Регуляция активности ферментов частичным протеолизом

Т.к. синтез некоторых ферментов осуществляется в виде более крупного предшественника (трипсиноген -> трипсин, пепсиноген -> пепсин, прокарбоксипептидазы), то при поступлении в нужное место этот фермент активируется через отщепление от него одного или нескольких пептидных фрагментов. Неактивный предшественник называется проферментом. Активация профермента включает модификацию первичной структуры с одновременным изменением конформации.

Билет 2

1) Глобулярные, фибриллярные, трансмембранные белки:особенности строения, примеры

Классификация по типу строения

По общему типу строения белки можно разбить на три группы: 1. Фибриллярные белки — образуют полимеры, их структура обычно высокорегулярна и поддерживается, в основном, взаимодействиями между разными цепями. Они образуют микрофиламенты, микротрубочки, фибриллы, поддерживают структуру клеток и тканей. К фибриллярным белкам относятся кератин и коллаген. 2. Глобулярные белки — водорастворимы, общая форма молекулы более или менее сферическая. 3. Мембранные белки — имеют пересекающие клеточную мембрану домены, но части их выступают из мембраны в межклеточное окружение и цитоплазму клетки. Мембранные белки выполняют функцию рецепторов, то есть осуществляют передачу сигналов, а также обеспечивают трансмембранный транспорт различных веществ. Белки-транспортёры специфичны, каждый из них пропускает через мембрану только определённые молекулы или определённый тип сигнала. Глобулярные белки́ — белки, в молекулах которых полипептидные цепи плотно свёрнуты в компактные шарообразные структуры — глобулы (третичные структуры белка)

4. Глобулярная структура белков обусловлена гидрофобно-гидрофильными взаимодействиями: снаружи гидрофильные (имеющие водородные соединения с окружающей средой), а внутри гидрофобные (отталкивающие воду). 5. К глобулярным белкам относятся ферменты, иммуноглобулины, некоторые гормоны белковой природы (например, инсулин) а также другие белки, выполняющие транспортные, регуляторные и вспомогательные функции.

6. У глобулярных белков отношение длинной оси молекулы к короткой (степень асимметрии) равна 3-5. Фибриллярные белки — белки, имеющие вытянутую нитевидную структуру, в которой отношение длинной оси молекулы к короткой (степень асимметрии) составляет от 80 до 150. Большинство фибриллярных белков не растворяется в воде, имеют большую молекулярную массу и высокорегулярную пространственную структуру, которая стабилизируется, главным образом, взаимодействиями (в том числе и ковалентными) между различными полипептидными цепями. Первичная и вторичная структура фибриллярного белка также, как правило, регулярна[1]. Полипептидные цепи многих фибриллярных белков расположены параллельно друг другу вдоль одной оси и образуют длинные волокна (фибриллы) или слои.

К фибриллярным белкам относят: * α-структурные фибриллярные белки (кератины, на долю которых приходится почти весь сухой вес волос и других роговых покровов, тропомиозин, белки промежуточных филаментов) * β-структурные фибриллярные белки (фиброин шёлка) * коллаген — белок сухожилий и хрящей.

Трансмембранные рецепторы — мембранные белки, которые размещаются, и работают не только во внешней клеточной мембране, но и в мембранах компартментов и органелл клетки. Связывание с сигнальной молекулой (гормоном или медиатором) происходит с одной стороны от мембраны, а клеточный ответ формируется на другой стороне от мембраны. Таким образом, они играют уникальную и важную роль в межклеточных связях и передаче сигнала.

Многие трансмембранные рецепторы состоят из двух или нескольких субъединиц, которые действуют в совокупности и могут диссоциировать при связывании с лигандом или менять свою конформацию и переходить на следующую стадию цикла активации. Зачастую они классифицируются на основе их молекулярной структуры. Полипептидные цепи простейших из этих рецепторов пересекают липидный бислой лишь один раз, между тем как многие — семь раз (например, связанные с G-белками рецепторы).

Строение

Внеклеточный домен

Внеклеточный домен — это участок рецептора, который находится вне клетки или органоида. Если полипептидная цепь рецептора пересекает клетку несколько раз, то внешний домен может состоять из нескольких петель. Основная функция рецептора состоит в том, чтобы опознавать гормон (хотя некоторые рецепторы также способны реагировать на изменение мембранного потенциала), и во многих случаях гормон связывается именно с этим доменом.

Трансмембранный домен

Некоторые рецепторы являются также и белковыми каналами. Трансмембранный домен в основном состоит из трансмембранных α-спиралей. В некоторых рецепторах, таких как никотиновый ацетилхолиновый рецептор, трансмембранный домен формирует мембранную пору или ионный канал. После активации внеклеточного домена (связывания с гормоном) канал может пропускать ионы. У других рецепторов после связывания гормона трансмембранный домен меняет свою конформацию, что оказывает внутриклеточное воздействие.

Внутриклеточный домен

Внутриклеточный, или цитоплазматический, домен взаимодействует с внутренней частью клетки или органоида, ретранслируя полученный сигнал. Существуют два принципиально разных пути такого взаимодействия:

* Внутриклеточный домен связывается с эффекторными сигнальными белками, которые в свою очередь передают сигнал по сигнальной цепи к месту его назначения.

* В случае если рецептор связан с ферментом или сам обладает ферментативной активностью, внутриклеточный домен активирует фермент (или осуществляет ферментативную реакцию).

Выделяют шесть основных классов рецепторов, сопряжённых с ферментами: * Рецепторные тирозиновые киназы — могут непосредственно фосфорилировать тирозиновые остатки, как собственные, так и для небольшого набора внутриклеточных сигнальных белков.

* Рецепторы, сопряжённые с тирозинкиназами — сами по себе не является активными ферментами, но непосредственно связывают цитоплазматические тирозинкиназы для передачи сигнала. * Рецепторные серин-треониновые киназы — могут непосредственно фосфорилировать сериновые или треониновые остатки, как собственные, так и для белков регуляции генов, с которыми они связываются.

* Рецепторы, связанные с гистидиновыми киназами — активируют двухстадийный сигнальный путь, в котором киназа фосфорилирует собственный гистидин и немедленно передаёт фосфат второму внутриклеточному сигнальному белку.

* Рецепторные гуанилатциклазы — прямо катализируют производство молекул цГМФ в цитозоле, которые действуют как небольшой внутриклеточный посредник по механизмам, во многом схожим с цАМФ. * Рецептороподобные тирозинфосфатазы — удаляют фосфатные группы с тирозинов внутриклеточных сигнальных белков. Они называются рецептороподобными, потому что механизм их действия как рецепторов остается невыясненным.

Регуляция

В клетке существует несколько путей регуляции активности трансмембранных рецепторов, наиболее важными способами являются фосфорилирование и интернализация рецепторов.

2) Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры и pH среды.

Скорость ферментативной реакции зависит от концентрации фермента, концентрации субстрата, концентрации кофактора, концентрации продуктов реакции, pH среды, температуры, присутствия ингибиторов или активаторов, а также от структуры субстрата, если фермент обладает относительной специфичностью действия. Для большинства ферментов скорость катализируемой ими реакции при возрастании температуры от 0#С до оптимума увеличивается приблизительно в 2 раза на каждые 10 градусов. при дальнейшем повышении температуры скорость реакции резко падает вследствие тепловой денатурации белков. Эффект температуры в отношении скорости реакции объясняется ее влиянием на кинетическую энергию молекул, на колебательные движения молекул и их частей, на сос-тояние ионизации всех компонентов реакции. Активность ферментов снижается при отклонении величины pH среды от оптимальной в обе стороны. Эффект pH среды в отношении скорости ферментативной реакции объясняется его влиянием на ионизацию функциональных групп в активном центре фермента, а также в молекуле субстрата. Оптимальный pH для пепсина составляет 1,5-2,5, для трипсина - 7,5-8,5, для амилазы слюны - 6,8-7,0, для панкреатической липазы - 7,0-8,5.

3) Изоферменты. Примеры. Биологическое значение

Изоферменты – молекулярная форма ферментов, возникающая в следствие генетических различий в первичной структуре белка. Функции: 1)позволяют изменять направление биохимических реакций, т.к. содержание отдельных изоферментов в разных клетках и тканях и даже отдельных органоидов внутри клеток не одинаково 2)поскольку отдельные изоферменты обладают разным сродством к субстрату и скоростью превращения этих субстратов, то вариации в наборе индивидуальных молекул изоферментов обеспечивают неодинаковую скорость протекания обратной и прямой реакции. Направление определяет изофермент.

ЛДГ1 - 4Н - эритр, лейкоциты. миок, почки

ЛДГ2 - 3Н1М - эритр, лейкоциты. миок, почки

ЛДГ3 - 2Н2М - лимф. тк., тромбоц, опухоли

ЛДГ4 - 1Н3М - печень. скел. м-цы. неопластич. тк.

ЛДГ5 - 4М - печень. скел. м-цы. неопластич. тк.

Билет 3