Билет 1 Принципы классификации протеиногенных аминокислот
 Скачать 168.69 Kb.
|
Часть молекулы фермента, вступающую в контакт с субстратом, называют активным центром фермента, и именно активный центр (зона молекулы фермента, которая специфически взаимодействуют с субстратом )фермента имеет особую форму. Молекулы большей части ферментов во много раз крупнее, чем молекулы тех субстратов, которые атакует данный фермент. Активный же центр фермента составляет лишь очень небольшую часть его молекулы, обычно от 3 до 12 аминокислотных остатков. Роль остальных аминокислот, составляющих основную массу фермента, заключается в том, чтобы обеспечить его молекуле правильную глобулярную форму, которая, как мы увидим далее, очень важна для наиболее эффективной работы активного центра фермента. Образовавшиеся продукты по форме уже не соответствуют активному центру фермента. Они отделяются от него (поступают в окружающую среду), после чего освободившийся активный центр может принимать новые молекулы субстрата. В 1959 г. Кошланд (Koshland) предложил новую интерпретацию гипотезы «ключа и замка», получившую название гипотезы «индуцированного соответствия». На основе данных, позволяющих считать ферменты и их активные центры физически более гибкими, чем это казалось вначале, он заключил, что субстрат, соединяясь с ферментом, вызывает какие-то изменения в структуре его активного центра. Аминокислотные остатки, составляющие активный центр фермента, принимают определенную форму, которая дает возможность ферменту наиболее эффективным образом выполнять свою функцию. Подходящей аналогией в этом случае может служить перчатка, которая при надевании на руку соответствующим образом изменяет свою форму. По мере выяснения отдельных деталей механизма различных реакций в эту гипотезу вносятся уточнения. Представление о том, как работает фермент, можно получить с помощью рентгеноструктурного анализа и компьютерного моделирования. (учебник стр.36)
Многообразные нарушения обмена аминокислот можно свести к следующим группам патологических состояний: 1.Гипераминоацидемии, сопровождающиеся аминоацидурией, обусловлены энзимдефектом в цепи превращений аминокислоты или ее метаболитов. К ним относятся, например, фенилкетонурия, пролинемия, болезнь кленового сиропа и т.д. 2.Наследственные нарушения транспорта аминокислот, вызванные угнетением канальцевой транспортной системы. В канальцевом аппарате транспорта аминокислот есть два механизма: а)группоспецифический, обеспечивающий транспорт основных, нейтральных аминокислот, иминокислот и глицина, и б)специфический механизм(транспорт лизина, глицина, цистина и др.).Эти механизмы менее мощны, чем неспецифические, но высоко специфичны. 3.Вторичные аминоацидурии, обусловленные действием различных по природе факторов на систему почечного транспорта аминокислот. Проявляются генерализованной гипераминоацидурией при нормоацидемии. Вторичные аминоацидурии могут сопровождать и внепочечные заболевания, ведущие к нарушению синтеза или активности ферментов белкового обмена (некроз печени, тяжелые ожоги, радиационные поражения, гиповитаминозы). 3. Синтез ЖК протекает в цитозоле и включает ряд последовательных реакций: 1.Образование малонил-КоА из ацетил-КоА – регуляторная реакция в биосинтезе ЖК. Фермент катализирующий эту реакцию ацетил-КоА-карбоксилаза. В первой стадии реакции СО2 ковалентно связывается с биотинов за счет энергии АТФ, во второй стадии СОО переносятся на ацетил-КоА с образованием малонил-КоА. АДФ Н3С-СО-SКоА+ СО2+ АТФ→ НООС-СН2-СО-SKoA 2.а)Н3С-СО-S-KoA+АПБ(ацилпереносящий белок)-SH→H3C-CO-S-АПБ+КоА-SH (ацетил-АПБ) б)НООС-СН3-СО-S-КоА+АПБ→ KoASH+HOOC-CH2CO-S-АПБ (малонил-АПБ) Ацетильная и малонильная группы переносятся на АПБ при участии ацетил- и малонил-трансацилаз 3.НС3-СО-S-АПБ+НООС-СН3-СО-S-АПБ→Н3С-СО-СН2-СО-S-АПБ+АПБ-SH+CO2 (конденсация ацетила и малонила с образованием ацетоацетила-АПБ) 4.Н3С-СО-СН-СО-S-АПБ+НАДФ∙Н→Н3С-СНОН-СН2-СО-S-АПБ+НАДФ (восстановление кетона в спирт) 5.Н3С-СНОН-СН2-СО-S-АПБ→Н3С-СН=СН-СО-S-АПБ Н2О (отщепление воды) 6.Н3С-СН=СН-СО-S-АПБ+НАДФ∙Н2→НАДФ+Н3С-СН2-СН2-СО-S-АПБ(бутирилл-АПБ) (насыщение двойной связи) Источник НАДФ∙Н2- пентозофосфатный путь превращения углеводов, где происходит восстановление НАД. 4. От чего зависит, будет ли воспринята информация, доставленная сигнальной молекулой к клетке. Билет 11 1. Охарактеризовать зависимость скорости ферментативной реакции от времени (реакции нулевого и 1-го порядка), от концентрации субстрата, температуры и рН. Представить графики зависимостей. 2. Механизм влияния инсулина на содержание липидов в организме. 3. Декарбоксилирование аминокислот, ферменты, коферменты, продукты превращения и их значение. Конкретные примеры. 4. Чем обусловлено движение протонов по цепи ферментов тканевого дыхания? Ответы
Зависимость скорости реакции от времени позволяет отнести исследуемый процесс к реакциям нулевого и первого порядка [C] T Реакция нулевого порядка протекает таким образом, что скорость исчезновения субстрата остается постоянной в течении всей реакции. [C] T Реакция первого порядка проходит при убыли субстрата за единицу времени, пропорциональной имеющемуся в данный момент количеству субстрата Vmax Vmax/2 Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата. При заданной [S] концентрации фермента скорость реакции зависит от концентрации субстрата. Графически эта зависимость выражается гиперболой. Скорость реакции непропорциональна концентрации субстрата: при первоначальной концентрации субстрата скорость возрастает, затем стремиться к постоянной величине, т.е. приближается к предельному значению. Зависимость скорости реакции от температуры и рН. Ферменты- вещества белковой природы- чутко реагируют на изменени температуры и рН среды, проявляя оптимальную активность в ограниченных пределах значений этих факторов. В обоих случаях выявляется оптимальное значение для взаимодействующего фактора, оптимум температуры- 41°С, оптимум рН-6,3. V V 10 20 30 40 50 60 Т 4 5 6 7 8 9 рН
Накопление липидов в депо — стимулирует инсулин: этот гормон активирует липогенез, обеспечивая транспорт глюкозы в клетку и ее окисление по основному пути. Это сопровождается накоплением ацетил-КоА и т. д, а также тормозит липолиз. Инсулин стимулирует фосфодиэстеразную активность в жировой ткани. Так как фосфодиэстераза играет важную роль в поддержании стационарного уровня цАМФ в тканях, увеличение содержания инсулина должно вызывать повышение активности фосфодиэстеразы, что в свою очередь приводит к уменьшению концентрации цАМФ в клетке, а следовательно, и образованию активной формы липазы. Таким образом действие инсулина сводится к следующему: торможение освобождения жирных кислот в результате активности гликолиза в жировой ткани; активация фосфодиэстеразы цАМФ. 3. Декарбоксилирование аминокислот, ферменты, коферменты, продукты превращения и их значение. Конкретные примеры. Некоторые аминокислоты и их производные могут подвергаться декарбоксилированию- реакция, катализируемая декарбоксилазами: R-CH-COOH→R-CH2-NH2+CO2 | ↑ NH2 Декарбоксилаза Аминокислота амин Продукты декорбаксилирования- амины и СО2 – обладают высокой биологической активностью. С этим связано их название- биогенные амины. К этой группе соединений принадлежат многие медиаторы. Амины, образовавшиеся при декарбоксилировании аминокислот, часто являются БАВ. Они выполняют функцию нейромедиаторов(серотонин, дофамин, ГАМК), гормонов(норадреналин, адреналин), регуляторных факторов местного действия(гистамин, карнозин, спермин) Билет 12.
Кинетика ферментативных реакций- раздел энзимологии, изучающий зависимость скорости химических реакций, катализируемых ферментами, от химической природы реагирующих веществ, а также от факторов окружающей среды. Для измерения каталитической активности ферментов используют такие показатели, как скорость реакции или активность фермента. Скорость ферментативной реакции определяется изменением количества молекул субстрата или продукта за единицу времени. Скорость ферментативной реакции- мера каталитической активности фермента, её обозначают как активность фермента. Эффект фермента зависит при прочих равных условиях от его активности и именно активность и концентрация фермента определяют скорость катализируемой реакции, поэтому можно пользоваться условными единицами активности фермента.
Дезаминирование, или отщепление, аминогруппы катализируется в организме теплокровных оксидазами аминокислот. Эти ферменты катализируют дезаминирование, сопровождающееся окислением- окислительное дезаминирование.(реакция на стр 115).Количество образующегося в организме аммиака таково, что его нельзя объяснить действием только глутаматдегидрогеназы при крайне низкой активности оксидаз остальных аминокислот. Этот парадокс расшифрован после открытия процессов переаминирования аминокислот. Переаминирование аминокислот- реакция, в которой происходит как бы обмен аминогруппы на кетогруппу между аминокислотой и кетокислотой(формула на стр 116) Важную роль играют две реакции переаминирования: 1.Аминокислота+ а- кетоглутаровая кислота а- кетокислота + глутаминовая кислота 2.аминокислота+ щавелевоуксусная кислота а- кетокислота + аспарагиновая кислота Первая из этих реакций приводит к образованию глутаминовой кислоты- единственной из аминокислот, активно вовлекающейся в дезаминирование с преобразованием в кетоглутаровую кислоту и высвобождением аммиака. В результате второй реакции образуется аспарагиновая кислота, которая, как и аммиак, участвует в образовании мочевины. Взаимосвязь переаминирования и дезаминирования аминокислот и судьба продуктов схема на 117 стр. Большинство аминокислот не способно дезаминироваться в одну стадию, подобно Глу. Аминогруппы таких аминокислот в результате трансаминирования переносят на а- кетоглутарат с образованием глутаминовой кислоты, которая затем подвергается прямому окислительному дезаминированию. Такой механизм дезаминирования аминокислот в 2 стадии получил название трансдезаминирования, или непрямого дезаменирования. Непрямое дезаминирования происходит при участии 2 ферментов: аминотрансферазы и глутаматдегидрогеназы. Непрямое дезаминирование- основной способ дезаминирования большинства аминокислот. Обе стадии непрямого дезаминирования обратимы, что обеспечивает как катаболизм аминокислот, так и возможность образования практически любой аминокислоты из соответствующей а-кетокислоты. Восстановительное аминирование происходит в малом объеме и несущественно в обезвреживании аммиака, хотя и обеспечивает образование некоторых аминокислот, в частности глутаминовой.
Система гемостаза представляет собой совокупность механизмов сохранения жидкого состояния крови, предупреждения или ограничения кровопотери за счет поддержания структурной целостности сосудистых стенок и образования тромбов при их повреждении
Гормоны (от греческого hurmaino - побуждаю) — биологически активные соединения, выделяемые железами внутренней секреции в кровь, или лимфу и оказывающие регуляторные влияния на метаболизм клетки. Для них характерны следующие, общие свойства:
Билет 13.
Эффекторы- химические соединения, которые тормозят(ингибиторы) или ускоряют(активаторы) ферментативные реакции. Эти соединения- регуляторы метаболизма в организме, их использование в исследовательской работе позволяет получать данные о механизме действия ферментов. Ингибиторы в зависимости от механизма торможения ферментативной реакции можно разделить на конкурентные и неконкурентные. Конкурентные ингибиторы представлены соединениями, структура которых сходна со структурой субстрата. Это позволяет им связаться с активным центром фермента, причем степень их сродства к ферменту может быть как выше, так и ниже сродства между ферментом и субстратом. Реакция в присутствии ингибитора протекает следующим образом: 1)Е+S↔ES↔E+P 2)E+I↔EI Как видно из уравнения, часть молекул фермента занята в реакции с ингибитором. Это снижает концентрацию свободного фермента, а следовательно, снижает и скорость ферментативной реакции. Максимальная скорость ферментативной реакции без ингибитора такая же, как и при добавлении малого или большого количества ингибитора. Конкурентные ингибиторы- многие соединения. Некоторые конкурентные ингибиторы образуются в процессе обмена веществ: аналоги аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований. Такие соединения- конкуренты природных субстратов, их называют антиметаболитами. Антиметаболиты тормозят в организме определенные метаболические процессы, в связи с чем их используют в медицинской практике при лечении злокачественных образований. Конкурентное ингибирование могут осуществлять и продукты ферментативной реакции. Например, глюкозо-6-фосфотазу, которая катализирует гидролиз глюкозо-6-фосфата: Глюкозо-6-фосфат+Н2О→Глюкоза+ Н3РО4. Биологический смысл такого ингибирования- регуляция образования глюкозы. Если глюкоза накопилась в достаточном количестве и дальнейшее ее образование нецелесообразно, высокие концентрации глюкозы тормозят ее дальнейшее высвобождение из глюкозо-6-фосфата. Неконкурентные ингибиторы присоединяются к ферменту вне активного центра. В связи с этим избыток субстрата не снимает торможения, а наряду с начальной скоростью реакции снижается и максимальная. Активаторы ферментов- вещества, которые разными путями повышают их способность ускоряют реакцию. 2. Значение эмульгирования жира для переваривания. Эмульгаторы. Физико-химическое свойство, обеспечивающее их способность эмульгировать жиры. Изобразить схему эмульгирования капли жира. Переваривание липидов происходит в 12-перстной кишке, куда поступают липаза (с соком поджелудочной железы) и конъюгированные желчные кисло ты (в составе желчи). С желчью же поступает и неидентифицированное вещество, активирующее и стабилизирующее липазу. Желчные кислоты как амфифильные соединения ориентируются на грани це раздела жир-вода, погружаясь гидрофобной частью молекулы в каплю жира, а гидрофильной оставаясь в водной среде. Это приводит к снижению поверхностного натяжения и к дроблению капель жира, в итоге к увеличению суммарной поверхности жировых капель. На поверхности мельчайших мицелл (диаметр 0.5 мк) сорбируется липаза, гидролизующая эфирные связи в молекуле липидов. В результате триацилглицерид теряет остатки жирных кислот (вначале в α-, а затем в β положении). Высвобождающиеся жирные кислоты усиливают эмульгирование липидов. Всасываться могут негидролизованные жиры, но особенно интенсивно продукты их гидролиза. Около 3/4 липидов всасывается в виде моноацилгли-церидов и в малых количествах нераспавшиеся жиры. Желчные кислоты образуют мицеллы с жирными кислотами и моноацил-глицеридами, что позволяет им проникнуть в клетки слизистой. В толще слизистой желчные кислоты высвобождаются, поступают в портальный кро-воток, с током крови в печень и затем секретируются в желчные капилляры. Это позволяет использовать их повторно. За сутки около 0,3 г желчных кислот, не всасываясь, теряется с калом. Потери восполняются за счет синтеза в печени. Нарушения желчеобразования или поступления желчи в кишечник приво дят к тому, что жиры выделяются в непереваренном или в частично перева ренном виде с калом — стеаторея. В клетках кишечника продукты переваривания жиров вступают в процесс ресинтеза, образуя липиды, свойственные данному организму. Ресинтезиро-ванный жир и отчасти продукты переваривания жира поступают в лимфати ческие капилляры и в небольшом количестве (до 15%) в капилляры портальной системы. Липиды нерастворимы в жидкостях организма, поэтому их транспорт кровью происходит только после включения в состав особых частиц — липопротеинов, где .роль солюбилизатора играют белки. Из четырех типов липопротеинов в кишечнике образуются два: хиломикроны и липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП). Эти образования называют транспортными формами липидов. Детальнее с ними познакомим вас позже. В составе транспортных форм липиды доставляются к органам и тканям. |