Актуальность. Ферменты – белковые молекулы, выполняющие в живой клетке функции биокатализаторов

Ферменты – белковые молекулы, выполняющие в живой клетке функции биокатализаторов. Значительное количество лекарственных средств влияет на активность ферментов организма и знание роли тех или иных ферментов позволяет грамотно использовать медицинские препараты.

Ряд патологических состояний связан с изменением активности ферментов, что приводит к нарушению деятельности органов и организма в целом (например, наследственные энзимопатии).

Изучение строения и функционирования ферментов необходимо для понимания обмена веществ и его регуляции, а также патогенеза заболеваний, связанных с нарушением работы ферментов.

Цель

Знакомство со строением и свойствами ферментов, особенностями ферментативного катализа.

Изучение влияния некоторых факторов на активность ферментов in vitro. Изучение регуляции активности ферментов в клетке.

Приобретение практических навыков по исследованию специфичности ферментов, по изучению влияния на активность ферментов температуры, активаторов и инактиваторов.

Вопросы для самоподготовки

1. Строение простых и сложных белков.

Коферментные формы витаминов В₁ (ТДФ), В₂ (ФМН и ФАД), РР (НАД⁺ и НАДФ⁺), В₆ (ПФ).

Биологическая роль ферментов. Понятие энергетического барьера реакции и энергии активации.

Этапы ферментативного катализа.

Характеристика структурно-функциональной организации ферментов по плану:

o простые ферменты;

o сложные ферменты: понятие холофермента, апофермента, кофактора, кофермента, простетической группы;

o активный центр (контактный и каталитический участки);

o аллостерический центр.

Кислотно-основной и ковалентный механизмы катализа.

Сходство и различие в действии ферментов и неорганических катализаторов.

Общие принципы количественного определения активности ферментов. Единицы активности ферментов.

Мультиферментный комплекс, строение, принципы самосборки, роль. Примеры.

Изоферменты, особенности их строения на примере лактатдегидрогеназы и креатинкиназы.

Основные свойства ферментов. Графики зависимости скорости ферментативной реакции:

o от температуры;

o от pH среды;

o от концентрации субстрата;

o от концентрации фермента.

Специфичность, виды специфичности. Механизмы специфичности – теория Фишера и теория Кошланда.

Способы регуляции скорости ферментативных реакций в клетке (in vivo):

o компартментализация;

o изменение количества фермента – на примере влияния глюкокортикоидов на глюконеогенез;

o изменение доступности субстрата на примере оксалоацетата и цикла трикарбоновых кислот;

o проферменты и их ограниченный протеолиз на примере ферментов желудочно-кишечного тракта;

o белок-белковое взаимодействие на примере активации аденилатциклазы (присоединение регуляторных белков) и на примере протеинкиназы А (диссоциация белка на протомеры). Схемы процессов;

o аллостерические механизмы регуляции ферментов: а) схема изменения активности фермента при воздействии эффектора, б) роль аллостерической регуляции метаболизма на примере фосфофруктокиназы;

o ковалентная модификация ферментов на примере ферментов гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы. Схема механизма регуляции.

Характеристика ингибирования ферментов. Конкурентное и неконкурентное ингибирование. Обратимое и необратимое ингибирование. Примеры.

Исследование восстановления пероксида водорода ферментом каталазой. Принцип метода.

Исследование специфичности действия ферментов на примере амилазы и уреазы. Принцип метода.

Влияние активаторов и инактиваторов ферментов на скорость реакции на примере амилазы. Принцип метода.

Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры на примере амилазы слюны и дегидрогеназ дрожжей. Принцип методов.