Билет 13

· 1)Определение активности органоспецифических ферментов для диагностики заболеваний. Примеры.

Определение активности трипсина в сыворотке крови является надежным ферментным тестом при диагностике острого панкреатита. Субстратная специфичность трипсина ограничена разрывом только тех пептидных связей, в образовании которых участвуют карбоксильные группы лизина и аргинина. Определение активности трансаминаз

в сыворотке крови при заболеваниях сердца следует отнести к дифференциально-диагностическим лабораторным тестам. Повышение уровня трансаминаз в сыворотке крови отмечено, при некоторых заболеваниях мышц, в частности при обширных травмах, гангрене конечностей и прогрессивной мышечной дистрофии. В диагностике инфаркта миокарда определение активности креатинкиназы, АсАТ и ЛДГ в сыворотке крови – наиболее чувствительные тесты. Повышение активности указанных ферментов, особенно креатинкиназы, является постоянным и наиболее высоким. Важно также исследование в сы-

воротке крови изоферментных спектров креатинкиназы (повышение ак-

тивности изофермента MB) и ЛДГ (увеличение активности изоферментов

ЛДГ1 и ЛДГ2).

2) Изобразить график зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата? Почему существует такая зависимость? Физический смысл константы Михаэлиса?

Графики зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата в присутствии конкурентного ингибитора.

Vmax и Vi - максимальные скорости

реакции; Кm и Kmi - константа Михаэлиса соответственно в отсутствие (1) и в присутствии (2)ингибитора.

При конкурентном типе ингибирования ингибитор увеличивает значение

Кm, не оказывая влияния на максимальную скорость Vmax. Это означает, что при достаточно высокой концентрации субстрата [S] ингибитор вытесняется молекулами субстрата из комплекса ES.При неконкурентном ингибировании ингибитор снижает величину максимальной скорости. Если при этом величина Кm не уменьшается, то говорят о полностью неконкурентном ингибировании. Физический смысл Км заключается в том, что она представляет собой константу равновесия между двумя реакциями, приводящими к распаду фермент-субстратного комплекса и той реакцией, которая ведет к образованию этого комплекса.

3) Механизмы переноса протонов и электронов через внутреннюю мембрану митохондрий на примере Q-цикла.

1)НАД-зависимая дегидрогеназа расположена на матриксной поверхности внутренней мембраны митохондрий отдает пару электронов водорода на ФМН-зависимую дегидрогеназу. При этом из матрикса пара протонов переходит также на ФМН и в результате образуется ФМН Н2. В это время пара протонов, принадлежащих НАД выталкивается в межмембранное пространство.

2)ФАД-зависимая дегидрогеназа отдает пару электронов на КоQ а пару протонов выталкивает в межмембранное пространство. Получив электроны КоQ принимает из матрикса пару протонов и превращается в КоQ Н2.

3) КоQ Н2 выталкивает пару протонов в межмембранное пространство, а пара электронов передается на цитохромы и далее на кислород с образованием молекулы воды.

В итоге при переносе пары электронов по цепи из матрикса в межмембранное пространство перекачивается 6 протонов (3 пары), что ведет к созданию разницы потенциалов и разницы рН между поверхностями внутренней мембраны.

4)Разница потенциалов и разница рН обеспечивают движение протонов через протонный канал обратно в матрикс.

5)Такое обратное движение протонов ведет к активации АТФ-синтазы и синтезу АТФ из АДФ и фосфорной кислоты. При переносе одной пары электронов (т.е. трех пар протонов) синтезируется 3 молекулы АТФ.

4) К какому классу ферментов относится каталаза крови? Какую реакцию она катализирует? Какова ее биологическая роль? Чему равны показатели каталазы и каталазное число в норме?

Каталаза относится к классу оксиредуктаз. Широко распространена в природе. Особенно высокая концентрация ее найдена в печени и эритроцитах крови. Каталаза является сложным белком, простетическая группа ее идентична окисленному гему. Фермент содержит 0,09%железа.Катализирует расщепление перекиси водорода, образующийся при тканевом дыхании, и тем самым препятствует накоплению ее в токсических для организма количествах. Перекись водорода разлагается каталазой на воду и молекулярный кислород.

Биологическая роль каталазы состоит в защите организма от ядовитого действия перекиси водорода и ее производных, образующихся в живых тканях в результате функционирования флавопротеиновых оксидаз. Каталазное число в норме варьирует от 12 до 22. Показателем каталазы называют отношение каталазного числа к количеству миллионов красных кровяных телец в одном мкл исследуемой крови.

5) Строение и функционирование митохондриальной АТФ-синтетазы(V-комплекс).

АТФ синтетаза – вещество которое обеспечивает синтез АТФ из АДФ и H3PO4 под действием энергии, полученной при переносе протонов и электронов вдоль дыхательной цепи. АТФ синтетаза состоит из двух единиц сопряжения.

F1 в сторону матрикса митоходрий.

F0 в мебране.

В молекуле имеется активная часть куда подходит АДФ и Н3РО4.Далее эти вещества плотно упаковываются и образуется АТФ(при этом актив. Центр закрыт).

АДФ+Н3РО4+энергия->АТФ +Н2О

Билет

· А) Термолабильность ферментов. Скорость химических реакций зависит от

температуры, поэтому катализируемые ферментами реакции также чувствительны к изменениям температуры. При температуре 100°С почти все ферменты утрачивают свою активность (исключение фермент мышечной ткани – миокиназа). Оптимальной для действия большинства ферментов теплокровных животных является температура 40°С; При низких температурах (0°С и ниже) ферменты не разрушаются, хотя активность их падает почти до нуля. Биохимические реакции повышаются в 2 раза при повышении температуры на 10°С и, наоборот - температурный коэффициент. Но из-за белковой природы фермента тепловая денатурация при повышении температуры будет снижать эффективную концентрацию фермента с соответствующим снижением скорости реакции. На термолабильность ферментов определенное влияние оказывает концентрация субстрата, рН среды и другие факторы.

.

Б) Зависимость активности фермента от рН-среды. Большинство ферментов проявляет максимальную активность при значениях рН, близких к нейтральным. Лишь некоторые ферменты активны в сильно кислой или сильно щелочной среде. Например, активность пепсина - максимальна при рН 1,5 - 2,5. В щелочной среде активны ферменты, локализованные в кишечнике. Изменение оптимального для данного фермента значения рН-среды может привести к изменению третичной стурктуры фермента, что скажется на его активности. С другой стороны, при изменении рН может измениться

ионизация субстрата, что повлияет на образование фермент-субстратного комплекса. Имеет значение, кроме того, состояние ионизации субстратов и кофакторов.

В) Специфичность действия ферментов - одно из главных их свойств. Специфичность - это избирательность фермента по отношению к субстрату (или субстратам). Различают несколько видов специфичности.

Стереохимическая субстратная специфичность - фермент катализирует превращение только одного стереоизомера субстрата. Например, фумаратгидратаза катализирует присоединение молекулы воды к кратной связи фумаровой кислоты, но не к ее стереоизомеру - малеиновой кислоте.

Абсолютная субстратная специфичность - фермент катализирует превращение только одного субстрата. Например, уреаза катализирует гидролиз только мочевины.

Групповая субстратная специфичность - фермент катализирует превращение группы субстратов сходной химической структуры. Например, алкогольдегидрогеназа катализирует превращение этанола и других алифатических спиртов, но с разной скоростью.

Г) Влияние на активность ферментов активаторов и ингибиторов. К числу факторов, повышающих активность ферментов, относятся катионы металлов и некоторые анионы. Чаще всего активаторами ферментов являются катионы Mg2+, Zn2+, K+ и Со2+, а из анионов - Сl-. Ингибиторы тормозят действие ферментов. Ингибиторами могут быть как эндогенные, так и экзогенные вещества.

· Изоферменты, или изоэнзимы,– это множественные формы фермента, ка-

тализирующие одну и ту же реакцию, но отличающиеся друг от друга по

физическим и химическим свойствам, в частности по сродству к субстрату, максимальной скорости катализируемой реакции и регуляторным свойствам.

Изучение появления изоферментов ферментов в сыворотке крови может представлять интерес в диагностике органических и функциональных поражений органов и тканей. По изменению содержания изоферментов в сыворотке крови можно судить как о топографии патологического процесса, так и о степени поражения органа или ткани.

· По строению ферменты делятся на простые (однокомпонентные) и сложные (двухкомпонентные). Простой фермент состоит только из белковой части; в состав сложного фермента входит белковая и небелковая составляющие. Иначе сложный фермент называют холоферментом. Белковую часть в его составе называют апоферментом, а небелковую - коферментом. Особенностью сложных ферментов является то, что отдельно апофермент и кофермент не обладают каталитической активностью.

Каталитический центр простого фермента представляет собой сочетание нескольких аминокислотных остатков, расположенных на разных участках полипептидной цепи. Образование каталитического центра происходит одновременно с формированием третичной структуры белковой молекулы фермента. Чаще всего в состав каталитического центра простого фермента входят остатки серина, цистеина, тирозина, гистидина, аргинина, аспарагиновой и глутаминовой кислот. В сложных ферментах роль каталитического центра выполняет кофермент, который связывается с апоферментом в определенном участке - кофермент связывающем домене.

Аллостерический центр представляет собой участок молекулы фермента, в результате присоединения к которому какого-то низкомолекулярного вещества изменяется третичная структура белковой молекулы фермента, что влечет за собой изменение его активности. Аллостерический центр является регуляторным центром фермента.

Адсорбционный центр- участок активного центра молекулы фермента, на котором происходит сорбция (связывание) молекулы субстрата. Он формируется одним, двумя, чаще тремя радикалами аминокислот, которые обычно расположены рядом с каталитическим центром. Главная его функция - связывание молекулы субстрата и передача этой молекулы каталитическому центру в наиболее удобном положении (для каталитического центра). Эта сорбция происходит только за счет слабых типов связей и потому является обратимой.