Тема 1.1. Структура и свойства аминокислот.

ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ РАЗДЕЛА.

Усвоить:

1. Уровни структурной организации белков;

2. Химические и энергетические особенности связей и взаимодействий, стабилизирующих различные уровни организации молекулы;

3. Причины и следствия денатурации белков, факторы вызывающие денатурацию, примеры использования денатурирующих факторов в медицине;

4. Общие свойства ферментов;

5. Классификация и номенклатура ферментов;

6. Структурно-функциональная организация ферментов;

7. Механизм действия ферментов;

8. Кинетика ферментативных реакций;

9. Принципы применения препаратов белка и ферментов в медицине.

Тема 1.1. Структура и свойства аминокислот.

Аминокислотный состав белков.

План изучения темы.

1. Классификация аминокислот.

2. Физико-химические свойства аминокислот.

3. Растворимость аминокислот.

4. Понятие изоэлектрическая точка.

Вопросы для самоконтроля.

1. Что является основной структурной единицей белков?

2. Сколько аминокислот участвует в построении белков всех видов живых существ – от бактерии до человека?

3. Напишите общую формулу α -аминокислоты.

4. Наличие какого атома углерода в молекуле α -аминокислоты обусловливает ее оптическую активность?

5. Напишите формулы D- и L-стереоизомеров аминокислоты (на примере любой аминокислоты), указав принципы, лежащие в основе отношения их к D- или L-ряду.

6. Какая форма стереоизомеров α -аминокислот участвует в построении белковых молекул, свойственных организму?

7. Что в структуре α -аминокислот обусловливает их химическую индивидуальность?

8. По каким свойствам отличаются радикалы аминокислот?

9. Как классифицируются аминокислоты по строению бокового радикала?

10. Напишите формулы алифатических незамещенных аминокислот (моноаминомонокарбоновых).

11. Напишите формулы алифатических замещенных гидроксиаминокислот.

12. Напишите формулы алифатических замещенных тиоаминокислот.

13. Напишите формулы алифатических замещенных карбоксиаминокислот (моноаминодикарбоновых кислот).

14. Напишите формулы алифатических замещенных диаминокислот (диаминомонокарбоновых кислот).

15. Напишите формулы ароматических аминокислот.

16. Напишите формулы гетероциклических аминокислот.

17. Напишите формулу циклической иминокислоты.

18. На какие три группы делятся аминокислоты по полярности их радикала?

19. Напишите формулы аминокислот с неполярным радикалом.

20. Напишите формулы α -аминокислот с полярными, но незаряженными радикалами.

21. Напишите формулы α -аминокислот с полярными анионогенными радикалами.

22. Напишите формулы α -аминокислот с полярными катионногенными радикалами.

23. В виде каких частиц находятся α -аминокислоты в водных растворах при нейтральном значении рН?

24. Как влияет на заряд растворенных аминокислот изменение рН среды?

25. Напишите формулу аминокислоты в виде иона в нейтральной, кислой и основной средах на примере аминокислоты, относящейся к группам:

1. полярных, но незаряженных;

2. заряженных отрицательно;

3. заряженных положительно;

4. незаряженных.

26. Дайте определение понятию «изоэлектрическая точка».

27. При помощи какой связи могут ковалентно связываться между собой α -аминокислоты? Какова энергия этой связи?

28. Напишите реакцию взаимодействия: а) цистеина и треонина; б) серина и триптофана.

29. Напишите формулы трипептидов: а) пролил-глицил-аланин; б) лизил-фенилаланил-серин.

30. Какие структуры называют полипептидами?

31. Напишите возможные дипептиды, образованные аминокислотами Лиз и Сер.

32. Напишите формулу трипептида, у которого резко преобладают кислые свойства.

33. Напишите формулу трипептида, у которого преобладают основные свойства.

34. Напишите формулу трипептида, у которого преобладают кислые свойства.

Задания, обязательные для выполнения

в процессе самоподготовки.

1. Напишите формулы аминокислот с гидрофобными радикалами.

2. Напишите биполярные ионы следующих аминокислот: аланина, лизина, аспарагиновой кислоты, тирозина. Укажите условия их образования и дайте второе их название.

3. Смесь аминокислот: глицина, аланина, глутаминовой кислоты, лизина, аргинина, гистидина - анализировали методом электрофореза на бумаге при рН = 6, 0. Какие из этих аминокислот будут двигаться к аноду, катоду, останутся на старте?

4. Напишите формулами фрагмент пептида – глу –мет – лиз – тир. Определите суммарный заряд пептида при рH 7, 0.

Примеры тестовых заданий

1. Аминокислоты с ароматическим радикалом.

1. Аланин

2. Фенилаланин

3. Валин

4. Тирозин

5. Гистидин

2. Аминокислоты с гетероциклическим радикалом.

1. Тирозин

1. 2. Гистидин

2. 3. Фенилаланин

3. 4. Триптофан

5. 5. Аргинина

3. Аминокислоты, содержащие две карбоксильные группы.

1. Аланин

2. Серин

3. Аспарагиновая кислота

4. Валин

5. Глутаминовая кислота

4. Заряд аминокислот при рH 7, 2.

1. Плюс	а. Гистидин (ИЭТ – 7, 58)
2. Минус	б. Триптофан (ИЭТ – 5, 88)
	в. Аргинина (ИЭТ – 10, 76)

5. Суммарный заряд лизина (ИЭТ – 9, 74)

1. рH=7, 3	а. Положительный
1. 2. рH=11	б. Отрицательный
	в. Ноль

6. Назовите аминокислоты с ароматическим радикалом:

1. Пролин

2. Фенилаланин

3. Триптофан

4. Тирозин

5. Метионин

7. Укажите соответствие

Определяются:	Аминокислоты:
1. Реакцией Миллона	а) триптофан
2. Реакцией Фоля	б) фениланин
	в) тирозин
	г) метионин
	д) цистеин
	е) гистидин

8. Укажите соответствие

1. СН₃ - СН₂ – СН₂ – СН - СООН \| \| СН₂ - NH₂ NH₂	а) лейцин
2. H₂N – C – NH - СН₂ – СН₂ – СН₂ - СН – СООН \| \| \| NH NH₂	б) серин
в) изолейцин
г) аргинин
д) глутаминовая кислота
е) лизин

9. Укажите заряд лизина (ИЭТ=9, 74) при рH=11:

1. Положительный

2. Отрицательный

3. Ноль

10. Укажите аминокислоту, имеющую при рH=5 отрицательный заряд:

1. Глицин (ИЭТ=5, 97)

2. Глутаминовая кислота (ИЭТ=2, 97)

3. Лизин (ИЭТ=9, 74)

Примеры ситуационных задач

Задача №1

Укажите суммарный заряд (-, 0 или +) для глицина, аспарагиновой кислоты, лизина и гистидина при рH 1, 2, 4, 6, 10. Изоэлектрические точки глицина – 6, аспарагиновой кислоты – 3, лизина – 10, гистидина – 4.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Определение «изоэлектрическая точка».

2. Изменение заряда аминокислот при изменении pH раствора.

Задача №2

Смесь глицина, аланина, глутаминовой кислоты, лизина, аргинина и серина разделяли методом электрофореза на бумаге при рH 6. Какие соединения двигались: а) к аноду; б) к катоду; в) остались на месте? Изоэлектрические точки аланина – 6, глутаминовой кислоты - 3, аргинина – 11, серина – 6, лизина-10, глицина-6.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Определение «изоэлектрическая точка».

2. Как заряжены катод и анод.

Задача №3

Трипептид, выделенный из токсина змей, состоит из трёх незаменимых аминокислот – серусодержащей, гетероциклической и гидроксилсодержащей. Напишите этот трипептид и определите его изоэлектрическую точку.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Определение «изоэлектрическая точка».

2.Механизм образования пептидной связи.

3. Какие аминокислоты называются незаменимыми?

Задача №4

Почему кислое молоко в отличие от свежего при кипячении «сворачивается» (т.е. белок выпадает в осадок)? В свежем молоке молекулы казеина имеют отрицательный заряд.

Для обоснования ответа вспомните:

1.Что такое растворимость белков, чем она обусловлена?

2. Что такое изоэлектрическая точка белков?

3. Как меняются свойства белков в изоэлектрической точке?

Тема 1.2. Структура, свойства и функции белков.

План изучения темы.

1. Классификация белков.

2. Аминокислотный состав белков.

3. Уровни организации белковой молекулы.

4. Физико-химические свойства белков.

5. Денатурация белков. Применение в медицине.

6. Функции белков.

Вопросы для самоконтроля.

1. Дайте определение первичной структуры белка.

2. Какая основная связь стабилизирует первичную структуру? Дайте характеристику этой связи.

3. Назовите закономерности, характерные для первичной структуры полипептидной цепи.

4. Дайте определение консервативных замен. Приведите пример.

5. Дайте определение радикальным заменам. Приведите примеры.

6. Дайте определение конформации и нативной конформации полипептидной цепи.

7. Дайте определение понятию «конформационная лабильность белков», ее значение.

8. Дайте определение вторичной структуры. Какие формы вторичной структуры встречаются в природных белках?

9. Охарактеризуйте конформацию белковой молекулы, которую Полинг и Кори назвали α -спиралью.

10. За счет каких связей стабилизируются конформации α -спирали?

11. Механизм образования, энергетическая характеристика α -спирали.

12. В каких участках полипептидной цепи происходит наиболее часто гидролиз?

13. Аминокислотные радикалы каких α -аминокислот препятствуют образованию α -спирали?

14. Аминокислотные радикалы каких α -аминокислот способствуют образованию α -спирали?

15. Для какой формы вторичной структуры полипептидной цепи характерны межцепочечные водородные связи?

16. Какая специализированная структура обеспечивает высокую упругость коллагена – основного компонента кожи, костей, сухожилий?

17. Объясните на примере фибриллярных белков приспособление вторичных конформаций к выполнению белками специфических биологических функций.

18. Дайте определение понятия «третичная структура» полипептидной цепи.

19. Какие связи обеспечивают стабильность третичной структуры полипептидной цепи? Механизм образования и энергетическая характеристика.

20. Между какими группами может возникнуть гидрофобное взаимодействие? Какова энергия такого взаимодействия?

21. Между аминокислотными остатками каких α -аминокислот возникает дисульфидная связь? Покажите на примере.

22. Как располагаются полярные радикалы аминокислотных остатков при формировании третичной структуры полипептидной цепи в водной среде?

23. Будет ли одинакова третичная структура у миоглобина, лизоцима, рибонуклеазы?

24. Дайте определение четвертичной структуре белка.

25. Какие связи стабилизируют четвертичную структуру белка?

26. Что такое протомеры белковой молекулы?

27. Назовите протомеры в молекуле гемоглобина.

28. Какие физико-химические свойства белков обусловливают их растворимость?

29. Чем обусловлена различная растворимость глобулярных и фибриллярных белков?

30. Приведите примеры белков основного и кислого характера?

31. От чего зависит заряд белка в водном растворе?

32. Перечислите основные функции белков в организме.

33. Какие признаки лежат в основе классификации белков?

34. Приведите примеры простых белков.

35. Перечислите небелковые группы, входящие в состав сложных белков.

36. Классифицируйте белки по фукнции.

37. Приведите примеры защитных белков.

38. Приведите примеры белков-переносчиков.

39. Приведите примеры белков-регуляторов.

40. Что понимают под денатурацией белка?

41. Назовите виды денатурации белков.

42. Назовите факторы обратимой денатурации, применяемые в медицине.

43. Назовите факторы необратимой денатурации, применяемые в медицине.

44. Какие из I-IV структур белковой молекулы нарушаются при воздействии факторов обратимой денатурации?

45. Какие из I-IV структур белковой молекулы нарушаются при воздействии факторов необратимой денатурации?

Задания, обязательные для выполнения в процессе самоподготовки.

1. Укажите аминокислоты, которым принадлежат следующие радикалы:

1) – CH₂ – CH₂ –CONH₂	а) про
СH₃	б) глу
2) ― CH₂ – CH	в) мет
CH₃	г) лей
	д) лиз
3) ― (СH₂)₂ – S – CH₃	е) глн
4) ― (CH₂)₃ – CH₂NH₂	ж) три

2. Напишите и назовите пептиды, образованные аланином и метионином.

3. Напишите реакцию взаимодействия двух молекул цистеина. Назовите продукт реакции и укажите значение дисульфидной связи.

4. Какие нестандартные аминокислоты, встречающиеся в белках, могут образовываться в результате реакции гидроксилирования? Напишите их формулы.

5. Выберите из представленных пар аминокислот консервативные и радикальные замены:

1. 1. гли – ала

2. 2. глу – вал

3. 3. асп – глу

4. 4. тир – фен

5. 5. вал – лей

6. Ватные тампоны, использованные для обработки инфицированных корневых каналов, пропитывают формальдегидом. Объясните целесообразность применения, если известно, что он проникает в дентинные канальцы корня и взаимодействует с альбумином.

Примеры тестовых заданий

1. Установите соответствие.

Тип связи, участвующий в формировании структуры белка:

1. Первичная структура	а. Водородные связи между атомами пептидного остова
2. Вторичная структура	б. Слабые связи между функциональными группами радикалов аминокислот
3. Третичная структура	в. Связи между α – амино – α – карбоксильными группами аминокислот

2. Энергия образования связей, стабилизирующих вторичную структуру белка

1. Водородных	а. Более 120
2. Ионных	б. До 10
3. Пептидных	в. 60 - 70

3. Аминокислоты, которые не включаются в полипептидную цепь в процессе биосинтеза белка в клетке

1. Аминокислоты L – ряда

2. Аминокислоты D – ряда

3. Гидроксипролин

4. β – аминокислоты

5. α – аминокислоты

4. Тетрапептид с изоэлектрической точкой в слабо кислой среде

1. Гли – ала – фен – три

2. Вал – глу – мет – гли

3. Гис – лиз – тре – гли

4. Мет – арг – про – сер

5. Укажите соответствие

Функция	Белок
1. Транспортная	а. Миозин
2. Катализ	б. Гемоглобин
3. Регуляция	в. Инсулин
	г. Иммуноглобулин
	д. Трипсин

6. Укажите из предложенных фрагментов искуственно синтезированные:

1. Лей-Лей-Вал-Асп-Асп-Глу

2. Лей-Лей-Лей-Асп-Глу

3. Асп-Асп-Асп-Глу -Асп-Глу

4. Лей-Илей-Три-Сер- Глу- Глу

7. Чем определяется структурное и функциональное многообразие белков?

1. Наличием пептидных связей

2. Аминокислотным составом белков

3. Наличием функциональных групп радикалов

4. Порядком чередования аминокислотных остатков в молекуле белка.

8. Выберите фибриллярные белки:

1. Пепсин

2. Коллаген

3. Гемоглобин

4. Кератин

5. Иммуноглобулин

6. Альбумин

9. Укажите радикальную замену в белке:

1. Валин---------------- глутамат

2. Глутамин----------- аспарагин

3. Глутамат------------ аспартат

4. Аспартат------------ глутамин

5. Лейцин--------------- изолейцин

10. Укажите соответствие

Выполняемая функция:	Белки
1. Защита	а) миозин
2. Транспорт	б) пепсин
	в) иммуноглобулин
	г) гемоглобин
	д) коллаген

Примеры ситуационных задач

Задача№1

Укажите, какие из приведённых ниже пептидов обладают одинаковой по специфичности физиологической активностью:

а) цис – тир – илей – глу – асп – цис – про – лей – гли;

б) цис– тир – фен – глу – асп – цис – про – арг – гли;

в) цис – тир – фен – глу – асп – цис – про – лиз – гли.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Какие виды замен аминокислот существуют?

2. Последствия радикальных замен.

Задача №2

Определите, будут ли отличаться по свойствам белки, у которых различия первичной структуры локализованы в следующих фрагментах:

Вал – гис – лей – тре – про – глу – глу – лиз;

Вал – гис –лей – тре – про – вал – глу – лиз.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Какие виды аминокислотных замен существуют?

2. Последствия радикальных замен.

Задача №3

Основная функция белка — гемоглобина А (НbА) — транспорт кислорода к тканям. В популяции людей известны множественные формы этого белка с измененными свойствами и функцией — так называемые аномальные гемоглобины. Например, установлено, что гемоглобин S, обнаруженный в эритроцитах больных серповидно-клеточной анемией (HbS), имеет низкую растворимость в условиях низкого парциального давления кислорода (как это имеет место в венозной крови). Это приводит к образованию агрегатов данного белка. Белок утрачивает свою функцию, выпадает в осадок, а эритроциты приобретают неправильную форму (некоторые из них образуют форму серпа) и быстрее обычного разрушаются в селезенке. В результате развивается серповидноклеточная анемия.

Единственное различие в первичной структуре НbА и HbS обнаружено в N-концевом участке |3-цепи гемоглобина. Сравните N-концевые участки |3-цепи и покажите, как изменения в первичной структуре белка влияют на его свойства и функции.


НЬА:	Вал-	Гис-	Лей-	Тре-	Про-	Глу-	Глу-	Лиз-

HbS:	Вал-	Гис-	Лей-	Тре-	Про-	Вал-	Глу-	Лиз-

Для обоснования ответа вспомните:

1. Формулы аминокислот, по которым различаются НbА и HbS; сравните свойства этих аминокислот (полярность, заряд).

2. Сделайте вывод о причине снижения растворимости HbS и нарушении транспорта кислорода в ткани.

Задача №4

При некоторых заболеваниях у больного повышается температура тела, что рассматривают как защитную реакцию организма. Однако высокие температуры губительны для белков организма. Объясните, почему при температуре выше 40°С нарушается функция белков и возникает угроза для жизни человека.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Строение белков и связи, удерживающие его структуру в нативной конформации.

2. Как меняется структура и функция белков при повышении температуры?

Лабораторная работа

План изучения темы

1. Химическая природа и биологическая активность ферментов.

2. Специфичность действия ферментов. Виды специфичности.

3. Активный центр фермента.

4. Особенности ферментативного катализа. Механизм действия ферментов.

5. Факторы, влияющие на активность ферментов (концентрация субстрата, температура, pH).

Вопросы для самоконтроля.

1. Как называются специализированные белки, обладающие каталитической активностью?

2. Какова биологическая роль ферментов?

3. Приведите доказательства белковой природы ферментов.

4. Назовите общие признаки, присущие биологическим и неорганическим катализаторам.

5. Назовите признаки фермента, принципиально отличающие его от небиологических катализаторов.

6. Нарисуйте график изменения свободной энергии в ходе химической реакции, катализируемой и некатализируемой ферментами.

7. Назовите виды специфичности ферментов?

8. Приведите пример ферментов, обладающих абсолютной субстратной специфичностью действия.

9. Приведите пример ферментов, обладающих относительной субстратной специфичностью действия.

10. Приведите пример ферментов, обладающих стереохимической субстратной специфичностью.

11. На какие группы по строению делятся ферменты?

12. Приведите примеры простых ферментов.

13. Приведите примеры сложных ферментов.

14. Из каких двух частей состоит молекула сложного фермента?

15. Как называется природный комплекс белкового и небелкового компонента фермента?

16. Как называется белковая часть холофермента?

17. Перечислите основные функции апофермента в катализе.

18. Как называется небелковая часть холофермента, прочно связанная с апоферментом?

19. Как называется небелковая часть холофермента, непрочно связанная с апоферментом?

20. Что такое активный центр фермента? Закономерности его построения.

21. Какова роль ионов металла в каталитической активности фермента?

22. Чему равна удельная активность фермента, что она показывает?

23. Нарисуйте график зависимости ʋ от t.

24. Чему равен температурный оптимум для большинства ферментов человеческого организма?

25. Нарисуйте график зависимости скорости ферментативной реакции от рН среды.

26. Что такое оптимум рН фермента?

27. Какой оптимум рН у:

1. Амилазы слюны

2. Пепсина

3. Химотрипсина

28. Нарисуйте график зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации фермента.

29. Напишите математическое выражение зависимости ферментативной реакции от концентрации субстрата.

30. Нарисуйте график зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата.

31. Что такое константа Михаэлиса? Какие свойства фермента характеризуются константой Михаэлиса? Чему она численно равна?

32. Какие принципы положены в основу классификации ферментов?

33. Перечислите 6 классов ферментов.

34. Какой тип реакции катализируют оксидоредуктазы?

35. Какой тип реакций катализируют трансферазы?

36. Какой тип реакций катализируют лиазы?

37. Какой тип реакций катализируют лигазы?

38. Какой тип реакций катализируют изомеразы?

39. Какой тип реакций катализируют гидролазы?

40. Назовите коферменты, которые входят в состав дегидрогеназ.

41. Перечислите основные подклассы гидролаз.

42. Какую функцию выполняют коферменты дегидрогеназ?

43. Назовите витамины, активной формой которых является НАД.

44. Назовите витамин, активной формой которого является ФАД.

Задания, обязательные для выполнения

в процессе самоподготовки

1. 1. Заполните таблицу

10 20 30 40 50 60

3. Фермент трипсин способен расщеплять пептидные связи белков. Почему обработка трипсином приводит к инактивации многих ферментов?

Для обоснования ответа вспомните:

1. Что такое ферменты?

2. К какому классу ферментов относится трипсин?

4. Сравните специфичность действия двух групп пептидаз – пищеварительного тракта и свертывающей системы крови. В каком случае специфичность выше?

Для обоснования ответа вспомните:

1. Что такое пептидазы, к какому классу они относятся?

2. Что такое специфичность фермента?

Примеры тестовых заданий

1. Общее свойство ферментов и неорганических катализаторов

1. Белковая природа

2. Высокая субстратная специфичность

3. Способность не изменяться в ходе реакции.

2. Белковая часть фермента называется

1. Апофермент

2. Изофермент

3. Простетическая группа

3. Субстратная специфичность фермента определяется

1. Апоферментом

2. Коферментом

3. Углеводными молекулами, присоединёнными к белку.

4. Небелковая часть фермента называется

1. Холофермент

2. Кофермент

3. Апофермент

5. Скорость ферментативной реакции зависит от

1. Концентрации субстрата

2. Концентрации фермент – субстратного комплекса

3. АТФ

6. Зависимость скорости ферментативной реакции выражается уравнением

1. Менделеева – Клайперона

2. Михаэлиса – Ментен

3. Уравнением Ньютона

4. Уравнением Лайнуивера – Бэрка

7. Специфичность сложных ферментов определяется

1. Коферментом

2. Апоферментом

3. Аллостерическим эффектором.

4. Всеми перечисленными факторами

8. Скорость ферментативной реакции повышается

1. При уменьшении температуры

2. При увеличении количества субстрата

3. При денатурации фермента

4. При недостатке кофермента

9. Если концентрация субстрата равна Km, то скорость реакции составляет

1. 0, 25 Vmax

2. 0, 33 Vmax

3. 0, 5 Vmax

4. 0, 67 Vmax

5. 0, 75 Vmax

10. Ферменты увеличивают скорость реакции

1. Повышая энергию активации

2. Уменьшая изменения свободной энергии в ходе реакции

3. Понижая энергию активации реакции

4. Изменяя константу равновесия реакции

Примеры ситуационных задач

(обязательные для решения)

Задача №1

Аппликации протеолитических ферментов (трипсина, химотрипсина) используют для обработки корневых каналов при периодонтите. Объясните механизм действия ферментов и целесообразность данного назначения.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Виды специфичности трипсина и химотрипсина.

2. Механизм действия ферментов.

Задача №2

У человека температура поддерживается на постоянном уровне. В медицине используют в ряде случаев экстремальные температуры. Гипотермические условия используют при операциях на головном мозге, сердце, гипертермические условия используются с целью коагуляции тканей. Дайте объяснения правильности таких подходов с точки зрения энзимолога.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Что такое температурный оптимум фермента?

2. Как влияют низкие температуры на активность ферментов?

3. Как изменяется метаболизм в клетке при понижении температуры?

Задача №3

Оптимальными условиями действия амилазы – фермента, расщепляющего крахмал, являются рН=6, 8; температура 37º С.

1. Как изменится активность фермента при изменении условий реакции?

а) рН инкубационной среды =5;

б) температура инкубации 70º С;

в) при добавлении в инкубационную среду СuS0₄;

г) при увеличении концентрации крахмала в присутствии СuS0₄ в инкубационной среде.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Понятие оптимум pH.

2. Температурный оптимум действия ферментов.

Задача №4

Раствор, содержащий высокомолекулярные вещества различной природы (полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты), проявляет каталитическую активность по отношению к какой-либо определенной реакции. Природа катализатора неизвестна. Установлено, что он обладает следующими свойствами:

а) снижает энергию активации;

б) ускоряет прямую и обратную реакции;

в) обладает высокой специфичностью;

г) ускоряет момент достижения равновесия, не сдвигая его;

д) прекращает каталитическое действие после добавления в раствор вещества, разрушающего пептидные связи. Какие из свойств служат прямым доказательством белковой природы катализатора?

Для обоснования ответа вспомните:

1. Признаки биологических катализаторов.

2. Признаки, отличающие биологические катализаторы от небиологических.

Водорастворимые витамины

Название	Суточная потребность, мг	Кофер- ментная форма	Биологические функции	Характерные признаки авитаминозов
В₁(тиамин)	2-3	ТДФ	Декарбоксилирование а-кетокислот, перенос активного альдегида (транскетолаза)	Полиневрит
В₂(рибофлавин)	1, 8-2, 6	FAD FMN	В составе дыхательных ферментов, перенос водорода	Поражение глаз (кератиты, катаракта)
B₅ (пантотеновая кислота)	10-12	KoA-SH	Транспорт ацильных групп	Дистрофические изменения в надпочечниках и нервной ткани
Название	Суточная потребность, мг	Коферментная форма	Биологические функции	Характерные признаки авитаминозов
В₆ (пиридоксин)	2-3	ПФ (пиридоксаль-фосфат)	Обмен аминокислот (трансаминирование, декарбоксилирование)	Повышенная возбудимость нервной системы, дерматиты
PP(ниацин)	15-25	NAD NADP	Акцепторы и переносчики водорода	Симметричный дерматит на открытых участках тела, деменция и диарея
Н(биотин)	0, 01-0, 02	Биотин	Фиксация СО₂, реакции карбоксилирования (например, пирувата и ацетил-КоА)	Дерматиты, сопровождающиеся усиленной деятельностью сальных желёз
В_c(фолиевая кислота)	0, 05-0, 4	Тетрагидро-фолиевая кислота	Транспорт одноуглеродных групп	Нарушения кроветворения (анемия, лейкопении)
В₁₂ (кобаламин)	0, 001-0, 002	Дезоксиаденозил и метил- кобаламин	Транспорт метальных групп	Макроцитарная анемия
С(аскорбиновая кислота)	50-75	_	Гидроксилирование пролина, лизина (синтез коллагена), антиоксидант	Кровоточивость дёсен, расшатывание зубов, подкожные кровоизлияния, отёки
Р(рутин)	Не установлена	_	Вместе с витамином С участвует в окислительно-восстановительных процессах, тормозит действие гиалуронидазы	Кровоточивость дёсен и точечные кровоизлияния

Лабораторная работа

Специфичность действия амилазы (α -1, 4-глюкан-4-глюкангидролаза) и сахаразы (β -D-фруктофуранозид-фруктогидролаза)

Принцип метода. Метод основан на сравнительном изучении гидролиза α -амилазой и сахаразой разных субстратов, содержащих глюкозидные связи: крахмала и сахарозы. Гидролиз крахмала и сахарозы оценивают пробой Фелинга на восстанавливающие сахара (мальтоза, глюкоза).

Ферменты катализируют реакции по схеме:

α -амилаза

Крахмал + nH₂O → Декстрины + Мальтоза → Глюкоза

сахараза

Сахароза + H₂O → Глюкоза + Фруктоза

Ход определения. В одну пробирку вносят 10 капель раствора крахмала, в другую – такой же объем раствора сахарозы. Для выявления специфичности α -амилазы в обе пробы добавляют по 5 капель разбавленной слюны, перемешивают встряхиванием и ставят в водяную баню при 38˚ С на 10 мин. Затем с жидкостью в обеих пробирках проделывают пробу с реактивом Фелинга (1 капля CuSO4 + 5кап. NaOH, пробы нагревают на спиртовке) и сравнивают окраску.

Оформление работы. Данные занести в таблицу, сделать вывод о специфичности изученных ферментов.

Фермент	Субстрат	Проба с реактивом Фелинга	Специфичность действия

Практическое значение работы. Ферменты с абсолютной и относительной групповой субстратной специфичностью, обладающие меньшей избирательностью действия на субстраты, участвуют, как правило, в гидролизе питательных веществ или превращении чужеродных соединений. В частности, α -амилаза и сахараза проявляют специфичность не к структуре субстрата в целом, а к типу гликозидных связей, находящихся в соответствующих углеводах.

Амилаза гидролизует 1, 4-гликозидные связи в молекуле крахмала, но не действует на 1, 2-гликозидные связи в молекуле сахарозы.

План изучения темы

1. Ингибирование ферментов.

2. Обратимое ингибирование.

3. Конкурентное и неконкурентное ингибирование.

4. Необратимое ингибирование.

5. Аллостерическая регуляция.

6. Регуляция путём фосфорилирования и дефосфорилирования.

7. Регуляция частичным протеолизом.

Вопросы для самоконтроля.

1. Какие вещества называются ингибиторами ферментов?

2. Перечислите виды ингибирования ферментов по прочности связывания и механизму действия.

3. Дайте определение необратимому ингибированию ферментов.

4. Приведите пример веществ, являющихся необратимыми ингибиторами энзимов.

5. Приведите примеры применения необратимого ингибирования ферментов в медицине.

6. Дайте определение обратимому ингибированию ферментов.

7. Перечислите виды обратимых ингибиторов.

8. Дайте определение конкурентному ингибированию ферментов.

9. Приведите примеры веществ, являющихся конкурентными ингибиторами.

10. Нарисуйте график Михаэлиса-Ментен для конкурентного ингибирования.

11. Как изменяется константа Михаэлиса и максимальная скорость ферментативной реакции при конкурентном ингибировании? Объясните причину таких изменений.

12. Приведите примеры действия лекарственных веществ как конкурентных ингибиторов.

13. Дайте характеристику неконкурентным ингибиторам ферментов.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910