Метод реком ПЕД

1)последовательность аминокислот в полипептидной цепи

2)пространственную укладку вторичной структуры

3)пространственную укладку, обусловленную только ионными связями

4)организацию белка из нескольких полипептидных цепей

5)пространственную укладку, обусловленную только водородными связями

3.ПРОТЕИНОГЕННЫМИ АМИНОКИСЛОТАМИ ЯВЛЯЮТСЯ

1)α–аминокислоты

2)β–аминокислоты

3)γ–аминокислоты

4)L–изомеры аминокислот

5)D–изомеры аминокислот

Б. Ситуационные задачи:

1. Гистоны представляют собой небольшие по молекулярной массе основные белки, связывающиеся с ДНК в хроматине. Они положительно заряжены и взаимодействуют с отрицательно заряженными молекулами ДНК. Какие аминокислоты могут сформировать при рН клетки (ядра) положительный заряд гистонов? Напишите их формулы.

2. При рН 7,0 большинство аминокислот существует в виде биполярных ионов

+H3N-CH-COO-

│

R

А. Назовите аминокислоты, имеющие при рН 7,0 дополнительный отрицательный заряд, и напишите их формулы в ионизированной форме.

Б. Назовите аминокислоты, имеющие при рН 7,0 дополнительный положительный заряд, и напишите их формулы в ионизированной форме.

3. На рисунке представлены функциональные группы аминокислот, образующие в белках определённые типы связей.

1.- NH3+ ; -COO-. 2.—CН3 ;			OH
	-- СН2—. 3.— OH; O=C—

4. NH; О=С 5.—SH ; О=С— 6.—SH; HS— .

NH2

А. Назовите типы связей, которые могут возникнуть между функциональными группами каждой пронумерованной пары.

Б. Выпишите номера пар, участвующих в формировании вторичной и третичной структуры.

В. Программированный контроль знания темы: письменная контрольная работа по вопросам конечного уровня знаний по теме занятия.

Г. Вопросы для самоподготовки по теме 2:

1.Аминокислоты: определение, классификация (по строению радикала, полярности, кислотно-основным свойствам, степени заменимости).

2.Физико-химические свойства аминокислот: полярность, кислотно-основные, амфотерность, изоэлектрическая точка.

3.Что такое белки? Чем определяется структурное и функциональное многообразие белков?

21

4.Охарактеризуйте биологические функции белков (структурную, сократительную, транспортную, каталитическую, защитную, рецепторную, регуляторную). Приведите примеры.

5.Что понимают под первичной структурой белка? Как образуется пептидная связь? Какая из карбоксильных групп у дикарбоновых и какая из аминогрупп у диаминомонокарбоновых кислот участвуют в образовании пептидной связи? Способы нарушения первичной структуры (гидролиз).

6.Что представляет собой вторичная структура белка? Как осуществляется укладка полипептидной цепи во вторичную структуру? Какие связи ее формируют?

Как построена -спираль? Что представляет собой структура складчатого типа ( - структура)?

7.Что понимают под третичной структурой белка)? Как образуются связи: а) ионная; б) гидрофобная; в) дисульфидная; г) водородная? Приведите примеры. В чем различие структуры молекул фибриллярных и глобулярных белков? Чем определяется компактность последних?

8.Что понимают под четвертичной структурой белка? Что такое протомеры, тетрамеры, олигомеры, мультибелковые комплексы? Что понимают под специфичностью белка?

9.Объясните роль разных уровней организации белков в проявлении биологической активности (на примере гемоглобина и миоглобина).

10.Как в клетке формируется молекула белка? Чем обусловлено формирование каждого структурного уровня?

11.Методы расшифровки структуры белка. Секвенирование и рентгеноструктурный анализ. Биоинформатика, банки белков.

12.Охарактеризуйте методы фракционирования аминокислот. Какие физикохимические свойства аминокислот лежат в основе этих методов?

Тема 3. Физико-химические свойства белков. Простые и сложные белки

Цель: изучить физико-химические свойства аминокислот и белков в ходе проведения диализа, осаждения и определения изоэлектрической точки белков; освоить методы осаждения белков солями щелочных и щелочноземельных металлов (высаливание), кислотами и органическими соединениями, способы очистки белковых препаратов от низкомолекулярных примесей (диализ), найти изоэлектрическую точку казеина; закрепить основные положения по составу, строению и биологическим функциям простых и сложных белков.

Основные термины:

Гидролиз белка – расщепление белка на аминокислоты с участием воды.

Ионизация радикалов аминокислот в воде – диссоциация карбоксильных и протонирование аминогрупп.

Изоэлектрическое состояние аминокислот и белков – равенство отрицательных и положительных зарядов в молекулах аминокислот или белков.

Изоэлектрическая точка аминокислот и белков – значение рН среды, при котором наступает изоэлектрическое состояние.

Амфотерность белка – способность белка проявлять кислотные и основные свойства. Растворимость белка – распределение молекул белка среди молекул растворителя (воды).

Факторы растворимости белка: заряд аминокислот и белков, гидратная оболочка и целостная третичная структура.

Осаждение белка – утрата факторов растворимости белка и выпадение белка в осадок.

22

Изоэлектрическое осаждение белка – нейтрализация белка (суммарный заряд = 0) в результате изменения рН среды и выпадение белка в осадок.

Денатурация белка – разрушение четвертичной, третичной и вторичной (но не первичной) структур белка, разворачивание полипептидной цепи с выходом гидрофобных групп на контакт с водой с последующей потерей растворимости и биологической активности (нативных свойств) белка.

Высаливание белка – осаждение белка при воздействии электролитов (солей щелочных

ищелочноземельных металлов, слабых кислот, щелочей и т.д.) вследствие дегидратации и нейтрализации заряда молекул белка.

Диализ – свойство мембран пропускать только вещества с малой молекулярной массой

изадерживать высокомолекулярные соединения.

Сложные белки – содержат простой белок (апопротеин) и небелковый компонент (простетическую группу).

Простетическая группа – небелковая часть сложного белка. Фосфопротеины – сложные белки, содержащие апапротеин и ион железа.

Металлопротеины - сложные белки, содержащие апопротеин и металл (марганец, магний, железо, кальций, натрий, калий и др.).

План изучения темы:

1.Образование истинных растворов белка в воде.

2.Факторы растворимости: заряд, гидратная оболочка и глобулярная форма.

3.Коллоидные растворы белка (вязкость, мутность, неспособность проникать через полупроницаемые мембраны).

4.Белки - амфотерные электролиты.

5.Буферные свойства белков.

6.Влияние рН среды на заряд белка. Влияние аминокислотного состава на заряд белка.

7.Изоэлектрическое состояние, изоэлектрическая точка.

8.Осаждение белка. Изоэлектрическое осаждение белка.

9.Денатурация.

10.Высаливание.

11.Диализ.

12.Классификация сложных белков по характеру простетической группы.

13.Фосфопротеины: фосфорилаза и гликогенсинтаза, казеиноген. Роль фосфорной кислоты.

14.Металлопротеины: транспортная и ферментативные функции.

ИЗЛОЖЕНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА Белки - высокомолекулярные соединения. Гидролиз белка состоит из двух этапов:

разрыва гидролизуемой связи и присоединения по месту разрыва фрагментов воды (Н- и НОгрупп). Пептидная связь является ковалентной и химически устойчивой, поэтому гидролиз белков проводят в жестких условиях. Различают кислотный, щелочной и ферментативный способы гидролиза белков. Кислотный или щелочной гидролиз проводят кипячением белка в растворе кислоты или щелочи в течение длительного времени. При ферментативном гидролизе раствор белка инкубируют с энзимом при температуре, не выше 40◦ С.

В воде большинство белков образует истинные растворы. Однако, по причине

высокой молекулярной массы и большого размера молекулы			белка приобретают
свойства	коллоидных	частиц, а растворы белка - свойства коллоидных растворов.
Коллоидные растворы		белка достаточно устойчивы. Это обусловлено: 1)		наличием
на белковой частице электрического заряда и 2) образованием			вокруг	белковой
молекулы	гидратной оболочки. Заряд на молекуле белка формируется при ионизации
		23

в воде карбокси- и аминогрупп: образуются ионы				R-СОО -		и NH3+ . Такие ионы на
поверхности белковой частицы и полярные радикалы					аминокислот (—ОН серина,
—SH цистеина),	притягивая диполи воды, способствуют					образованию гидратной
оболочки,	обеспечивая, тем		самым, растворимость.			Факторы, влияющие па
гидратную оболочку,		заряд или	структуру белковой		молекулы, могут повысить
или, наоборот,	понизить растворимость молекул белка,					изменить их физико-
химические свойства и функциональную активность.

Белки, как и их структурные элементы – аминокислоты, благодаря одновременному присутствию СООН – групп (кислотных) и NН2 – групп (основных), являются амфотерными электролитами. В кислой среде они проявляют основные свойства и несут положительный заряд (катионы). В щелочной среде они проявляют кислотные свойства и несут отрицательный заряд (анионы):

Н+	COOH
	R
COO-	NH3+
R
NH3+	-
ОН-	COO
	R
	NH2

Однако, в зависимости от преобладания в молекуле дикарбоновых или диаминомонокарбоновых аминокислот, белки в водных растворах при рН=7 приобретают, соответственно, свойства либо слабых кислот или слабых оснований. Кислые белки (альбумины, глобулины) в водном растворе несут суммарный отрицательный заряд, основные белки (протамины, гистоны) – положительный заряд.

Растворимость белка, как правило, увеличивается при добавлении к раствору солей

щелочных	и щелочноземельных металлов		(хлоридов и сульфатов натрия, калия,
кальция, магния,		аммония и др.) в небольших концентрациях (> 5 %). Однако, при
дальнейшем повышении в растворе концентрации этих же солей								растворимость
белков может	резко понижаться, они выпадают в осадок.					При	разбавлении этих
растворов водой		белки снова растворяются,	восстанавливая			свои		специфические
(нативные) свойства. Вышеописанный			метод	выделения			белков		называют
высаливанием. Поскольку разные белки высаливаются				(осаждаются)				при различной
концентрации	солей, этот метод широко используется				для	фракционирования и
получения относительно гомогенных белковых препаратов					(альбуминов,				глобулинов,
белков-ферментов и др.).

Другой химизм имеет осаждение белков солями тяжелых металлов (ртути, серебра,

меди, свинца, стронция и др.). Их токсическое действие	основано на образовании с
белками нерастворимых солей, что является причиной	денатурации белков. Под

влиянием различных физических и химических факторов (нагревания, действия ультразвука, ультрафиолетового и радиоактивного излучения, концентрированных кислот, щелочей, солей тяжелых металлов, органических соединений, алкалоидов и многих других) белки денатурируют. При этих воздействиях в молекуле белка происходит разрушение слабых связей (водородных, электростатических, гидрофобных), формирующих четвертичную, третичную и вторичную структуры. Полипептидная цепь разворачивается, и гидрофобные радикалы аминокислот понижают растворимость белка. При этом изменяются физико-химические и, главное, биологические (нативные) свойства белка.

Процесс разделения высокомолекулярных и низкомолекулярных частиц с помощью полупроницаемых мембран называется диализом. Метод основан на неспособности коллоидных частиц проникать через полупроницаемые мембраны. Обладая большим

24

диаметром, частицы белка не способны к проникновению через такие мембраны. В то же время низкомолекулярные примеси легко проходят через поры полупроницаемых мембран. На основе диализа создан аппарат «искусственная почка». С помощью диализа могут быть получены очищенные от солей растворы белков.

Сложные белки классифицируют в зависимости от простетической группы. Основная роль простетической группы: стабилизация третичной структуры белка и участие в

выполнении биологической функции.
Фосфопротеины, наряду с апопротеином, содержат	фосфорную кислоту.

Присоединение или отщепление фосфорной кислоты изменяет активность ферментов (фосфорилаза и гликогенсинтаза). Второй тип фосфопротеинов – питательные белки (казеиноген).

К металлопротеинам относят макромолекулы, у которых, помимо белка, имеются ионы одного или нескольких металлов. Например, белки, содержащие негеминовое железо (ферритин, трансферрин), ионы цинка (алкогольдегидрогеназа, карбоангидраза), меди (тирозиназа, цитохромоксидаза), натрий, калий, кальций, магний (АТФ-азы и многие др. ферменты).

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Работа 1. Высаливание альбуминов и глобулинов из плазмы крови.

Принцип метода: Глобулины, имеющие большую молекулярную массу (ММ) и небольшой заряд, высаливаются (осаждаются) при полунасыщении раствора белка сульфатом аммония. При полном насыщении этого раствора сульфатом аммония, в осадок выпадают альбумины (с меньшей ММ и большим зарядом). При высаливании происходят дегидратация макромолекул белка и устранение заряда. При уменьшении концентрации солей (разбавлением водой или диализом) выпавшие в осадок альбумины и глобулины снова растворяются.

Ход работы: К 1 мл сыворотки или плазмы крови приливают равный объем насыщенного раствора сернокислого аммония (получают полунасыщенный раствор сульфата аммония). Происходит осаждение глобулинов. Осадок отфильтровывают. К фильтрату, содержащему альбумины, добавляют порошок сульфата аммония до прекращения растворения соли, т. е. до полного насыщения. При этом выпадают в осадок альбумины.

Практическое применение: Поскольку разные белки высаливаются (осаждаются) при различной концентрации солей, этот метод широко используется для фракционирования белков и получения относительно гомогенных белковых препаратов (альбуминов, глобулинов, белков-ферментов и др.).

Исследуемый	Используемая	Степень	Этапы	Результат
материал	соль	насыщения р-ра	высаливания	опыта
		белка
Сыворотка или	Сульфат	Полунасыщен-	Осаждение	Удаление
плазма крови, 1	аммония, 1	ный раствор	глобулина.	глобулина.
мл	мл 100%-го	(50%)	Фильтрование	Получение
	р-ра		осадка	раствора
			глобулина	альбумина
Раствор	Сульфат	Насыщенный	Осаждение	Осаждение
альбумина	аммония,	раствор (100%)	альбумина и	белковых
	(добавление		фильтрование	фракций плазмы
	порошка соли		осадка	крови:
	до полного		альбумина	альбуминов
	насыщения)

25

ВЫВОД из проделанной работы: в соответствии с полученными результатами делают вывод об осаждении из плазмы крови альбуминов и глобулинов.

Работа 2. Диализ.

Принцип метода: Основан на свойстве мембран (естественных и искусственных, например, из коллоида, целлофана, пергамента и др.) пропускать только вещества с малой молекулярной массой и задерживать высокомолекулярные соединения. Это свойство полупроницаемых мембран объясняется малыми размерами их пор.

Ход работы: Лист целлофана обёртывают и закрепляют ниткой вокруг ножки воронки в виде мешочка, наливают в него 2 мл раствора яичного белка и добавляют 1 мл насыщенного раствора хлорида натрия. Мешочек погружают в стакан с дистиллированной водой. Через 1 час от начала диализа в 2 пробирки помещают по 10 капель диализата (наружной жидкости) и проделывают реакции:

а) на присутствие в растворе хлористого натрия (в пробирку добавляют по 3—5 капель азотной кислоты и нитрата серебра), б) на наличие белка (биуретовую реакцию).

Практическое применение: На основе диализа создан аппарат «искусственная почка». С помощью диализа могут быть получены очищенные от солей растворы белков.

ВЫВОД из проделанной работы: в соответствии с полученными результатами делают вывод о наличие в диализате солей и белка.

Работа 3. Денатурация белков. Осаждение белков при действии солей тяжелых металлов, минеральных и органических кислот.

Принципы метода: Под влиянием различных физических и химических факторов (нагревания, действия ультразвука, ультрафиолетового и радиоактивного излучения, концентрированных кислот, щелочей, солей тяжелых металлов, органических соединений, алкалоидов и многих других) белки денатурируют. При этих воздействиях в молекуле белка происходит разрушение слабых связей (водородных, электростатических, гидрофобных), формирующих четвертичную, третичную и вторичную структуры. Полипептидная цепь разворачивается, и гидрофобные радикалы понижают растворимость белка. Изменяются при этом физико-химические и, главное, биологические свойства белка.

Ход работы:

Условия осаждения	Наблюдаемые		Чем обусловлены	Применение в
	изменения		изменения	медицине
I. Осаждение 1% раствора яичного	Помутнение		Тепловая	Кипячение с целью
белка при нагревании в среде:	раствора белка		денатурация:	стерилизации
а) нейтральной (10 кап. 1% р-ра			понижение	медицинского
яичного белка)			растворимости белка	инструментария
б) слабокислой (к 10 кап. 1% р-ра	Помутнение		Изоэлектрическое	Осаждение белка в
яичного белка добавляют 1 каплю	раствора белка		осаждение белка	мягких условиях с
1-% р-ра уксусной кислоты)				целью	его
				отделения	для
				исследования
				и/или
				использования
в) кислой (к 10 кап. 1% р-ра	Растворение		Перезарядка белка	Растворение осадка
яичного белка добавляют 1 каплю	осадка			белка	для
10-% раствора уксусной кислоты)				исследования
				раствора белка
г) щелочной (к 10 кап. 1% р-ра	Без	изменения	Происходит	Получение
яичного белка добавляют 1 каплю	(растворимость		усиление	растворов	белка
щелочи)	усиливается)		отрицательного	для лабораторных

26

заряда

на

кислых

исследований

белках, а, значит, их

растворимости

II. Осаждение кислотами:

Осадок белка

Химическая

Информация

о

а) серной, концентрированной (к

денатурация,

жестком

10 каплям 1% р-ра яичного белка

выпадение

в осадок

воздействии

добавляют 1 каплю к-ты)

белка

сильных

кислот и

оснований

на

растворы

белков

необходима

при

лечении от ожогов

указанными

соединениями

б) трихлоруксусной (ТХУ)

(к 10

Осадок белка

В

результате

Для

получения

каплям 1% р-ра яичного

белка

эффекта

безбелкового

добавляют

10 капель ТХУ)

высаливания

фильтрата с целью

происходит

мягкое

определения

осаждение

белка

(в

биохимических

результате

показателей

в) сульфосалициловой (к 10

дегидратации

и

При

определении

каплям 1% р-ра яичного

белка

нейтрализации)

с

белка в моче

добавляют

10

капель

сохранением

сульфосалициловой к-ты)

третичной

структуры белка

III.

Осаждение солями тяжелых

Осадок белка

Соли

тяжелых

При

отравлении

металлов:

металлов

образуют

солями

тяжелых

сульфатом меди (к

10 каплям 1%

нерастворимые

металлов

р-ра яичного белка

добавляют

комплексы со всеми

необходимо

2

капли

р-ра сульфата меди)

белками

вводить

сырой

белок

(молоко,

яйцо)

для

предотвращения

всасывания

солей

тяжелых металлов

Работа 4. Определение изоэлектрической точки казеина.

Принцип метода: Растворы белков в изоэлектрической точке наименее устойчивы и легко выпадают в осадок. Для определения изоэлектрической точки белка находят рН раствора, при котором наблюдается наиболее быстрое и полное выпадение белка в осадок.

Ход работы: В 6 сухих пробирок наливают раствор уксусной кислоты (0,2 М) и воду в количествах, указанных в таблице. Содержимое пробирок перемешивают и только затем во все пробирки быстро добавляю белок казеин (0,2 мл) и смесь снова перемешивают. Через 5—10 минут фиксируют помутнение.

№	Раствор	Вода (мл)	Раствор	рН смеси	Степень
пробирки	уксусной кислоты		белка казеина		помутнения
	(мл)		(мл)
1	1,60	0,40	0,20	3,8
2	0,80	1,20	0,20	4,1
3	0,40	1,60	0,20	4,4
4	0,20	1,80	0,20	4,7	Наиболее
					сильное
5	0,10	1,90	0,20	5,0
6	0,05	1,95	0,20	5,4

ВЫВОД из проделанной работы: в соответствии с полученными результатами делают вывод о изоэлектрической точке казеина и степени помутнения.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И ОСНАЩЕНИЕ

- иллюстрированная биохимия (метаболические карты); 27

-учебные стенды;

-вопросы для самоподготовки;

-протоколы лабораторных работ;

-сборники тестовых заданий и ситуационных задач с эталонами ответов;

-карточки программированного контроля (билеты с вопросами по теме занятия);

-нагревательные приборы, прибор для диализа, посуда, реактивы.

ДИДАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ А. Задания в тестовой форме:

1.РАСТВОРИМОСТЬ БЕЛКА ЗАВИСИТ ОТ

1)молекулярной массы белка

2)наличия гидрофильных аминокислот в структуре

3)величины рН раствора

4)величины заряда

5)формы белковой молекулы

2.ДЛЯ ДЕНАТУРАЦИИ БЕЛКА ХАРАКТЕРНО

1)утрата нативных свойств

2)разрушение всех уровней структур

3)сохранность пептидных связей

4)выпадение белка в осадок

5)выход на поверхность белковой молекулы гидрофобных группировок

3.К ФОСФОПРОТЕИНАМ ОТНОСЯТСЯ

1)казеиноген

2)активная фосфорилаза

3)активная гликогенсинтетаза

4)инсулин

5)химотрипсин

Б. Ситуационные задачи:

1. Укажите направление движения (к аноду, катоду или остается на старте) перечисленных ниже пептидов а) при рН 3,0; б) при рН 10,0.

1.	Лиз-Гли-Ала-Гли.	3. Глу-Гли-Ала-Глу.
2. Гис-Гли-Ала-Глу.		4. Гли-Гли-Ала-Лиз.

2. Высаливание – один из методов фракционирования белков.

А. Выделите физико-химические свойства белков, нарушение которых при повышении концентрации солей приведет к выпадению в садок.

1.	Суммарный заряд.	3. Размер белковых молекул.
2.	Степень гидратации белков.	4. Форма белковых молекул.

Б. Почему при повышении концентрации солей растворимость белка падает?

В. Почему при ступенчатом повышении концентрации сульфата аммония (например, от 30 до 50%) на каждой ступени из экстракта ткани выпадают в осадок не все белки, а лишь некоторые?

3. Установите соответствие: А. Электрофорез В. Диализ С. Высаливание

1.Метод, используемый для очистки белка от соли

2.Метод, основанный на различиях в растворимости белков

3.Метод, основанный на разделении белков под действием электрического поля. Опишите механизм каждого из подобранных методов.

28

В. Программированный контроль знания темы: письменная контрольная работа по вопросам конечного уровня знаний по теме занятия.

Г. Вопросы для самоподготовки по теме 3:

1.Молекулярная масса белков. Седиментационный анализ белков. Физические свойства. Растворимость в воде и других растворителях. Коллоидные свойства раствора белка.

2.Белки как амфотерные полиэлектролиты. Дайте понятие кислых, основных и нейтральных белков. Буферные свойства белков.

3.Почему белки имеют разную растворимость? Как образуется гидратная

оболочка?

4.Что такое изоэлектрическая точка белков (ИЭТ), изоэлектрическое состояние (ИЭС)? Почему ИЭТ является характерной константой данного белка? Как влияет рН среды на заряд и пространственную структуру белковой молекулы?

5.От чего зависит заряд белка в водном растворе? Что такое изоэлектрическое осаждение? Как зависит растворимость белков от температуры и рН среды?

6.Как влияет на растворимость белка добавка солей, органических и минеральных кислот, растворителей, алкалоидов? Какие существуют методы преципитации белков?

7.Чем обусловлена различная растворимость глобулярных и фибриллярных

белков?

8.Что такое нативная конформация белка? Как она образуется? Что такое денатурация и ренатурация белка? Какие реагенты и условия вызывают денатурацию (ренатурацию)? Как изменится при этом структура и биологические свойства белков? Приведите примеры применения в медицинской практике реакций необратимого осаждения.

9.Простые и сложные белки. Классификация сложных белков по характеру простетической группы.

10.Особенности состава и функций глобулярных белков: альбуминов, глобулинов, протаминов, гистонов.

11.Особенности структуры, аминокислотного состава и биологическая роль фибриллярных белков: коллагена и кератина.

12.Что представляют собой фосфопротеины? Охарактеризуйте представителей: строение и биологическую роль.

13.Что представляют собой металлопротеины? Перечислите виды металлопротеинов и их биологические функции в организме.

14.Хромопротеины: понятие, классификация, примеры.

15.Охарактеризуйте методы фракционирования и очистки белков и аминокислот (изоэлектрическое осаждение, высаливание, диализ, фракционирование органическими растворителями, электрофорез). Какие физико-химические свойства белков лежат в основе этих методов?

Тема 4. Ферменты. Строение и механизм действия

Цель: изучить химическую природу простых и сложных ферментов; коферментов витаминной и невитаминной природы. На примере амилазы слюны уметь доказать специфичность действия ферментов.

Основные термины:

Ферменты (энзимы) - высокоспецифичные катализаторы органической природы. Холофермент - фермент сложный белок.

Апофермент - белковая часть сложного фермента.

29

Коферменты - небелковые соединения, без которых фермент неактивен. Изоферменты - множественные формы одного и того же фермента. Полиферментные системы - совокупность ферментов, объединенных единым метаболическим процессом.

Энергия активации (Е) - энергия, которая необходима, чтобы все молекулы одного моля вещества могли преодолеть энергетический барьер и вступить в реакцию. Энергетический барьер - силы межмолекулярного отталкивания, не дающие молекулам вступить в реакцию.

Константа Михаэлиса (Km) - концентрация субстрата, при которой скорость реакции составляет 1/2 от максимальной.

План изучения темы:

1.Химическая природа и биологическая роль ферментов.

2.Характеристика кофакторов и коферментов, как составных частей ферментов - протеинов.

3.Функции витаминных коферментов (ТДФ, ФАД, ФМН, коэнзим А, НАД, НАДФ, ПФ, биотин).

4.Активный и аллостерический центры, их функции.

5.Изоферменты.

6.Специфичность действия ферментов, ее виды.

7.Полиферментные системы.

8.Гипотезы механизма действия ферментов.

9.Практические доказательства специфичности ферментов на примере амилазы слюны.

ИЗЛОЖЕНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

Ферменты по химической природе являются:

1)простыми белками – состоят только из аминокислот;

2)сложными белками – (апофермент + кофактор)

металлы (Zn2+, Mg2+, Cu2+, K+, Na+, Fe2+, Fe3+ и др.)

кофактор

кофермент: витаминный (производные витаминов) невитаминный (гем, УДФ-глюкоза, глутатион и др.)

Активный центр фермента - участок в молекуле фермента, к которому присоединяется субстрат (акцепторный участок) и который обеспечивает превращение субстрата в продукты реакции (каталитический центр). Активный центр ферментов - простых белков состоит из функциональных групп аминокислот (12-16 радикалов). В активный центр сложных ферментов входит также небелковая часть. Формирование активного центра происходит в момент возникновения третичной и четвертичной структуры белка и присоединения кофактора, если фермент является сложным белком. Аллостерический центр фермента – другой участок в молекуле фермента, к которому могут присоединяться вещества-регуляторы (эффекторы), вследствие чего каталитическая активность фермента меняется.

Аллостерические эффекторы (модификаторы, модуляторы) - вещества, изменяющие активность фермента. К ним относятся метаболиты, ионы металлов, коферменты, лекарственные препараты и др. Положительные аллостерические эффекторы активируют фермент, отрицательные - ингибируют.

Изоферменты (изоэнзимы) – это группа ферментов, катализирующих одну химическую реакцию, но отличающихся по аминокислотному составу, сродству к субстрату, локализации в тканях. Биологическое значение наличия изоферментов: в определенных тканях различные условия для протекания реакций, например, в скелетных мышцах - анаэробные условия – активен ЛДГ5, в миокарде – аэробные

30