Вводные замечания.
Ферменты.
Ферменты или энзимы - биологические катализаторы белковой природы. Ферменты бывают простыми и сложными белками. Белковую часть с ложных белков-ферментов называют апоферментом, а небелковую часть кофактором. Кофактор условно разделяют на кофермент (коэнзим) легкодиссоциирующий) и простетическую группу (труднодиссоциирующую). Кофермент легко присоединяется к различным апоферментам, а простетическая группа соединяется только с одним и тем же апоферментом.
Функции и свойства апофермента и кофактора следующие. Апофермент термолабилен, определяет специфичность фермента, участвует в соединении фермента с субстратом (S), активирует кофактор. Кофактор термостабилен, стабилизирует апофермент, участвует в катализе. В роли кофактора могут выступать ионы металлов (Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+, Mn2+, Cu2+, Zn2+и др.).
Коферменты часто бывают представлены веществами органической природы — нуклеотидами, витаминами (группа В) и др.
У ферментов имеется активный центр (та часть фермента, которая взаимодействует с субстратом) и аллостерический участок (часть олипептидной цепи, которая способствует определенному расположению активного центра, а с субстратом не соединяется).
Проферменты - предшественники ферментов, их неактивная форма.
Проферменты, как правило, характерны для ферментов, желудочно-кишечного тракта.
В названиях ферментов отражается не только характеристика стабилизируемой реакции, но и наименование субстрата, который подвергается превращению. Как правило, названия ферментов составляются из двух частей с добавлением окончания «аза». Например, лактатдегидрогеназа - фермент, катализирующий отщепление водорода от лактата (молочной кислоты). Для ряда ферментов сохранились старые исторически сложившиеся названия. Например, пепсин, трипсин, папаин и др.
В соответствии с рекомендациями Международного союза (1961) все
ферменты разделены на 6 классов. В основу деления классов положен тип
катализируемой реакции.
1. Оксидоредуктазы катализируют окислительно-восстановительные реакции. Сюда относят аэробные (оксидазы) и анаэробные дегидрогеназы. Первые катализируют перенос водорода с субстрата на кислород, вторые - с
субстрата на другой субстрат. К этому же классу относят злектронотранспортазы (цитохромы дыхательной цепи), а также каталазу и
пероксидазу, расщепляющих перекись водорода.
2. Трансферазы катализируют перенос функциональных групп
(аминогрупп, остатков фосфорной кислоты, метильных групп и других) с
одного субстрата на другой. К этому классу относят аминотрансферазы,
фосфотрансферазы, сульфотрансферазы и др.
3. Гидролазы катализируют реакции гидролиза (распада соединений на
более простые под действием молекул воды). К этому классу относятся
ферменты, действующие на сложно-эфирные связи (эстеразы), гликозидные
связи (гликозидазы), пептидные связи (пептидазы) и др. К этому классу, в том
числе относятся все пищеварительные ферменты.
4. Лиазы катализируют распад органических соединений
негидролитическим путем, сопровождающмся образованием двойной связи
или, наоборот, присоединением групп к двойной связи. К этому классу относят
ферменты декарбоксилазы, гидратазы и другие.
5. Изомеразы катализируют разнообразные реакции изомеризации
(например, взаимопревращение альдоз в кетозы), а также внутримолекулярный
перенос групп. В последнем случае ферменты называются мутазами.
6. Лигазы (синтетазы) катализируют реакции синтеза органических
веществ из нескольких молекул с использованием энергии расщепления АТФ и АДФ.
В каждом классе имеются подклассы, характеризующиеся субстратом, накоторый действует данный фермент. Подклассы делятся на подподклассы, которые детализируют тип реакций вкаждом подклассе и определяются по акцепторам. Каждый фермент имеет свой шифр из четырех цифр, где 1 -я цифра означает класс, 2-я - подкласс, 3-я - подподкласс, а 4-я - порядковый номер фермента в данном подклассе. Например, пепсин имеет классификационный номер— КФ.3.4.4.1, где 3 - класс гидролаз; 4 - подкласс: реакции гидролиза пептидной связи белка; 4- подподкласс: разрыв пептидной связи, образованной ароматическими кислотами (эндопептидаза); I - порядковый номер фермента в данном подклассе.
Время, отводимое на выполнение работ – 4 часа.
Лабораторная работа №1.
«Ферментативный и кислотный гидролиз крахмала и клетчатки»
1.1 Цель работы: изучить физико-химические свойства ферментов и особенности их действия в разных условиях.
1.2 Реактивы и оборудование: 0,8%-ный раствор хлорида натрия, 1%-ный раствор сульфата меди, 0,2%-ный раствор соляной кислоты, 1%-ный раствор соды, раствор Люголя, 10%-ный и 40%-ный растворы NaOH, 1%-ный раствор
крахмала, слюна, концентрированная соляная кислота, 72%-ный раствор H2SO4, штатив с пробирками, водяные бани, термометры, спиртовки или электроплитки, лакмусовая бумага, вата, колбы на 100 мл.
Ферментативный гидролиз крахмала
1.3.1 Ход работы:
В пробирку собрать 2-3 мл слюны и разбавить ее водой в 5-6 раз. Взять 6 пробирок, пронумеровать и налить в каждую примерно по 1мл разбавленной слюны. Слюну в первой пробирке прокипятить, во вторую пробирку добавить 1мл физиологического раствора, в третью 1 мл раствора CuSО4, в четвертую 1 мл раствора HCI, в пятую 1 мл раствора соды.
Во все шесть пробирок прилить но 5 мл раствора крахмала и поставить их в водяную баню при температуре (37 - 40°С) на 15-20 минут, после чего пробирки достать, охладить и проверить активность фермента амилазы:
- добавить во все 6 пробирок по 1 капле раствора Люголя – отметить результаты;
- проделать реакцию Троммера с пробой из пробирок, где нет синего
окрашивания.
Разобрать полученные данные, сделать выводы и занести их в таблицу.
Написать схему гидролиза крахмала.
Таблица 1. Особенности действия фермента амилазы.
| № п/п | Субстрат | Ферменты | Дополнительный фактор | Результаты опыта | Выводы | |
| Реакция | Реакция | |||||
| п.п. | с йодом | Троммера | ||||
| крахмал | амилаза, | нагревание | ||||
| ----------- | физ. раствор | |||||
| ----------- | -------- | CuS04 | ||||
| ----------- | -------- | НСl | ||||
| ----- ---- | -------- | Na2CO3 | ||||
| б | ---------- | -------- | нагревание | |||
| сахароза | -------- | нагревание |
