|
|
Кафедра биологической химии
Литература
Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. –
С. 70-81.
Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – С. 105-115, 126-128.
Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 134-145.
Задания на самоподготовку по биологической химии.
Задания для самостоятельной работы студентов лечебного и медико-профилактического факультетов.
Тестовые задания по биохимии.
Лекционный материал.
Лабораторная работа. Алейникова Т.В., Рубцова Г.В. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. – М.: Высшая школа, 1988. – Лабораторные работы № 31, 41, 34.
Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. – С. 39-41.
Тема 1.5. ИНГИБИТОРЫ И АКТИВАТОРЫ ФЕРМЕНТОВ.
РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ.
Вопросы для самоподготовки
Какие вещества называются ингибиторами ферментов?
Перечислите виды ингибирования ферментов.
Дайте определение необратимому ингибированию ферментов.
Приведите пример веществ, являющихся необратимыми ингибиторами энзимов.
Приведите примеры применения необратимого ингибирования ферментов в медицине.
Дайте определение обратимому ингибированию ферментов.
Перечислите виды обратимых ингибиторов.
Дайте определение конкурентному ингибированию энзимов.
Приведите примеры веществ, являющихся конкурентными ингибиторами.
Нарисуйте график Михаэлиса-Ментен для конкурентного ингибирования.
Как изменяется константа Михаэлиса и максимальная скорость ферментативной реакции при конкурентном ингибировании? Объясните причину таких изменений.
Нарисуйте график Лайнуивера-Берка для конкурентного ингибирования.
Приведите примеры действия лекарственных веществ как конкурентных ингибиторов.
Дайте характеристику неконкурентным ингибиторам ферментов.
Как изменяется константа Михаэлиса и максимальная скорость ферментативной реакции при неконкурентном ингибировании? Объясните причину таких изменений.
Нарисуйте график Михаэлиса-Ментен для неконкурентного ингибирования.
Нарисуйте график Лайнуивера-Берка для неконкурентного ингибирования.
Приведите примеры веществ, являющихся неконкурентными ингибиторами.
Дайте определение аллостерической регуляции активности ферментов.
Какой уровень структурной организации характерен для аллостерических ферментов?
Объясните механизм регуляции активности ферментов по типу аллостерической модификации.
Обратимо ли действие аллостерических модуляторов?
Какие регуляторные ферменты называются гомотропными?
Нарисуйте схему регуляции активности фермента по принципу прямой положительной связи.
Какие регуляторные ферменты называются гетеротропными?
Нарисуйте схему регуляции активности фермента по принципу обратной отрицательной связи.
Какие регуляторные ферменты называются гомогетеротропными?
Нарисуйте график зависимости между концентраций субстрата и скоростью реакции, катализируемой регуляторным ферментом.
Как называются этапы метаболических путей, катализируемых регуляторными ферментами?
Механизм регуляции активности ферментов по типу химической модификации.
Перечислите соединения, которые могут быть активаторами ферментов.
Назовите возможные механизмы активирующего действия ионов металлов на ферменты.
Механизм активации ферментов частичным протеолизом.
Как называется неактивный предшественник фермента?
Назовите класс (подкласс) ферментов, катализирующих реакцию превращения профермента в фермент.
Приведите примеры ферментов, активация которых идет частичным протеолизом.
Какое биологическое значение имеет биосинтез протеолитических ферментов в виде зимогенов?
Механизм регуляции ферментов путем их фосфорилирования-дефосфорилирования.
Приведите пример регуляции ферментов путем фосфорилирования-дефосфорилирования.
Назовите класс и подкласс фермента, катализирующего реакцию фосфорилирования белка.
Назовите класс и подкласс фермента, катализирующего реакцию дефосфорилирования.
Назовите вещества, к аллостерическим эффектам которых чувствительны протеинкиназы и фосфатазы.
Вопросы, задачи и упражнения для самоконтроля
Определите тип ингибирования, проанализировав приведенные ниже данные зависимости степени ингибирования фермента глутаматдегидрогеназы аспартатом и салицилатом. Требуется учесть, что в обоих случаях активность фермента можно восстановить, удалив ингибитор. Ответьте на вопросы:
1. какое из веществ является конкурентным ингибитором, какие результаты это доказывают?
2. какой метод можно использовать для удаления ингибитора?
Ингибирование аспартатом (концентрация аспартата постоянна)
-
Концентрация субстрата, мМ
|
2,0
|
3,0
|
4,0
|
10,0
|
15,0
|
Степень ингибирования, %
|
37
|
33
|
31
|
28
|
26
|
Ингибирование салицилатом (концентрация салицилата постоянна)
-
Концентрация субстрата, мМ
|
1,5
|
2,0
|
3,0
|
4,0
|
8,0
|
Степень ингибирования, %
|
62
|
60
|
61
|
62
|
63
|
Обратимо ли действие ингибиторов в следующих реакциях? Требуется обосновать ответ, используя данные по инактивации ферментов, приведенные в уравнениях.
а)
СООН СООН
СООН–(СН2)–С–СООН
С Н2 СН2
О
СН2 СН2
  
СHNН2 СН2NH2
глутаматдекарбоксилаза
СООН
б)
Фермент–SH + JCH2COOH Фермент–S–СН2СООН + HJ
активный фермент неактивный фермент
Укажите правильный ответ или ответы. Лекарства – ингибиторы ферментов:
1. являются исключительно необратимыми ингибиторами;
2. часто похожи на промежуточные соединения реакции;
3. могут взаимодействовать с несколькими ферментами;
4. изменяют структуру образованного продукта реакции.
Выберите наиболее полный ответ. Регулировать активность ферментов можно:
1. с помощью аллостерического лиганда;
2. путем фосфорилирования и дефосфорилирования;
3. специфическим гидролизом пептидных связей;
4. изменив конформацию активного центра;
5. с помощью белков-ингибиторов.
Аллостерический фермент:
1. это часто олигомерный белок;
2. имеет каталитические и аллостерические центры, которые всегда локализованы в разных протомерах;
3. аллостерическим эффектором для него может быть субстрат;
4. аллостерическим эффектором может быть конечный продукт метаболического пути;
5. присоединяет эффектор и при этом изменяется конформация всех протомеров.
Неактивная форма фермента пепсина – одна полипептидная цепь – имеет молекулярную массу 42000 Д. После добавления к раствору этого белка HCl молекулярная масса белка уменьшилась до 25000 Д и фермент стал активным. Выберите возможные причины активации фермента:
1. изменение рН;
2. отщепление субъединиц;
3. фосфорилирование;
4. изменение первичной структуры;
5. метилирование.
Модуляторами регуляторного фермента могут быть молекулы субстрата и молекулы продукта реакции, катализируемой ферментом. Как изменяется скорость реакции, катализируемой регуляторными ферментами, под влиянием субстрата и под влиянием продукта реакции? Какое биологическое значение имеет каждый из этих типов модуляции?
Литература
Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. –
С. 78-81, 84-89.
Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – С. 115-124, 128-133.
Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 145-158.
Задания на самоподготовку по биологической химии.
Задания для самостоятельной работы студентов лечебного и медико-профилактического факультетов.
Тестовые задания по биохимии.
Лекционный материал.
Лабораторная работа. Алейникова Т.В., Рубцова Г.В. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. – М.: Высшая школа, 1988. – Лабораторные работы № 45, 82.
Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. – С. 49.
ВОПРОСЫ К ИТОГОВОМУ ЗАНЯТИЮ.
ХИМИЯ БЕЛКОВ. ФЕРМЕНТЫ.
Первичная структура белков (определение, связи, стабилизирующие первичную структуру, свойства).
Вторичная структура белков (определение, связи, стабилизирующие вторичную структуру, виды).
Третичная структура белков (определение, связи, стабилизирующие третичную структуру).
Четвертичная структура белков (определение, связи, стабилизирующие четвертичную структуру).
Протомер (определение, пример).
Субъединица (определение, пример). Строение молекулы гемоглобина.
Изоэлектрическое состояние белковой молекулы (определение, свойства белков в изоэлектрической точке).
Напишите структурную формулу трипептида, состоящего из ВАЛ, ЦИС и ФЕН.
Напишите структурную формулу трипептида, состоящего из АЛА, ГИС и ТИР.
Напишите структурную формулу трипептида «глицил-серил-триптофан».
Напишите структурную формулу трипептида «лейцил-метионил-цистеин».
Классификация белков (по строению, функциям, примеры).
Денатурация белков (виды, факторы, вызывающие денатурацию).
Применение обратимой и необратимой денатурации в медицине.
Назовите признаки, отличающие биологические катализаторы от неорганических.
Укажите, в чем сходство биологических и неорганических катализаторов.
Дайте определение понятиям: кооперативность действия ферментов, компартментализация.
Дайте определение активного центра фермента. Какие функциональные группы и радикалы наиболее часто входят в состав активного центра?
Кофакторы ферментов и их роль в катализе.
Структура сложных ферментов.
Дайте определение специфичности ферментов. Виды специфичности.
Дайте определение абсолютной специфичности ферментов. Приведите пример.
Дайте определение относительной специфичности ферментов. Приведите пример.
Дайте определение стереохимической специфичности ферментов. Приведите пример.
Активность фермента. Единицы измерения активности ферментов.
Перечислите факторы, от которых зависит скорость ферментативной реакции.
Дайте определение оптимальному значению рН фермента.
Нарисуйте график зависимости скорости ферментативной реакции от рН среды.
Дайте определение термолабильности ферментов. Температурный оптимум действия ферментов.
Нарисуйте график зависимости скорости ферментативной реакции от температуры.
Константа Михаэлиса (определение, значение). На графике определите Кm (укажите, какое свойство фермента характеризует Km).
Регуляторные ферменты. Особенности структуры, кинетика реакций, катализируемых регуляторными ферментами. Биологическое значение.
Нарисуйте график зависимости скорости реакции от концентрации субстрата для регуляторного фермента.
Назовите виды ингибирования ферментов. Приведите пример необратимого ингибирования.
Назовите типы обратимого ингибирования. Приведите пример.
Конкурентное ингибирование. Основные признаки конкурентного ингибитора. Выявление типа ингибирования с помощью графиков Михаэлиса-Ментен и Лайнуивера-Берка.
Неконкурентное ингибирование. Основные признаки этого типа ингибирования, выявление с помощью графиков Михаэлиса-Ментен и Лайнуивера-Берка.
Аллостерическая регуляция активности ферментов. Физиологическое значение регуляции активности ферментов.
Объясните регуляцию ферментов путем ковалентной модификации. Приведите пример.
В чем заключается механизм активации ферментов с помощью металлов?
Гомотропная регуляция активности ферментов. Приведите пример.
Гетеротропная регуляция активности ферментов. Приведите пример.
Изоферменты (особенности строения, локализация, функции). Приведите примеры.
Назовите три уровня организации мультиферментных систем. Приведите примеры.
Раздел II. БИОЭНЕРГЕТИКА.
Процессы окисления в организме имеют два основных назначения: обеспечить энергией все нуждающиеся в ней формы жизнедеятельности и превратить вещества пищи в компоненты клетки. Энергетические потребности клеток животных и человека удовлетворяются за счет энергии, освобождающейся при окислении различных органических соединений с участием молекулярного кислорода. Большая часть энергии, освобождающаяся при окислительных процессах, аккумулируется в макроэргических связях АТФ, химическая энергия, выделяющаяся при гидролизе АТФ, трансформируется во все другие виды энергии и используется для осуществления механической работы, биосинтетических процессов, возбуждения электрических потенциалов, переноса веществ через биологические мембраны.
Нарушение процессов энергообеспечения клеток лежит в основе развития многих патологических процессов (ишемия миокарда и головного мозга, вирусных инфекций, заболеваний, вызываемых поступлением в организм токсических веществ), поэтому целью применения лекарственных препаратов в ряде случаев является улучшение энергообеспечения как здоровых клеток, так и пораженных патологическим процессом.
ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ: использовать знания о молекулярных механизмах тканевого дыхания, основных путях образования субстратов дыхания и механизмах синтеза макроэргических соединений для объяснения физиологии дыхания, его связи с питанием, анализа патологических состояний, возникающих при различных типах гипоксий.
ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ РАЗДЕЛА:
усвоить структуру и функцию окислительно-восстановительных ферментов;
организацию работы дыхательной цепи;
принцип аккумулирования энергии окислительно-восстановительных процессов;
принцип регуляции окислительного фосфорилирования;
причины и механизм нарушения окислительного фосфорилирования.
Тема 2.1. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ.
Вопросы для самоподготовки
Назовите источник энергии, обеспечивающий биологическую работу для гетеротрофных и аутотрофных организмов.
Дайте определение понятию «биологическое окисление».
Перечислите продукты, сходные в процессах горения и биологического окисления.
Назовите принципиальные различия, по которым отличаются биологическое окисление и горение.
Назовите основную роль биологического окисления.
Назовите вспомогательные реакции биологического окисления.
Какой биохимический процесс называется субстратным окислением?
Каково биологическое значение субстратного окисления для клетки?
Какой биохимический процесс называется «тканевым дыханием»? В какой органелле клетки он происходит?
Что представляет собой дыхательная цепь? Нарисуйте ее схему.
Назовите основные участки, составляющие дыхательную цепь.
Назовите витамины, необходимые для синтеза небелковых частей ферментов дыхательной цепи.
Перечислите коферменты, принимающие участие в тканевом дыхании.
Напишите формулу НАД и дайте полное название этого кофермента.
Напишите процесс переноса электронов и протонов при помощи НАД.
Напишите формулу ФАД и дайте полное название этой простетической группы.
Напишите процесс переноса электронов и протонов при помощи ФАД.
Какое участие в окислении субстратов принимают убихиноны?
Напишите процесс переноса электронов и протонов при помощи убихинона.
Назовите составные части цитохромов. Объясните их роль в тканевом дыхании.
Как называет комплекс цитохромов а и а3?
Напишите уравнение переноса электронов с участием цитохромоксидазы.
Какое вещество является окончательным акцептором электронов в дыхательной цепи?
Назовите конечные продукты тканевого дыхания.
В каком случае при тканевом дыхании возможно образование перекиси водорода и каким образом организм обезвреживает ее?
Чем обусловлена и как регулируется в клетке строго определенная последовательность переноса электронов по дыхательной цепи?
Как меняется окислительно-восстановительный потенциал редокс-пар при переходе от субстрата к кислороду?
Чему равна общая разность окислительно-восстановительных потенциалов между НАДН и О2 и, соответственно ей, разность свободной энергии?
На синтез скольких молекул АТФ хватает энергии, выделяющейся при переносе пары электронов по дыхательной цепи? Сколько АТФ синтезируется в действительности?
Какие связи называются макроэргическими?
Перечислите известные Вам макроэргические соединения.
Напишите структурную формулу АТФ.
Какие виды фосфорилирования есть в организме?
Дайте определение окислительному фосфорилированию.
Дайте определение субстратному фосфорилированию.
В какие виды энергии может превращаться энергия гидролиза АТФ?
Что называется коэффициентом фосфорилирования?
Назовите участки дыхательной цепи, где перенос электронов сопряжен с синтезом АТФ.
Чему равен коэффициент фосфорилирования, если окисление субстрата начинается с НАД-зависимой дегидрогеназы?
Чему равен коэффициент фосфорилирования, если окисление начинается с ФАД-зависимой дегидрогеназы?
Механизм сопряжения окисления с фосфорилированием.
Дайте определение понятию «свободное окисление».
Каков механизм действия разобщителей тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования?
Назовите вещества, которые являются разобщителями тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования.
Перечислите основные причины нарушения тканевого дыхания.
Назовите вещества, которые являются ингибиторами ферментов тканевого дыхания.
Вопросы, задачи и упражнения для самоконтроля
Последовательность реакций в цепи переноса электронов (ЦПЭ) определяется:
строением окисляемого субстрата;
величинами окислительно-восстановительных потенциалов компонентов ЦПЭ;
локализацией ферментов в митохондриальной мембране;
прочностью связи апоферментов с коферментами;
наличием АТФ-синтетазы в мембране митохондрий.
Подберите к каждому ферменту ЦПЭ соответствующий кофермент:
НАДН-дегидрогеназа;
QH2-дегидрогеназа;
цитохромоксидаза;
сукцинатдегидрогеназа.
|
а) ФАД;
б) гем;
в) ФМН;
г) гем, Cu2+.
|
Укажите правильный порядок этапов превращения энергии в организме человека при синтезе АТФ путем окислительного фосфорилирования.
энергия химических связей веществ, поступающих с пищей;
энергия электронов в восстановленных коферментах НАДН и ФАДН2;
энергия электронов, проходящих через компоненты ЦПЭ;
энергия протонного электрохимического потенциала на внутренней мембране митохондрий.
Оцените энергетический эффект окисления малата и сукцината:
определите различия в окислении этих субстратов, используя схему ЦПЭ;
выпишите названия ферментов, обеспечивающих сопряжение дыхания с синтезом АТФ;
определите количество этапов сопряжения для каждого субстрата и сравните величины Р/О для них.
Выберите вещества, которые могут уменьшать коэффициент Р/О:
малат;
2,4-динитрофенол;
сукцинат;
цитрат;
жирные кислоты.
Выберите из перечисленных веществ разобщители дыхания и фосфорилирования:
стеариновая кислота;
норадреналин;
тироксин;
аминобарбитал;
ротенон.
Литература
Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. –
С. 199-212, 222-231.
Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – С. 280-298.
Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 305-318.
Задания на самоподготовку по биологической химии.
Задания для самостоятельной работы студентов лечебного и медико-профилактического факультетов.
Тестовые задания по биохимии.
Лекционный материал.
Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. – С. 111-129.
Лабораторная работа:
Качественная реакция на каталазу
Ход исследования. Действие каталазы крови (вместо крови можно использовать слюну, которая содержит небольшое количество каталазы). В две пробирки берут по 1 мл воды, добавляют по 2 капли крови и одну пробирку кипятят 2-3 минуты для начала инактивации ферментов. После охлаждения в обе пробирки добавляют 5-10 капель перекиси водорода, встряхивают и наблюдают за выделением пузырьков кислорода. При встряхивании кипяченой пробы выделения пузырьков не происходит.
Раздел III. ОБМЕН УГЛЕВОДОВ.
Углеводы синтезируются содержащими хлорофилл клетками в процессе поглощения ими солнечной электромагнитной энергии. В ходе метаболизма углеводов в растениях и микроорганизмах образуются жирные кислоты, аминокислоты, пурины, пиримидины, витамины, которые служат питательными веществами для человека и животных. Получая с пищей небольшие количества аминокислот, липидов, витаминов и минеральных веществ, животные и человек способны усвоить большие количества углеводов, которые могут депонироваться. Углеводы служат источником энергии для всех тканей и единственным источником энергии для ткани мозга. Нарушение обмена углеводов играет важную роль в механизме развития многих тяжелых заболеваний (сахарного диабета, злокачественных опухолей, гликогенозов).
ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ РАЗДЕЛА: уметь применять знания о функциях углеводов, об их синтезе, катаболизме, о взаимосвязи этих процессов и механизмах регуляции для объяснений нарушений обмена при патологии.
ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ РАЗДЕЛА:
усвоить взаимосвязь между процессами распада углеводов и энергообеспечением организма;
знать особенности обмена углеводов в различных органах – печени, мышцах, мозге, жирорастворимой ткани, эритроцитах;
усвоить представления о субстратных и гормональных механизмах регуляции обмена углеводов;
знать причины нарушений обмена углеводов при сахарном диабете, злокачественных опухолях, инфаркте миокарда, гликогенозах.
|
|
|
Скачать 1.43 Mb.