Зависимость скорости реакции от рН

колоколообразной кривой с максимумом при оптимальном рН.

Принципы определения активности ферментов:

по скорости исчезновения субстрата;

по скорости накопления продуктов реакции.

За единицу активности любого фермента принимают такое его кол-во которое катализирует превращ-е 1мкм вещ-ва в 1 минуту.

2) В системе СИ активность выражают в каталах: (1кат.=1 моль/с)
Удельная активность=мкм/мин.мг белка.

В энзимологии активность фермента выражают в единицах (U) на 1 л

5 Понятие об активном центре фермента. Механизм действия ферментов. Ингибиторы ферментов: обратимые и необратимые, конкурентные. Приме­нение ингибиторов в качестве лекарств.

участок фермента в котором происходит специфическое связываение субстрата и его превращение в продукт, называется активным центром.

у сложных ферм.в состав акт.центра входит кофактор.

по теории фишера ключ замок по теории кошланда рука перчатка

В свою очередь в активном центре выделяют два участка:

1) якорный (контактный, связывающий) – отвечает за связывание и ориентацию субстрата в активном центре, 2) каталитический – непосредственно отвечает за осуществление реакции.

этапы:

1. Присоединение субстрата (S) к ферменту (E) с образованием фермент-субстратного комплекса (E-S).

2. Преобразование фермент-субстратного комплекса в один или несколько переходных комплексов (E-X) за одну или несколько стадий.

3. Превращение переходного комплекса в комплекс фермент-продукт (E-P).

4. Отделение конечных продуктов от фермента.

Типы ферментативных реакций: 1. Тип "пинг-понг" – фермент взаимодействует с субстратом А, отбирая у него химические группы. Затем к ферменту присоединяется субстрат В, получающий эти химические группы. перенос аминогрупп от аминокислот на кетокислоты - трансаминирование. 2. Тип последовательных реакций – к ферменту последовательно присоединяются субстраты А и В, образуя "тройной комплекс", после чего осуществляется катализ. Продукты реакции также последовательно отщепляются от фермента. 3. Тип случайных взаимодействий – субстраты А и В присоединяются к ферменту в любом порядке, неупорядоченно, и после катализа так же отщепляются.

Ингибитор - вещество, вызывающее специфичное снижение активности фермента.

два направления ингибирования:

1. по прочности связывания с ингибитором обратимым и необратимым.

2. по отношению ингибитора к активному центру фермента конкурентное и неконкурент

При н еобратимом ингибировании происходит связывание или разрушение функциональных групп Ф.модификации подвергается активный центр. Бывают: а)Специфические (блокируют определенные группы активного центра:

б) Неспецифические.являются ферментными ядами:

При обратимом ингибировании происходит непрочное связывание ингибитора с функциональными группами фермента слабыми нековалентными связями, активность фермента постепенно восстанавливается. Пр.: прозерин, связывающийся с ферментом ацетилхолинэстеразой в ее активном центре

Конкурентный ингибитор похож на субстрат фермента. он соперничает с субстратом за активный центр. ингибирование сукцинатдегидрогеназ-ной реакции малоновой кислотой

Неконкурентное ингибирование связано с присоединением ингибитора не в активном центре, а в другом месте молекулы с образованием неактивного комплекса, что приводит к инактивации активного центра и снижению скорости реакции. (аллостерич или токсины)

ингибиторы протеаз (контрикал, гордокс) при панкреатитах – когда происходит активирование трипсина в протоках и клетках поджелудочной железы.

Аллопуринол – ингибитор ксантиноксидазы,, требуется для снижения образования мочевой кислоты (подагра)

Ингибитор карбоангидразы (ацетазол-амид) используется как мочегонное средство при лечении глаукомы, отеков, эпилепсии, и горной болезни.

6. Регуляция действия ферментов: аллостерические механизмы, химическая (ковалентная) модификация. Белок-белковые взаимодействия. Примеры метаболических путей, регулируемых этими механизмами. Физиологическое значение регуляции действия ферментов.

Регуляция скорости ферментативных реакций осуществляется на 3 независимых уровнях:

1. изменением количества молекул фермента;

2.доступностью молекул субстрата и кофермента;

3.изменением каталитической активности молекулы фермента.

Метаболический путь — ряд последовательных превращений вещества в организме

5. Аллостерическая регуляция. Аллостерические ферменты построены из двух и более субъединиц: одни субъединицы содержат каталитический центр, другие имеют аллостерический центр и являются регуляторными.

Аллостерический центр – центр регуляции активности фермента Присоедин регулятора к алостерич центру приводит к изменению конформации фермента и активного центра.

Аллостерические ферменты обычно стоят в начале метаболических путей, Поэтому они часто называются ключевыми ферментами. Аллостерическая регуляция имеет большое значение в следующих ситуациях:

-при анаболических процессах. Ингибирование конечным продуктом метаболического пути и активация начальными метаболитами позволяют осуществлять регуляцию синтеза этих соединений;

-при катаболических процессах. В случае накопления АТФ в клетке происходит ингибирование метаболических путей, обеспечивающих синтез энергии.

-для координации параллельно протекающих и взаимосвязанных метаболических путей (например, синтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, используемых для синтеза нуклеиновых кислот).

6. Белок-белковое взаимодействие в качестве регулятора выступают не метаболиты биохимических процессов, а специфичные белки. после влияния каких-либо факторов на специфичные белки изменяется активность этих белков, и они, в свою очередь, воздействуют на нужный фермент.пример аденилатциклаза является чувствительным к воздействию мембранного G-белка, который сам активируется при действии на клетку некоторых гормонов (например, адреналина и глюкагона).

7. Ковалентная (химическая) модификация заключается в обратимом присоединении или отщеплении определенной группы, благодаря чему изменяется активность фермента. Чаще фосфорная кислота, реже метильные и ацетильные группы. Присоединение фосфорной кислоты к белку осуществляют ферменты протеинкиназы, отщепление – протеинфосфатазы. Ферменты могут быть активны как в фосфорилированном, так и в дефосфорилированном состоянии. Например, ферменты гликогенфосфорилаза и гликогенсинтаза при потребности организма в глюкозе фосфорилируются, при этом фосфорилаза гликогена становится активной и начинает расщепление гликогена, а гликогенсинтаза неактивна. При необходимости синтеза гликогена оба фермента дефосфорилируются, синтаза при этом становится активной, фосфорилаза – неактивной.

 

7. Роль ферментов в метаболизме. Многообразие ферментов. Понятие о классификации. Наследственные первичные энзимопатии: фенилкетонурия, алкаптонурия. Другие примеры наследственных энзимопатий. Вторичные энзимопатии. Значение ферментов в медицине.

метаболические пути - последовательное превращение одних соединений в другие. Метаболизм - совокупность всех метаболических путей, протекающих в клетках организма.

Выделяют 6 классов ферментов:

I класс – Оксидоредуктазы овр. Коферментами этого класса являются НАД, НАДФ, ФАД, ФМН, убихинон, глутатион, липоевая кислота).

II класс – Трансферазы переноса различных групп от одного субстрата (донор) к другому (акцептор. Коферментами являются пиридоксальфосфат, коэнзим А, метилкобаламин.

трансферазы– киназы перенос фосфата от АТФ на субстрат (моносахариды, белки и др),

III класс – Гидролазы разрыв внутримолекулярных связей в субстрате путем присоединения элементов Н₂О.например, пепсин, трипсин. Коферменты отсутствуют.

1. Эстеразы – гидролиз сложноэфирных связей. 2. Липазы – гидролиз нейтральных жиров (триацилглицеролов). 3. Фосфатазы – гидролиз моноэфиров фосфорной кислоты.

IV класс – Лиазы разрыв С-О, С-С, C-N и других связей Эти реакции сопровождаются образованием двойной связи или присоединением групп к месту двойной связи. Коферментами служат пиридоксальфосфат, тиаминдифосфат,

V класс – Изомеразы изомерные превращения в пределах одной молекулы.коферментам относятся пиридоксальфосфат,глутатион

VI класс – Лигазы присоединение друг к другу двух молекул с использованием энергии АТФ. Они содержат нуклеотидные (УТФ), биотиновые (витамин Н), фолиевые коферменты.

энзимопатологии – состояния, связанные с патологическим изменением активности ферментов.

По характеру нарушения выделяют первичные и вторичные энзимопатии.

Первичные (наследственные) энзимопатии связаны с генетическим дефектом и наследственным снижением активности,

фенилкетонурия связана с дефектом фенилаланин-4-монооксигеназы, которая превращает фенилаланин в тирозин. накапливаются аномальные метаболиты фенилаланина, оказывающие сильный токсический эффект.

подагра связано с дефектом ферментов метаболизма пуриновых оснований и накоплением мочевой кислоты.

Алкаптонурия - нарушено окисление гомогентизиновой кислоты в тканях (катаболизм тирозина). много гомогентизиновой кислоты и выведение её с мочой. при О2 гомогентизиновая кислота превращается в соединение чёрного цвета - алкаптон, моча черная.

галактоземия, недостаточность лактазы и сахаразы.

Вторичные (приобретенные) энзимопатии возникают как следствие заболеваний органов, вирусных инфекций и т.п., что приводит к нарушению синтеза фермента или условий его работы, например, гипераммониемия при заболеваниях печени, при которых ухудшается синтез мочевины и в крови накапливается аммиак.Недостаток витаминов и их коферментных форм также является причиной приобретенных ферментопатий.

ингибиторы протеаз (контрикал, гордокс) при панкреатитах – состояниях, когда происходит активирование трипсина в протоках и клетках поджелудочной железы

Аллопуринол – ингибитор ксантиноксидазы,, требуется для снижения образования мочевой кислоты (подагра)

 

Понятие о катаболизме и анаболизме и их взаимосвязи. Эндоргонические и экзергонические реакции в метаболизме. Способы передачи электронов. Особенности протекания окислительных реакций в организме. Этапы расщепления веществ и освобождения энергии (этапы катаболизма).

Метаболизм - совокупность всех метаболических путей, протекающих в клетках организма. состоит из катаболизма и анаболизма

Катаболизм - процесс расщепления органических молекул до конечных продуктов- СО₂, Н₂О и мочевина. Реакции сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции). Весь катаболизм условно подразделяется на три этапа:

I этап. Специфический. Происходит в кишечнике или в лизосомах при расщеплении уже ненужных молекул. При этом освобождается около 1% энергии,она рассеивается в виде тепла.

II этап. Специфический. Вещества, на втором этапе обычно превращаются в пировиноградную кислоту, ацетильную группу (в составе ацетил-S-КоА) или другие. Локализация – цитозоль и митохондрии. Часть энергии рассеивается в виде тепла и примерно 13%т.е. запасается в виде АТФ.

III этап. Общий, неспецефический. в митохондриях. Ацетил-SКоА включается в реакции цтк и окисляется до со2. водород соединяется с НАД и ФАД и восстанавливают их. После этого НАДН и ФАДН2 переносят водород в цепь дыхательных ферментов, расположенную на внутренней мембране митохондрий. Здесь в результате "окислительного фосфорилирования" образуется вода и АТФ. Часть в виде тепла и около 46% энергии исходного вещества усваивается, т.е. запасается в связях АТФ и ГТФ.

Анаболизм объединяет биосинтетические процессы, в которых простые строительные блоки соединяются в сложные макромолекулы, необходимые для организма. В анаболических реакциях используется энергия, освобождающаяся при катаболизме (эндергонические реакции).

. Эндергонические и экзергонические реакции

часть внутренней энергии(Е) которая используется для совершения полезной работы-свободная энергия(G), а изменение свободной энергии системы ΔG.

Направление химической реакции определяется значением изменения свободной энергии ΔG. Если эта величина отрица-тельна, то реакция протекает самопроизвольно и сопровождается уменьшением свободной энергии. Такие реакции называют экзергоничес-кими. Если при этом абсолютное значение AG велико, то реакция идёт практически до конца, и её можно рассматривать как необратимую.

Если AG положительно, то реакция будет протекать только при поступлении свободной энергии извне; такие реакции называют эн-дергоническими.

Существует четыре способа передачи электронов от одной молекулы к другой.

1. Прямой перенос электронов. Например, окислительно-восстановительная пара может передавать свои электроны паре

2. Перенос в составе атомов водорода. Напомним, что атом водорода состоит из протона и электрона В этом случае общее уравнение имеет вид

А- акцептор водорода, а вместе они составляют сопряженную окислительно-восстановительную пару, способную восстанавливать акцептор электронов В путем переноса атомов водорода

3. Перенос электронов от донора к акцептору в форме гидрид-иона несущего два электрона, как это имеет место в случае NAD-зависимых дегидрогеназ

4. Перенос путем прямого взаимодействия органического восстановителя с кислородом, приводящего к образованию продукта, в котором содержится ковалентно связанный кислород. Примером такой реакции служит окисление углеводорода до спирта

	Важной особенностью биологического окисления является то, что оно протекает под действием определённых ферментов(оксидоредуктаз).
9. Оксидоредуктазы. Классификация. Характеристика подклассов. НАД-зависимые дегидрогеназы. Строение окисленной и восстановленной форм. Важнейшие субстраты НАД-зависимых дегидрогеназ. ФАД-зависимые де­гидрогеназы: сукцинатдегидрогеназа и ацилКоА-дегидрогеназа.

Ферменты этого класса катализируют окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе биологического окисления. Класс насчитывает 22 подкласса. Коферментами этого класса являются НАД, НАДФ, ФАД, ФМН, убихинон, глутатион, липоевая кислота.

Наиболее распространены следующие рабочие названия оксидоредуктаз:

1. Дегидрогеназы –дегидрирование субстрата с использованием в качестве акцептора водорода любых молекул, кроме кислорода.