент Хилла — безразмерная величина, характеризующая кооперативность связывания лиганда ферментом или рецептором. Назван в честь английского физиолога Арчибальда Хилла. Положительная кооперативность характеризуется тем, что при присоединении лиганда к одному из активных центров фермента присоединение последующих лигандов к остальным активным центрам облегчается.
IC50, или концентрация полумаксимального ингибирования, — показатель эффективности лиганда при ингибирующем биохимическом или биологическом взаимодействии. IC50 является количественным индикатором, который показывает, сколько нужно лиганда—ингибитора для ингибирования биологического процесса на 50 %. Этот показатель обычно используется в качестве индикатора активности вещества-антагониста в фармакологических исследованиях. Иногда этот показатель применяется в форме pIC50 (отрицательный десятичный логарифм величины IC50): такая форма применяется в случаях, когда линейный рост концентрации вызывает экспоненциальный рост эффекта. Согласно документам FDA, IC50 является показателем концентрации лекарственного вещества, необходимого для 50 % ингибирования тестовой реакции in vitro.
Эффект Вериго — Бора — зависимость степени диссоциации оксигемоглобина от величины парциального давления углекислоты в альвеолярном воздухе и крови, при снижении которого сродство кислорода к гемоглобину повышается, что затрудняет переход кислорода из капилляров в ткани. Эффект этот был открыт независимо друг от друга Б. Ф. Вериго в 1898 году и датским физиологом К. Бором в 1904 году.
Ферментати́вная кине́тика — зависимость скорости химической реакции от её условий — раздел биохимии, предметом которого являются химические реакции, катализируемые ферментами, изучающий закономерности течения во времени и механизм ферментативных реакций. Ферментативная кинетика занимается исследованием закономерностей влияния химической природы реагентов, количественным изучением эффектов варьирования условий (кинетики) той или иной химической реакции, а также измеряет её скорость. Изучение ферментов позволяет выявить каталитический механизм действия определённого фермента и контролировать его роль в процессе обмена веществ, способного замедлять (ингибировать) или ускорять (активировать) ход химической реакции. Таким образом, кинетические исследования позволяют не только определить сродство и специфичность связывания субстратов и ингибиторов к ферментам, но и найти максимальную скорость процесса, катализируемого специфическим ферментом, а также попутно решить многие другие задачи и возникающие проблемы. При этом, основная часть проблем ферментативной кинетики сводится к:
- анализу предполагаемых схем ферментативных реакций,
- выводу уравнений скорости, соответствующих этим схемам,
- сопоставлению полученных зависимостей с данными эксперимента.
В фармакологии молярная активность — это числовая мера активности химического вещества или лекарства, выражаемая в терминах количества (дозы) вещества или его концентрации, требуемой для получения желаемого клинического или экспериментально-фармакологического эффекта определённой заданной интенсивности. Согласно этому определению, высокоактивное вещество, такое, как, например, бупренорфин, алпразолам, рисперидон — вызывает более сильный клинический и биохимический/физиологический ответ в меньших концентрациях, в то время как менее активное вещество, такое, например, как трамадол, оксазепам, хлорпромазин, оказывает гораздо меньший эффект в сопоставимых концентрациях, и поэтому требует для достижения того же эффекта применения более высоких доз или концентраций. Молярная активность того или иного вещества, являющегося лигандом тех или иных клеточных рецепторов пропорциональна как его константе диссоциации, так и его внутренней агонистической активности. Аналогичным образом, молярная активность того или иного вещества, являющегося ингибитором того или иного фермента или другого белка, зависит как от степени сродства этого вещества к ферменту или белку, так и от эффективности ингибирования.
Ферменты промышленного назначения — это ферменты, которые коммерчески используются в различных отраслях промышленности, таких как фармацевтика, химическое производство, производство биотоплива, производство продуктов питания и напитков, а также как потребительские товары. Благодаря достижениям последних лет в процессах биокатализа с использованием изолированных ферментов, их производство считается более экономичным, чем использование целых клеток-продуцентов. В последние годы промышленный биологический катализ с помощью ферментов быстро рос благодаря их способности функционированию в мягких условиях и исключительной хиральной и стереоспецифичности, чего не хватает традиционным химическим процессам. Выделенные ферменты обычно используются в реакциях гидролиза и изомеризации. Цельные клетки обычно используются, когда реакция протекает с участием молекул кофактора. Хотя кофакторы могут генерироваться in vitro, обычно более рентабельно использовать метаболически активные клетки.
В биохимии аллостерическая регуляция — это регуляция фермента путем связывания эффекторной молекулы в сайте, отличном от активного сайта фермента.
График Лайнвивера — Берка, также Лайнуивера — Берка или график обратных двойных величин — графический метод представления уравнения Лайнвивера — Берка, характеризующее кинетику фермента. Используется в биохимии и энзимологии. Впервые метод был описан Хансом Лайнвивером и Дином Берком в 1934 году.
Стрептавидин представляет собой белок массой 66,0 (тетрамер) кДа, очищенный из бактерии Streptomyces avidinii. Гомотетрамеры стрептавидина обладают чрезвычайно высоким сродством к биотину (также известному как витамин B7 или витамин H). При константе диссоциации (Kd) порядка ≈10-14 моль/л связывание биотина со стрептавидином является одним из самых сильных нековалентных взаимодействий, известных в природе. Стрептавидин широко используется в молекулярной биологии и бионанотехнологии из-за устойчивости стрептавидин-биотинового комплекса к органическим растворителям, денатурантам (например, хлориду гуанидиния), детергентам (например, SDS, Triton X-100), протеолитические ферменты и экстремальные значения температуры и pH.
![{\displaystyle K_{a}={[ES] \over [E]\cdot [S]}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/336442dc91a6b36dcd38f73f399c74b36c590ecb)
![{\displaystyle K_{d}={[E]\cdot [S] \over [ES]}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7ae33b4d1aae23d7a6a21e23670d7aa8a73dd4c9)
