билеты. Комплементарность взаимодействия молекул белка с лигандом. Обратимость связывания. Основы функционирования белков
 Скачать 488.86 Kb.
|
|
4.РЕГУЛЯЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕТАБОЛИЗМА, РОЛЬ ИНСУЛИНА И КОНТРИНСУЛЯРНЫХ ГОРМОНОВ В ОБЕСПЕЧЕНИИ ГОМЕОСТАЗА. ИНСУЛИН – гормон, синтезирующийся в β-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы, представляет собой белок, состоящий из 51 аминокислотного остатка. Первичная структура инсулина представлена двумя полипептидными цепями А (21 ак) и В (30 ак), соединѐнных между собой двумя дисульфидными мостиками. Инсулин образуется в виде предшественника – препроинсулина, от которого сразу после синтеза отщепляется N-концевой сигнальный L-пептид из 24 аминокислот, и получается прогормон – проинсулин. В молекуле проинсулина можно выделить три участка – А-цепь, В-цепь и С-пептид (англ. connecting – связующий). В аппарате Гольджи проинсулин находится в секреторных гранулах вместе с ферментами, необходимыми для «созревания» гормона. По мере перемещения гранул к плазматической мембране образуются дисульфидные мостики, вырезается связующий С-пептид (33 аминокислоты) и формируется готовая молекула инсулина. РЕГУЛЯЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕТАБОЛИЗМА Углеводов (гипогликемическое действие) увеличивает проницаемость мембран мышечной и жировой тканей для глюкозы; стимулирует синтез гликогена за счет активации синтазы и инактивации фосфорилазы; усиливает процессы окисления глюкозы за счет активации ферментов пентозофосфатного цикла; инактивирует гликонеогенез. Липидов активирует депонирование нейтрального жира; -окисления жирных кислот; увеличивает скорость синтеза жирных кислот за счет активации жирнокислотной синтетазы; активирует синтез жиров из глюкозы; увеличивает синтез холестерола за счет активации ГМГ-SkoA-редуктазы; снижает мобилизацию нейтрального жира за счет ингибирования триглицеридлипазы; стимулирует образование ацетил-КоА. Белков повышает проницаемость клеточных мембран для аминокислот; активирует ферменты белоксинтезирующей системы. РОЛЬ ИНСУЛИНА И КОНТРИНСУЛЯРНЫХ ГОРМОНОВ В ОБЕСПЕЧЕНИИ ГОМЕОСТАЗА. Контринсулярные гормоны – гормоны, которые по своим биологическим эффектам являются антагонистами инсулина. К ним относятся адреналин, глюкокортикоиды, глюкагон, соматотропин, тироксин и трийодтиронин. Роль адреналина в регуляции обмена: Углеводов (гипергликемическое действие) стимулирует распад гликогена за счет активации фосфорилазы и инактивации синтазы. Липидов усиливает мобилизацию нейтрального жира за счет активации триглицеридлипазы; -окисления жирных кислот; снижает скорость синтеза жирных кислот; снижает синтез холестерола за счет инактивации ГМГ-SkoA-редуктазы. Роль глюкокортикоидов в регуляции обмена: Углеводов (гипергликемическое действие) повышают концентрацию глюкозы в крови за счет стимуляции глюконеогенеза в печени; уменьшают потребление глюкозы внутренними органами (кроме головного мозга); усиливают синтез гликогена (активируют синтазу). Липидов усиливают липолиз в области нижних и верхних конечностей; усиливают липогенез в других частях тела (туловище и лицо); снижают синтез холестерола за счет понижения активности ГМГ-SkoA-редуктазы. Белков в мышцах, лимфоидной и жировой ткани, коже и костях тормозят синтез белков и нуклеиновых кислот и стимулируют распад белков и РНК; в печени кортизол оказывает анаболический эффект (в основном стимулирует синтез ферментов). Роль глюкагона в регуляции обмена: Углеводов (гипергликемическое действие) стимулирует распад гликогена за счет активации фосфорилазы и инактивации синтазы; Липидов усиливает мобилизацию нейтрального жира за счет активации триглицеридлипазы; -окисления жирных кислот; снижает скорость синтеза жирных кислот; снижает синтез холестерола за счет инактивации ГМГ-SkoA-редуктазы. Роль соматотропина в регуляции обмена: Углеводов (гипергликемическое действие) снижает чувствительность к инсулину; подавляет переход глюкозы в периферические ткани; стимулирует глюконеогенез в печени; в печени повышает запасы гликогена; в мышцах подавляет гликолиз и стимулирует синтез гликогена у детей стимулирует образование хондроитинсульфата в костной ткани. Липидов активирует липолиз; вызывает накопление жирных кислот в крови и, при недостатке инсулина, кетогенез. Белков вызывает положительный азотистый баланс; повышает транспорт аминокислот в печень, мышечную, хрящевую и костную ткани; активирует все стадии биосинтеза белка, особенно интенсивно в детском и подростковом возрасте. Билет 14 (18, 100, 156) 1. МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ БЕЛКОВ. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ БЕЛКОВОГО СОСТАВА ОРГАНОВ. ИЗМЕНЕНИЯ БЕЛКОВОГО СОСТАВА ОРГАНОВ В ОНТОГЕНЕЗЕ И ПРИ БОЛЕЗНЯХ. МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ БЕЛКОВ Прямые (основаны на цветных реакциях или физико-химических свойствах белка): 1. Гравиметрические (основаны на точном измерении массы вещества); 2. Колориметрические (основаны на цветных реакциях белков): биуретовый метод (основан на образовании в щелочной среде окрашенного в фиолетовый цвет комплекса ионов двухвалентной меди с пептидными связями молекулы белка); метод Лоури (основан на образовании окрашенных продуктов ароматических аминокислот и цистеина с реактивом Фолина в сочетании с биуретовой реакцией на пептидные связи); метод Брэдфорда (основан на связывании с белками красителя кумасси синего, спектр поглощения которого при этом не меняется). 3. Оптические (основаны на оптических свойствах белков): спектрофотометрические (оценивают интенсивность поглощения белками УФ лучей в диапазоне около 200 нм и 260 нм. Степень УФЛ – поглощения пропорциональна концентрации белка); рефрактометрические (основаны на способности растворов белков преломлять свет пропорционально их концентрации); нефелометрические (основаны на способности растворов белков рассеивать свет пропорционально их концентрации); поляриметрические (основаны на способности растворов белков вращать плоскость поляризованного света пропорционально их концентрации). Непрямые (определяют содержание азота в пробе с последующим расчетом количества белка). Определение основано на том, что содержание азота в большинстве белков практически одинаково и может быть принято равным 16%. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ БЕЛКОВОГО СОСТАВА ОРГАНОВ Белковый состав организма здорового взрослого человека относительно постоянен, хотя возможны изменения количества отдельных белков в органах и тканях в зависимости от состава пищи и режима питания, от физиологической активности человека, биологических ритмов. В процессе развития многоклеточного организма, особенно на стадиях дифференцировки клеток, белковый состав значительно изменяется. Для каждого типа специализированных клеток характерно появление специфических белков, которые определяют особенности их биологических функций. Так, только в эритроцитах есть гемоглобин, осуществляющий транспорт кислорода, к тканям, а в клетках сетчатки глаза - белок родопсин, необходимый для улавливания фотонов света. Кроме того, специализированные клетки отличаются и количеством белков, присутствующих практически во всех или во многих клетках организма.Белковый состав различных органов складывается на стадии дифференцировки клеток многоклеточных организмов. Каждый тип специализированных клеток характеризуется определенным набором белков. Скелетные мышцы - актин и миозин; В соединительной, хрящевой и костной тканях преобладает межклеточный матрикс, который содержит коллагены (19 различных типов, в зависимости от ткани или органа, что составляет 25-33% от общего количества белка), а также адгезивные белки и протеогликаны. Печень содержит множество специфических ферментов, обеспечивающих выполнение её метаболических, депонирующих, барьерных, экскреторных и гомеостатических функций. Ферритин, депонирующий железо в клетках, содержится почти во всех тканях, но преимущественно в печени, селезенке и костном мозге. Кровь также содержит белки-переносчики гормонов, которых нет во внутренних органах. ИЗМЕНЕНИЯ БЕЛКОВОГО СОСТАВА ОРГАНОВ В ОНТОГЕНЕЗЕ И ПРИ БОЛЕЗНЯХ В процессе развития многоклеточного организма, особенно на стадиях дифференцировки клеток, белковый состав значительно изменяется. Для каждого типа специализированных клеток характерно появление специфических белков, которые определяют особенности их биологических функций. Так, только в эритроцитах есть гемоглобин, осуществляющий транспорт кислорода, к тканям, а в клетках сетчатки глаза - белок родопсин, необходимый для улавливания фотонов света. Пример- изменение в составе гемоглобина При различных заболеваниях происходит изменение белкового состава тканей. Эти изменения называются протеинопатиями. Различают наследственные и приобретённые протеинопатии. Наследственные протеинопатии развиваются в результате повреждений в генетическом аппарате данного индивидуума. Какой-либо белок не синтезируется вовсе или синтезируется, но его первичная структура изменена. В зависимости от роли дефектного белка в жизнедеятельности организма, от степени нарушения конформации и функции белков, от гомо- или гетерозиготности индивидуума по этому белку наследственные протеинопатии могут вызывать болезни, протекающие с различной степенью тяжести, вплоть до летального исхода ещё до рождения или в первые месяцы после рождения. Приобретённая протеинопатия Любая болезнь сопровождается изменением белкового состава организма. При этом первичная структура белков не нарушается, а обычно происходит количественное изменение белков, особенно в тех органах и тканях, в которых развивается патологический процесс. В некоторых случаях приобретённые протеинопатии развиваются в результате изменения условий, в которых функционируют белки. 2.ИСТОЧНИКИ И ОБРАЗОВАНИЕ ОДНОУГЛЕРОДНЫХ ГРУПП. ТЕТРАГИДРОФОЛИЕВАЯ КИСЛОТА И ЦИАНКОБАЛАМИН И ИХ РОЛЬ В ПРОЦЕССАХ ТРАНСМЕТИЛИРОВАНИЯ. Тетрагидрофолиевая кислота (витамин В9) является коферментом трансметилаз и выполняет функцию промежуточного переносчика метильной группы (и других одноуглеродных групп). Непосредственное участие в связывании и переносе одноуглеродных групп принимают 5 и 10 атомы азота в ТГФК Биологическая роль: промежуточный переносчик одноуглеродных радикалов; превращение одноуглеродных групп (метиленовой в метильную, формильную и т.д.) происходит только в связанном с ТГФК виде. В превращениях серина и глицина главную роль играют ферменты, коферментами которых служат производные фолиевой кислоты. Этот витамин широко распространён в животных и растительных пищевых продуктах. Молекула фолиевой кислоты (фолата) состоит из 3 частей: птеринового производного, парааминобензойной и глутаминовой кислот. Гомоцистеин может снова превращаться в метионин под действием гомоцистеинметил-транс-феразы. Донором метильной группы в этом случае служит N5-метил-Н4-фолат: Образование и использование одноуглеродных фрагментов. Особое значение реакций катаболизма серина и глицина заключается в том, что они сопровождаются образованием одноуглеродного метиленового фрагмента (-СН2-). Метиленовая группа в молекуле метилен- Н4-фолата может превращаться в другие одноуглеродные группы (фрагменты): метенильную (-СН=), формильную (-НС=О), метильную (-СН3) и формиминогруппу (-CH=NH Все образующиеся производные Н4-фолата играют роль промежуточных переносчиков и служат донорами одноуглеродных фрагментов при синтезе некоторых соединений: пуриновых оснований и тимидиловой кислоты (необходимых для синтеза ДНК и РНК), регенерации метионина, синтезе различны формиминопроизводных (формиминоглицина и т.д.) ЦИАНКОБАЛАМИН Гомоцистеин, образующийся в результате гидролиза Sаденозилгомоцистеина, используется в синтезе цистеина (основной путь превращения) или служит акцептором метильной группы от N5–СН3– ТГФК в синтезе метионина (эту реакцию катализирует гомоцистеинметилтрансфераза). В реакциях метилирования гомоцистеина кроме фолиевой кислоты участвует также цианкобаламин (витамин В12). Биологическая роль: пополнение фонда донора метильной группы метионина; устранение гомоцистеина, избыток которого может привести к патологии сердечно- сосудистой системы, повреждению артериальной стенки, развитию атеросклероза и увеличению риска тромбозов 4. ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИЛИРУБИНА И ДРУГИХ ЖЕЛЧНЫХ ПИГМЕНТОВ В КРОВИ И МОЧЕ. В норме содержание общего билирубина в сыворотке крови колеблется в пределах 1,7– 20,5 мкмоль/л, 75% приходится на «непрямой» билирубин, его иногда называют «свободным». При желтухах наблюдаются изменения показателей желчных пигментов Также при дифференциальной диагностике желтух необходимо учитывать содержание уробилиногенов в моче. Если с мочой выделяется повышенное количество уробилиногенов (норма – 4 мг в сутки), то это свидетельствует о недостаточности функции печени, например, при печеночной или гемолитической желтухе.   Билет 15 (21, 103, 126) КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА ФЕРМЕНТОВ. ИЗОФЕРМЕНТЫ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ И КОЛИЧЕСТВА ФЕРМЕНТОВ. КЛАССИФИКАЦИЯ 1. по химическому строению: алифатические (липоевая кислота); ароматические (коэнзим Q – убихинон); гетероциклические (тиаминпирофосфат, биотин-кофермент, пи-ридоксальфосфат); нуклеотидные (ФМН и ФАД, НАД и НАДФ, КоА, АТФ, ЦТФ, УТФ, УДФГК, ФАФС). 2. по функциям: переносчики электронов и протонов (липоевая кислота, ФМН, ФАД, НАД, НАДФ, коэнзим Q); переносчики групп (ТПФ, ПФ, ТГФК, КоА, биотин-кофермент); коферменты синтеза и изомеризации (АТФ, биотин-кофермент, коферментные формы В12, КоА). 3. по механизму действия: с высоким потенциалом переноса энергии (переносчики энергии – АТФ); коферменты, участвующие в окислительно-восстановительных реакциях (липоевая кислота, коэнзим Q, ФМН, ФАД, НАД, НАДФ); коферменты, формирующие активный центр фермента (все ви-таминсодержащие коферменты). 4. по скорости синтеза Конститутивные (синтезиртся клетками с постоянной скоростью и постоянно присутствующие в клетках Индуцируемые (адаптивные) (скорость биосинтеза и количество которых изменяется в зависимости от функционального состояния организма, характера питания, условий внешней среды) Онтогенез: отмечается разнообразие возрастных изменений индукции ферментов. Разные периоды индукции определяют необходимость синтеза определенных ферментов. Фактор, меняющий метаболизм детского организма- изменение условий питания (характер пищи). Например, на рационе, содержащем много белка в пище, наблюдается увеличение активности ферментов, синтезирующих мочевину и превращение аминокислот. НОМЕНКЛАТУРА 1. Тривиальные названия ферментов (пепсин, трипсин, химотрипсин). 2. Рабочее: по типу катализируемой реакции (дегидрирование – дегидрогеназа, карбоксилирование – карбоксилаза). 3. Систематическое название (международная классификациия): 1972 г Название субстрата + суффикс –аза ИЗОФЕРМЕНТЫ -ферменты, катализирующие одну и ту же реакцию, но отличающиеся -по первичной структуре -локализованы в разных тканях (Пр:, лактат: НАД+- оксидоредуктаза, ацетил-КоА: холин-О-ацетил-трансфераза; липиды – липаза, сахароза – сахараза) Класс 1 – оксидоредуктазы, Подкласс 1 – окисляет гидроксильную группу, Подподкласс 1 – акцептором водорода является НАД: алкогольдегидрогеназа КФ 1.1.1.1. – это оксидоредуктаза, действует на ОН-группу донора с НАД в качестве акцептора с первым порядковым номером в своем подподклассе; Изоэнзимы отличаются сродством к субстрату, максимальной скоростью катализируемой реакции, чувствительностью к ингибиторам и активаторам, условиями работы (оптимум pH и температуры). Чаще всего -олигомерные белки и «собраны» из разных типов протомеров. Например, димерный фермент креатинкиназа (КК) 3 изоферментными формы, составленные из двух типов субъединиц: M (англ. muscle – мышца) и B (англ. brain – мозг).(КК1) локализуется в головном мозге, (КК2) – по одной М- и В в миокарде,(КК3) специфична для скелетной мышцы. КЛАССИФИКАЦИЯ классы(6): – по типу катализируемой реакции подклассы – по природе атакуемой химической группы подподклассы – по характеру атакуемой связи или по природе акцептора 1. ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ– окислительно-восстановительные реакции(в основе биологического окисления). Систематическое название -«донор-акцептороксидоредуктаза» (например, лактат:НАД+ оксидоредуктаза). - - 22: дегидрогеназы, оксидазы, моно- и диоксигеназы, пероксидазы, каталазы, цитохромы 2. ТРАНСФЕРАЗЫ (от переносимой группы)–катализирующие межмолекулярный перенос атомов или функциональных групп (т.е. от донора к акцептору): -9: аминотрансферазы, ацилтрансферазы, метилтрансферазы А Н2 В А В Н2 + + 3. ГИДРОЛАЗЫ (по типу гидролизуемой связи) –гидролиз (расщепление химической связи с присоединением воды в ионной форме по месту разрыва): -13:– пептидазы, фосфатазы, эстеразы (гидролизуют сложноэфирные связи), гликозидазы 4. ЛИАЗЫ –негидролитический разрыв химических связей (С О, С С, C N и других связей), обратимые реакции отщепления различных групп от субстратов негидролитическим путем. Эти реакции могут сопровождаться образованием двойной связи или присоединением групп к месту двойной связи. -7 подклассов 5. ИЗОМЕРАЗЫ - реакции изомеризации, взаимопревращения оптических и геометрических изомеров, а также внутримолекулярный перенос групп (в этом случае они называются также «мутазы»). -5 подклассов 6. ЛИГАЗЫ (синтетазы) –присоединение друг к другу 2 молекул с использованием АТФ (или нуклеозидтрифосфатов): 7. ТРАНСЛОКАЗЫ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ. Содержание -глюкозооксидаза используется - содержание глюкозы в крови -уреаза –определение концентрации мочевины липаза – липидов Активность –измерение скорости превращения субстрата в продукт, т.е. количество превращѐнного субстрата в единицу времени. Типы единиц 1)Международная (стандартная) Единица активности – это количество фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоля субстрата в минуту в оптимальных условиях: 2)Катал – количество фермента, которое катализирует превращение в оптимальных условиях 1 моля субстрата за одну секунду 3)Другие -активность протеиназ - «тирозиновые единицы» -активность амилазы – в амилокластических -активность аминотрансфераз – условных |