Вопрос Биологическая роль белков и пептидов. Простые и сложные белки. Первичная, вторичная структуры белка, химические связи их стабилизирующие. Особенности состава и структуры глобулярных и фибриллярных белков (кератин, коллаген, эластин)

• Название: Вопрос Биологическая роль белков и пептидов. Простые и сложные белки. Первичная, вторичная структуры белка, химические связи их стабилизирующие. Особенности состава и структуры глобулярных и фибриллярных белков (кератин, коллаген, эластин)
• Дата: 22.01.2020
• Размер: 3.84 Mb.
• Имя файла: otvety_k_ekzamenu_biokhimia.doc
• Тип: Документы; #105364
• страница: 5 из 8

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 ^v модификация 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, I котором 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 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 ^f • 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 образованием NaДН.

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)

вопрос 18.механизм сопряжения окисления и фосфорилирования через протонный градиент.Окисление фосфорелирования АТФ-синтаза.

Окислительное фосфорилирование-синтез АТР из АДР и Н3РО4 за счет энергии, выдел из тканевого дыхания.

Протоны переносены из матрекса мембран. пространство, не могут вернутся обратно, т.к. внутр мембране непроницаема для протонов и создается протонный градиент.

Важную роль играет Ко Q - перенос электронна от комплекса 1 к 3 комплексу и протоны из матрикса в мембраного протранства. (Q- цикл.) Донор электр. для 3 востанавливает убихинон(QH2) акцептор-цитохром в итоге поступают на кислород.

Энергия электрохим. потенц используется на синтез АТФ. (Дельта МЮ Н+)

АТФ-синтеза: (Н+-АТФ-аза)-интегральный белок внутр мембр митохондрий.

2а белковых комплекса: 1-гидрофобнй , в мембране. Служит основанием, фиксирует АТФ-синтазу в мембране. Он имеет несколько субъединиц:они образую каналы по которым протоны идут в матрикс.

F2-выступает в митохондриальный матрикс.

F состоит из 6ти субъединиц. (3альфа, 3Бетта, гамма, епсел.,сигма)

альфа и бетта образуют "головку", между ними - 3и активных центра ( там синтезируется АТФ)

Гамма , сигма и епселент связывают F1 c F0/

Коофицент окислительного фосфорилирования.

Субстрат т.к дых и велич. коэф окисл. фосфорилирования КОЭФ. Окисл фосф. - отношение кол-ва фосфорной кислоты (Р), использование на фосфорилирование АДФ; к ат. кислорода (О) поглащ. в процессе дыхания и для НАДН Р/o = 3, а для сукцината P/O = 2.