Понятие активации ферментов. Расскажите об основных типах активации. Приведите конкретные примеры для каждого случая.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПИСЬМЕННОГО ОТВЕТА (вариант 10). 13 вопросов
Вторичная и третичная структуры белка. Дайте характеристику данным структурам, какие типы связей их стабилизируют. Нарисуйте фрагменты данных структур.
Вторичная структура большинства белков имеет вид спирали и возникает в результате образования водородных связей между – CO и NH-группами разных аминокислотных остатков полипептидной цепи.
Третичная структура имеет вид клубка, или глобулы, и образуется в результате сложной пространственной укладки молекул белка. Для каждого вида белка характерна специфическая форма глобулы. Прочность третичной структуры обеспечивается разнообразными связями, возникающими между радикалами аминокислот (дисульфидными, ионными, гидрофобными)
Расскажите о свойствах белковых растворов как о растворах высокомолекулярных соединений (объединяющих истинные и коллоидные свойства). Что такое гидратная оболочка белка? Каким образом данные знания используются в лабораторной медицинской практике.
Белковые растворы - коллоидные растворы с разными свойствами. Белки бывают кислыми и основными. Кислые белки, в составе которых находятся глу и асп, содержащих карбоксильные и аминогруппы. В щелочные белки в состав входят лиз и арг. Каждая молекула белка в водном растворе окружена гидратной оболочкой, за счет наличия у аминокислот гидрофильных группировок (-СООН, -ОН, -NH2, -SH). В водных растворах белковая молекула имеет заряд. Заряд белка в воде может меняться в зависимости от рН.
|
|
|
Гидратная оболочка - это слой молекул воды, определенным образом ориентированных на поверхности белковой молекулы, является фактором стабилизации белка в растворе. Поверхность большинства белковых молекул заряжена отрицательно, и диполи молекул воды притягиваются к ней своими положительно заряженными полюсами. Вода гидратной оболочки обладает особыми свойствами: она не является свободной, а связана с белковой молекулой. «Связанная» вода, принадлежащая белку, обладает особыми своисвами:
· Температура кипения выше 1000С.
· Температура замерзания ниже 0С.
· В воде гидратной оболочки не растворяются различные соли и другие гидрофильные вещества.
· Окружая каждую молекулу белка, гидратная оболочка не дает этим белковым молекулам сблизиться, соединиться и выпасть в осадок.
Поверхность большинства белковых молекул заряжена, за счет содержания в молекуле белка свободных заряженных СОО- и NH3+ группы. Изоэлектрическая точка (ИЭТ) большинства белков организма находится в слабокислой среде. Это означает, что у таких белков количество кислотных (СООН) групп больше количества основных групп (NH3). рН плазмы крови около 7,36 - это выше ИЭТ большинства белков, поэтому в плазме крови белки имеют отрицательный заряд. Заряд белковой молекулы является также фактором стабилизации белка в растворе.
|
|
|
Данные особенности белков используют для выделения и очистки белков различными методами: гомогенизации, экстракции белков водными или водно-солевыми растворами; диализа; высаливания; электрофореза; хроматографии (адсорбции, расщепления), ультрацентрифугировании.
Понятие активации ферментов. Расскажите об основных типах активации. Приведите конкретные примеры для каждого случая.
Белки выполняют в организме чрезвычайно важные и многообразные функции, наиболее значительной является каталитическая, или ферментативная, функция.
Ферменты являются катализаторами, то есть ускорителями, увеличивающими скорость биохимических реакций в десятки и сотни миллионов раз. Ферменты высокоспецифичны: каждый фермент катализирует определенный тип реакции, в которых участвуют определенные виды молекул субстратов. Специфичность фермента определяется особенностями структуры его активного центра, строго соответствующего структуре одного или нескольких субстратов. В ходе реакции фермент связывает субстрат, последовательно изменяет его конфигурацию, образуя ряд промежуточных молекул, дающих в конечном итоге продукты реакции. Активность фермента зависит от ряда факторов: температуры и реакции среды, наличия или отсутствия ряда веществ (например, витаминов, служащих коферментами). Активность может увеличиться - это активация фермента, или уменьшиться - это ингибирование.
|
|
|
Аллостерическая регуляция. Фермент изменяет активность с помощью нековалентно связанного с ним эффектора. Связывание происходит в участке, пространственно удаленном от активного (каталитического) центра. Это связывание вызывает конформационные изменения в молекуле белка, приводящие к изменению определенной геометрии каталитического центра. «Сообщение» о присоединении аллостерического активатора передается посредством конформационных изменений каталитической субъединице, которая становится комплементарной субстрату, и фермент «включается». При удалении активатора фермент вновь переходит в неактивную форму и «выключается». Аллостерическая регуляция является основным способом регуляции метаболических путей.
|
|
|
Регуляция активности ферментов путем фосфорилирования-дефосфорилирования. Фермент изменяет активность в результате ковалентной модификации. В этом случае фосфатная группа - ОРО32- присоединяется к гидроксильным группам в остатках серина, треонина или тирозина. В зависимости от природы фермента фосфорилирование может его активировать или, наоборот, инактивировать. Реакция присоединения фосфатной группы и ее отщепление катализируют специальные ферменты - протеинкиназы и протеинфосфатазы.
Регуляция путем ассоциации-диссоциации субъединиц в олигомерном ферменте. Этот процесс иногда начинается с ковалентной или нековалентной модификации одной из субъединиц. Например, фермент протеинкиназа в неактивной форме построена как тетрамер R2C2 (R и С - разные субъединицы). Активная протеинкиназа представляет собой субъединицу С, для освобождения которой необходима диссоциация комплекса. Активация фермента происходит при участии cAMP (циклоаденозинмонофосфорная кислота), которая способна присоединиться к субъединице R, после чего изменяется конформация, комплементарность субъединиц R и С и происходит диссоциация комплекса: R2C2 + 2cАМР 2С + 2(R -сАМР) Циклический АМР является продуктом АТР, превращение которой катализирует фермент аденилатциклаза: АТРс АМР + Н4Р2О7
Активация ферментов путем частичного протеолиза. Некоторые ферменты синтезируются первоначально неактивными и лишь после секреции из клетки переходят в активную форму. Неактивный предшественник называется проферментом. Активация профермента включает модификацию первичной структуры с одновременным изменением конформации. Например, трипсиноген, синтезированный в поджелудочной железе, затем в кишечнике превращается в трипсин путем удаления фрагмента с N-конца: энтеропептидаза трипсиногентрипсин + Val-(Acn) -Lys Расщепление определенных пептидных связей «запускает» новые взаимодействия R-групп по всей молекуле, приводя к новой конформации, в которой R-группы активного центра занимают оптимальное положение для катализа. Нарушения структуры какого-либо фермента, ведущие к снижению его активности, приводят к нарушению метаболических путей, в которых участвует этот фермент. Такие нарушения почти всегда проявляются как болезни. Повреждения ферментов бывают двух типов: наследственные дефекты строения фермента и повреждения, вызванные попадающими в организм токсическими веществами, ингибирующими фермент.
4. Дайте характеристику витаминов В6 и С по пунктам: название витамина, название кофермента, типы биохимических реакций, в которых он участвует, ежедневная норма, название и признаки авитаминоза, продукты питания наиболее богатые данным витамином.
название витамина: Витамин В6 (пиридоксин), 2-Метил-3-окси-4,5-ди-(оксиметил)-пиридина гидрохлорид
название кофермента: глутаматдекарбоксилаза
типы биохимических реакций, в которых он участвует: Участвует в процессах синтеза серотонина, нуклеиновых кислот, а также для синтеза гема, компонента гемоглобина. Регулирует воздействие на организм половых гормонов.
ежедневная норма: для мужчин (19-59 лет) – 2 мг, для женщин (19-59 лет) – 1.9 мг, для детей (7-10 лет) – 1.6 мг
название и признаки авитаминоза: анемия; появление дерматитов и др. заболевания кожи; излишняя возбудимость, головные боли, утомляемость; потеря аппетита, нарушение внимания, плохая память.
продукты питания наиболее богатые данным витамином: злаковые, гречневая каша, рис, бобовые, мясо, рыба, молоко, печень трески.
название витамина: Витамин С (аскорбиновая кислота) g-Лактон 2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты
название кофермента:
типы биохимических реакций, в которых он участвует: усиливают биохимические процессы в лимфоцитах и убивают бактерии, синтез коллагена, участвует в синтезе карнитина, а также в реакциях с холестерином в образовании желчных кислот, которые служат для переваривания жиров и усиления перистальтики
ежедневная норма: средняя потребностей составляет 60-100 мг, терапевтическая доза составляет 500-1500 мг.
название и признаки авитаминоза: цинга, приводит к кровоточению десен, болезненности в суставах, замедлению заживления ран, снижению аппетита, мышечной слабости и анемии, вялость, ухудшение настроения, возможны заболевания другими болезнями.
продукты питания наиболее богатые данным витамином: цитрусовые, ягоды, зеленые овощи, помидоры, цветная капуста, картофель
Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте. Укажите локализацию протеолитических ферментов в пищеварительных соках. Каков механизм переваривания? Уточните механизм активации для ферментов протеолитического действия желудочного и панкреатического соков. Роль соляной кислоты в переваривании белков.
Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте - это часть метаболизма белков, совокупность управляемых процессов, осуществляемых в системе пищеварения, которые представляют собой химическую переработку белков поступающих в организм с пищей, для последующего их всасывания в кровь и в лимфу.
Переваривание белков пищи предназначено для их денатурации, лишения видовой и тканевой специфичности и расщепления на простые компоненты способные всасываться в тонкой кишке в кровь. Почти все белки пищи (95-97%) всасываются в виде свободных аминокислот.
Расщепление белков пищи представляет собой гидролиз с участием катализаторов - протеолитических ферментов (протеазы, протеиназы, пептидазы). Каждый фермент из протеиназ разрывает вполне определенные пептидные связи белков. Специфичность действия зависит от размера полипептида, его структуры, разновидности аминокислот участвующих в образовании пептидных связей. Главные протеиназы, катализирующие гидролиз белков и пептидов пищи:
Таблица Протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта
| Секрет | Ферменты | Особенности действия |
| Желудочный сок | Пепсин | Протеиназа |
| Реннин | Створаживание молока | |
| Гастриксин | Подобен пепсину | |
| Сок поджелудочной железы | Трипсин | Протеиназа |
| Химотрипсин | Протеиназа | |
| Коллагеназа | Протеиназа | |
| Карбоксипептидаза | Пептидаза | |
| Эластаза | Пептидаза | |
| Кишечный сок | Аминопептидаза | Пептидаза |
| Лейцинаминопептидаза | Пептидаза | |
| Аланинаминопептидаза | Пептидаза | |
| Энтеропептидаза | Гликопротеин | |
| Трипептидазы | Пептидаза | |
| Дипептидазы | Пептидаза | |
| Пролил-дипептидаза | Пептидаза | |
| Пролин-дипептидаза | Пептидаза |
Переваривание белков пищи начинается в желудке. В желудок поступает пища, подвергшаяся механической и химической переработке в полости рта. В желудке происходит постепенное перемешивание пищи с желудочным соком и образование химуса. Желудочный сок содержит соляную кислоту и ферменты, катализирующие гидролиз белков. Соляная кислота желудочного сока способствует набуханию белков, их денатурации, создает оптимальную кислотность среды для наилучшего действия ферментов, активирует проферменты, стимулирует секрецию гормонов принимающих участие в управлении функциями желудочно-кишечного тракта.
Желудочный сок содержит три главных протеазы: пепсин, реннин и гастриксин. Пепсин катализирует гидролиз пептидных связей почти всех натуральных белков (за исключением некоторых кератинов, протаминов, гистонов и мукопротеинов). В результате гидролиза белков образуются различного размера полипептиды, олигопептиды и небольшое количество свободных аминокислот.
Значительно более интенсивное, чем в желудке переваривание белков осуществляется в тонкой кишке. Начальным отделом её является двенадцатиперстная кишка. В полость двенадцатиперстной кишки выделяют свои секреты поджелудочная железа, бруннеровы железы и печень. Сок поджелудочной железы содержит пять главных ферментов: трипсин, химотрипсин, коллагеназу, карбоксипептидазу, эластазу. Трипсин и химотрипсин действуют на белки аналогично пепсину. Они наиболее активны в слабощелочной среде (рН = 7,2 - 7,8) и разрушают внутренние пептидные связи. Таким образом, внутренние пептидные связи сложных белков последовательно разрывают три протеазы: пепсин желудочного сока, трипсин и химотрипсин сока поджелудочной железы. В результате образуются полипептиды различной длины и небольшое количество свободных аминокислот. Дальнейший гидролиз полипептидов до свободных аминокислот осуществляется под влиянием группы более специфичных ферментов - пептидаз. Они содержатся в соке поджелудочной железы, в соке двенадцатиперстной кишки и в кишечном соке желёз нижележащих отделов тонкой кишки.
6. ЗАДАЧА
У рабочего химического производства, имеющего длительный контакт с дихлорэтаном, появилось раздражение слизистых оболочек глаза и верхних дыхательных путей, слабость, головная боль, сонливость, горечь во рту, тошнота. Несколько раз была рвота с примесью желчи. Дихлорэтан - бесцветная, прозрачная жидкость с запахом, напоминающим хлороформ. Дихлорэтан растворяется в спирте, эфире, хлороформе и сам является растворителем для смол, жиров, восков.
При обследовании рабочего обнаружено:
Сыворотка крови: Моча:
мочевина 2 ммоль/л мочевина 200 ммоль/сут
креатинин 30 мкмоль/л креатинин 0,08 ммоль/сут
мочевая кислота 0,1 ммоль/л мочевая кислота 0,8 ммоль/сут
индикан 0,5 мкмоль/л индикан - следы
АЛТ 0,95 ммоль/ч × мл
АСТ 0,75 ммоль/ч ×мл
общий белок 52 г/л
альбумины 49%
глобулины: a1- 6%, a2- 13%,
b- 15%, g- 17%
Повышено содержание свободных аминокислот в сыворотке крови и в моче. Потребление белков с пищей соответствовало физиологической норме.
1. Какие нарушения белкового обмена можно предположить?
2. Объясните причины изменения биохимических показателей в крови и моче.
3. При поражении функций какого органа они возникают?
4. Может ли рабочий продолжать работу на данном предприятии?
Дата добавления: 2022-07-01; просмотров: 40; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!