Ы Строение, свойства и функции белков. Ферменты. Энергетический обмен

• Название: Ы Строение, свойства и функции белков. Ферменты. Энергетический обмен
• Анкор: khimia.docx
• Дата: 25.01.2018
• Размер: 86.51 Kb.
• Имя файла: khimia.docx
• Тип: Документы; #14887
• страница: 3 из 4

вопрос 6. биологическая роль ферментов.

ускоряет реакции в клетках,ферменты катализируют 2тыс-3тыс реакций обмена,есть так же вовлеченные в передачу сигнала ,процессе дыхания,мышечного сокращения,свертываемость крови,транспорт веществ,обезвреживание токсичных и чужеродных

соединений,нейротрансмиссия.

структурно-функциональная организация.активный центр фермента,его участки

фермент-органическое соединение белковой природы,выполняющая роль катализатора.

активный центр-участок,расположенный в узком гидрофобном углублении поверхности молекулы фермента,участвующий в катализе,на нем протекают хим.реакции.

участки:1)каталитический2)суьстратсвзывающий-этоучасток,отвечающий за специфический комплимент связывания субстрата и образования комплекса фермент-субстрат.

3)часто входит участок для связывания кофактора

Кофакторы и апоферменты , витоминные и невитоминные коферменты

Кофакторы - низкомолекулярные соединения которые требуются для активации ферментов( котолитически активный комплекс фермент, фермент - кофактор - холофермент)

Апофермент-отделение кофакторов обычно связанных и нековаленнтными связями с белком.

Коферменты - это органические вещества, предшественниками которых были витамины ( НАД, НСКоА, Н4 - фалат - непрочно связанных с белком и востанавливают их исходные культуры может катализировать уже другим ферментом)
Вопрос 7. Различие и сходство неорганических и органических котализаторов причины зависимости активности ферментов от температуры и рН среды.

Сходство и неорганич и органич кат увеличиваю скорость реакции. Неизменяют состояние равновесия химической реакции. Повышает скорость реакции, понижая энергию активации.

Различие. Орг отличаются от неорганических высокой эфферентностью действия (скор ферментотивной реакции больше в 10 в 6 и 10 в 12 раз чем неферментативных) высокой специфичностью действия( способность выбирать определенный субстрат и катализировать специфические реакцию) мягкими условиями протекания ферментотивных реакций.(температуры 37 С и нормальное отмосферное давление, рН ближе к нейтральной. способность к регуляции)

Субстратная специфичность ферментов. Теории обясняющии специфичность ферментов.

Большенство ферментов высокоспецифичны как в природе так и в превращении субстратов. Спец к субстрату обуслоленна комплементарностью структуры субстрат связывающего центра фермента в структуре.

Специфичность - важное св-во ферментов, определяющая био значимость этих молекул.

Субстратная специфичность это способность каждого фермента взаимодействовать лишь с одним определенными субстратоми. Бывают обсалютная субстратная спец - это активный центр комплементарен только одному в живых организмах МАЛО. Пример: Уреаза катализирует гидролиз мочевины до диоксида углерода и амиака. Групповая субстратная специфичность - большенство ферментов катализируют однотипные реакции с небольшим количеством структурных похожих реакция. Стерео спец. - при наличии у субстратов несколько стерео изомеров фермент проявляет обсолютную специфичность одного из них( стерео спец к дисахарам L-аминокислотам к цис-трансизомеров к альфа и бетта гликозидным свзям)

Вопрос 8. Механизм ферментотивного катализа. Энергия активации, энерг барьеры реакции. Стадии ферментотивного катализа. Активность фермента и единицы измерения активности фермента.

Ферментативная реакция это многостадийный процесс, при этом на первой стадии устонавливается индуцированная комплементарное соответствие между ферментом и субстратом и образуется фермент-субстратный комплекс.

-"ключ -замок"-после взаимодействия субстрата (ключ) с активным центром (замок) происходит химическое превращение субстрата в продукт.

-стадии :

1сближение и ориентация субстрата относительнно активного центра фермента

2 образование фермент -субстратного комлекса в результате индуцированного соответствия

3 деформация субстрата и образ нестобильного комплекса фермент-продукт.(ЕР)

4 распад коплекса ЕР с высвобождением продктов реакции с сек центра фермента и освобождение фермента

Энергетическая активность - дополнительное кол-во кинетической энергии, необходимое молекулам вещества, чтобы они вступили в реакцию.

-Активность фермента определяется по скорости реакции, катализируемого фермента, при стандартных условия измерения(определенный буфер его концентрация, ионная сила и тмпература, рН.) в присутствии насыщающих концентрации субстрата и кофермента.

единицы измерения активности ферментов:

-Условные единицы активности - линейная зависимость скорости ферментотивной реакции от кол-ва фермента.

-1а стандартная единица активности - кол-во фермента, которое катализирует превращение 1мкМоль вещ-ва за 1-у минуту.

- удельная активность равна числу единиц активного фермента в образце, деленому на массу ферм. В этом образце.

- молекулярная активность равна числу единиц активного фер., деленому на кол-во фермента, выраженного в мк Молль.

активность зависит от: концентрации фермента, субстрата, кофактора; темпер, рН, присутствие ингибиторов.
9. Регуляция активности ферментов. Направления, уровни регуляции, л^ ' биологическое значение. Механизмы регуляции: ковалентная ^vмодификация структуры, аллостерическая регуляция.

В. Молекулярные механизмы

ФЕРМЕНТАТИВНОГО КАТАЛИЗА

МехаНИЗМЫ фермеЩТИВНОго катализа определяются ролью функциональных групп активного центра фермента в химической реакции превращения субстрата в продукт. Выделяют 2 основных механизма ферментативного катализа: кислотно-основной катализ и ковалентный катализ.

1. Кислотно-основной катализ

Концепция кислотно-основного катализа объясняет ферментативную активность участием в химической реакции кислотных групп (доноры протонов) и/или основных групп (акцепторы протонов). Кислотно-основной катализ — часто встречающееся явление. Аминокислотные остатки, входящие в состав активного центра, имеют функциональные группы, проявляющие свойства как кислот, так и оснований.

К аминокислотам, участвующим в кислотно-основном катализе, в первую очередь относят Цис, Тир, Сер, Лиз, Глу, Асп и Гис. Радикалы этих аминокислот в протоиированной форме — кислоты (доноры протона), в депротонированной — основания (акцепторы протона). Благодаря этому свойству функциональных групп активного центра ферменты становятся уникальными биологическими катализаторами, в отличие от небиологических катализаторов, способных проявлять либо кислотные, либо основные свойства.

Примером кислотно-основного катализа, Iкотором кофакторами являются ионы Zn²⁺, а ш

качестве кофермента используется молекул* NAD⁺, можно привести фермент алкогольдеги*] рогеназу печени, катализирующую реакции) окисления спирта (рис. 2-13):I

С₂Н₅ОН + NAD* ->CHj-COH + NADH + Н*. I

2. Ковалентный катализ

Ковалентный катализ основан на атаке нук-| леофильных (отрицательно заряженных) или электрофильных (положительно заряженных! групп активного центра фермента молекулами субстрата с формированием ковалентной связи между субстратом и коферментом или функциональной группой аминокислотного остатка (как правило, одной) активного центра фермента.

Действие сериновых протеаз, таких как трипсин, химотрипсин и тромбин, — пример механизма ковалентного катализа, когда ковалентная связь образуется между субстратом и аминокислотным остатком серина активного центра фермента. Термин «сериновые протеазы» связан с тем, что аминокислотный остаток серина входит в состав активного центра всех этих ферментов и участвует непосредственно в катализе. Рассмотрим механизм ковалентного катализа на примере хемомотрипсина, осуществляющего гидролиз пептидных связей при переваривании белков в двенадцатиперстной кишке (см. раздел 9). Субстратами химотрипсина служат пептиды, содержащие аминокислоты с ароматическими и циклическимиаирофобными радикалами (Фен, Тир, Три), что вызывает на участие гидрофобных сил в формировании фермент-субстратного комплекса. Механизм ковалентного катализа химотрипсина рассмотрен на рис. 2-14.

Радикалы Асп_|02, Гис₅₇ и Сер₁₉₅ участвуют в акте катализа. Вследствие нуклеоофильной атаки пептидной связи субстрата происходит разрыв этой связи с образованием •ковалентно-модифицированного серина — ацил-трипсина?.
10. Регуляция активности ферментов. Механизмы конкурентного и неконкурентного ингибирования ферментов. Токсические вещества и лекарственные препараты как ингибиторы ферментов (примеры).

биологическая роль ферментов.

ускоряет реакции в клетках,ферменты катализируют 2тыс-3тыс реакций обмена,есть так же вовлеченные в передачу сигнала ,процессе дыхания,мышечного сокращения,свертываемость крови,транспорт веществ,обезвреживание токсичных и чужеродных

соединений,нейротрансмиссия.

структурно-функциональная организация.активный центр фермента,его участки

фермент-органическое соединение белковой природы,выполняющая роль катализатора.

активный центр-участок,расположенный в узком гидрофобном углублении поверхности молекулы фермента,участвующий в катализе,на нем протекают хим.реакции.

участки:1)каталитический2)суьстратсвзывающий-этоучасток,отвечающий за специфический комплимент связывания субстрата и образования комплекса фермент-субстрат.

3)часто входит участок для связывания кофактора

Кофакторы и апоферменты , витоминные и невитоминные коферменты

Кофакторы - низкомолекулярные соединения которые требуются для активации ферментов( котолитически активный комплекс фермент, фермент - кофактор - холофермент)

Апофермент-отделение кофакторов обычно связанных и нековаленнтными связями с белком.

Коферменты - это органические вещества, предшественниками которых были витамины ( НАД, НСКоА, Н4 - фалат - непрочно связанных с белком и востанавливают их исходные культуры может катализировать уже другим ферментом)
11. Номенклатура и классификация ферментов, связь с типом катализируемой реакции. Понятие об изоферментах, их биологическая роль. Энзимодиагностика.

А. Эшимодиагностика

Энзимодиагностика заключается в постановке диагноза заболевания (или синдрома) на основе определения активности ферментов в биологических жидкостях человека. Принципы эн-зимодиагностики основаны на следующих позициях:

• при повреждении клеток в крови или других биологических жидкостях (например, в моче) увеличивается концентрация внутриклеточных ферментов повреждённых клеток;

• количество высвобождаемого фермента достаточно для его обнаружения;

• активность ферментов в биологических жидкостях, обнаруживаемых при повреждении клеток, стабильна в течение достаточно длительного времени и отличается от нормальных значений;

• ряд ферментов имеет преимущественную или абсолютную локализацию в определённых органах (органоспецифичность);

• существуют различия во внутриклеточной локализации ряда ферментов.

I. Причины, приводящие к увеличению количества ферментов в крови

Ферменты плазмы крови можно разделить на 2 группы. Первая, относительно небольшая группа ферментов активно секретируется в плазму крови определёнными органами. Например, печень синтезирует неактивные предшественники ферментов свёртывающей системы крови. Ко второй относят большую группу ферментов, высвобождающихся из клеток во время их

• Появление в эволюции различных изоформ ЛДГ обусловлено особенностями окислительного метаболизма тканей. Изоферменты ЛДГ₄ и ЛДГ₅ (М-типы ЛДГ) работают эффективно в анаэробных условиях, ЛДГ, ■ ЛДГ₂ (Н-типы) — в аэробных, когда пируват быстро окисляется до С0₂ и Н₂0, а не восссстанавливается до молочной кислоты.

•При ряде заболеваний исследуют активность ДДГ в плазме крови. В норме активность ДДГ составляет_120^520 ЕД/л. Повышение активности наблюдают при острых поражениях сердца, печени, почек, а также при гемолитических анемиях. Однако это указывает на повреждение лишь мной из перечисленных тканей.

• Для постановки диагноза необходимо исследование изоформ ЛДГ в плазме крови .

В ней представлены электрофореграммы плазмы крови здорового человека, больного инфарктом миокарда и больного гепатитом. Выявление в плазме крови тканеспецифичес-ких изоформ ЛДГ используют в качестве диагностического теста повреждения данной ткани. Изоформы креатинкиназы. Креатинкиназа

(КК) катализирует реакцию образования креатинфосфата: Молекула КК — димер, состоящий из субъединиц двух типов: М (от англ. muscle — мышца) и В (от англ. brain — мозг). Из этих субъединиц образуются 3 изофермента — ВВ, MB, MM. Изофермент ВВ находится преимущественно в головном мозге, ММ — в скелетных мышцах и MB — в сердечной мышце. Изоформы КК имеют разную электрофоретическую подвижность .

Активность КК в норме не должна превышать 90 МЕ/л. Определение активности КК в плазме крови имеет диагностическое значение при инфаркте миокарда (происходит повышение уровня МВ-изоформы). Количество изоформы ММ может повышаться при травмах и повреждениях скелетных мышц. Изоформа ВВ не может проникнуть через гематоэнцефалический барьер, поэтому в крови практически не определяется даже при инсультах и диагностического значения не имеет.

3. Энзимодиагностика при инфаркте миокарда

Примерно 30% больных инфарктом миокарда имеют атипичную клиническую картину этого заболевания. Поэтому необходимо проводить дополнительные методы исследования для подтверждения повреждения сердечной мышцы.

При инфаркте миокарда наблюдают достоверные изменения в крови активности ферментов КК, ЛДГ и аспартатаминотрансферазы ACT, которые зависят от времени, прошедшего от начала развития инфаркта и от зоны тканевого повреждения., Обнаружение повышенной активности КК н плазме крови — основной энзимодиагностический критерий инфаркта миокарда. Если у пациента с загрудинными болями не обнаружено изменения в активности КК, диагноз инфаркт I миокарда маловероятен.

Дополнительным подтверждением диагноз;» инфаркта миокарда служит обнаружение активностей ферментов ACT и ЛДГ в крови больных,I Динамика изменений этих активностей также представлена на этом рисунке. Активность АС I и норме составляет 5-40 МЕ/л. При инфаркте миокарда активность ACT и ЛДГ повышается через 4-6 ….
Вопрос 12.Понятие о биологическом окислении и его значении для организма.Катаболизм энергитических субстратов.

Биологическое окисление- совокупность окислительных процессов в живом организме, протекающих с обязательным участием кислорода. Синоним- ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ. Окисленние одного в-ва невозможно без восстановления другого в-ва.Часть окисл-восст. Процессов относиться к биологическому окислению.
Вопрос 13.Ацетил-КоА как центральный метаболит обмена в-в.Его пути образования и использования….

1) Пируват с ТДФ в составе Е1 и подвергается декарбокселированию, значит гидроксиэтил - ТДФ + СО2.

2) Дигидролипоилтрансацицилаза (Е2) катализирует перенос ат Н и ацильной группы от ТДФ на окислительную форму липоилмезиновых групп с обр ацетилтиоэфира липоевой кислоты.

3) КоА+ацетильные производные Е2, Ацетил Коа + липоильный остаток, простетическая группа Е2.

4) Дигидролипоилдегидрогеназа (Е3) катализирует перенос ат. Н от восстановл липольных групп на FAД - простетическую группу фермента Е3.

5) FAДН2 передает Н на NAД с образованиемNaДН.
Вопрос 14 Регуляция ЦТК и его взаимная связь с тк дыханием.

-В большинстве тк, где главная функция общего пути катаболизма обеспечивается кл.энергией, важную роль в регуляции играет дыхательный контроль.

-Увелю скорости утилизации АТФ для совершенно различных типов работы, увеличивает к-цию АДФ, что ускоряет окисление NAДН в ЦПЭ и в итоге повышается скорость реакции катализируемых NАД - зависимой дпегидрогеназой...........
15.Реакции дегидрирования цикла трикарбоновых кислот: Их биологическое значение, регуляция. Взаимосвязь цикла трикарбоновых кислот с тканевым дыханием. *

Дегидрирование сукцинита

Образовавшийся на предыдущем этапе сукцинат превращается в фумарат под действием сукцинатдегидрогеназы (см. рис. 6-24). Этот фермент — флавопротеин, молекула которого содержит прочно связанный кофермент FAD.

Сукцинат дегидрогеназа прочно связана с внутренней митохондриальной мембраной. Она состоит из 2 субъединиц, одна из которых связана с FAD. Кроме того, обе субъединицы содержат железо-серные центры; одна — Fe₂S₂, a другая — Fe₄S₄. В железо-серных центрах атомы железа меняют свою валентность, участвуя в транспорте электронов.

Дегидрирование малата

В заключительной стадии цитратного цикла малат дегидрируется с образованием оксалоацетата (см. рис. 6-24). Реакцию катализирует NAD-зависимая малатдегидрогеназа, содержащаяся в матриксе митохондрий.

Равновесие малатдегидрогеназной реакции сильно сдвинуто влево. Тем не менее, в интактных клетках эта реакция идёт слева направо потому что продукт реакции, оксалоацетат активно используется в цитратсинтазной реакции.
вопрос 17.тканевое дыхание.локализация,химическа сущность,биологическое значение.

тканевое дыхание-окисление органических в-в в организме кислорода с образоваем воды и углекислого газа

-локализация-в митохондриях

-химическая сущность:тканевое дыхание включает:

а)отнятие водорода от субстрата(дегидрирование)

б)многоэтапный процесс переноса электронов на кислород:перенос электронов сопровождается уменьшением свободной энергии,часть этой энергии рассеивается в виде тепла,а около 40% на синтез АТФ.

Дыхательная цепь:

каждое звено специфично в отношении донора и акцептора электронов

-на 1-ом этапе дегидрогеназы катализир.отщепление водорода от различных субстратов

-если субстратом служит :альфагидрокислоты малат,изоцитрат,тригидроксибутират,водород переноситься на НАД+(образовавшийся НАД Н в дыхательной цепи окисляется НАД Н дегидрогеназой)

Если субстратом служит :сукцинат,глицерол-3-фосфат ,акцептором Н служат ФАД зависимые дегидрогеназы(от НАД Н и ФАД Н2 электроны и протоны ,передаються на убихинон далее через цепь цитохромов к молекулярному кислороду)