Ферменты, их химическая природа, структурная организация. Активный центр ферментов, его строение.

Все ферменты являются белками и обладают всеми свойствами белков. Поэтому подобно белкам ферменты делятся на простые и сложные.

Простые ферменты состоят только из аминокислот – например, пепсин , трипсин, лизоцим.

Сложные ферменты (холоферменты) имеют в своем составе белковую часть, состоящую из аминокислот – апофермент, и небелковую часть – кофактор. Кофактор, в свою очередь, может называться коферментом или простетической группой. Примером могут бытьсукцинатдегидрогеназа (содержит ФАД) (в цикле трикарбоновых кислот),аминотрансферазы (содержат пиридоксальфосфат) (функция), пероксидаза (содержит гем). Для осуществления катализа необходим полноценный комплекс апобелка и кофактора, по отдельности катализ они осуществить не могут.

Как многие белки, ферменты могут быть мономерами, т.е. состоят из одной субъединицы, иполимерами, состоящими из нескольких субъединиц.

В составе фермента выделяют области, выполняющие различную функцию:

1. Активный центр – комбинация аминокислотных остатков (обычно 12-16), обеспечивающая непосредственное связывание с молекулой субстрата и осуществляющая катализ. Аминокислотные радикалы в активном центре могут находиться в любом сочетании, при этом рядом располагаются аминокислоты, значительно удаленные друг от друга в линейной цепи.

У ферментов, имеющих в своем составе несколько мономеров, может быть несколько активных центров по числу субъединиц. Также две и более субъединицы могут формировать один активный центр.

У сложных ферментов в активном центре обязательно расположены функциональные группы кофактора.

В свою очередь в активном центре выделяют два участка:

якорный (контактный, связывающий) – отвечает за связывание и ориентацию субстрата в активном центре,

каталитический – непосредственно отвечает за осуществление реакции.

2. Аллостерический центр (allos – чужой) – центр регуляции активности фермента, который пространственно отделен от активного центра и имеется не у всех ферментов. Связывание с аллостерическим центром какой-либо молекулы (называемой активатором или ингибитором, а также эффектором, модулятором, регулятором) вызывает изменение конфигурации белка-фермента и, как следствие, скорости ферментативной реакции. В качестве такого регулятора может выступать продукт данной или одной из последующих реакций, субстрат реакции или иное вещество.

Аллостерические ферменты являются полимерными белками,  активный и регуляторный центры находятся в разных субъединицах.

12. Содержание

    • Экзаменационные вопросы по биохимии для студентов лечебного, педиатрического, медико-профилактического факультетов за 2010-2011 уч. Год
    • Электрохимические свойства белков как основа методов их исследования. Электрофорез белков крови.
    • Коллоидные свойства белков. Гидратация. Растворимость. Денатурация, роль шаперонов.
    • Углевод-белковые комплексы. Строение углеводных компонентов. Гликопротеины и протеогликаны.
    • Липид-белковые комплексы. Строение липидных компонентов. Структурные протеолипиды и липопротеины, их функции.
    • Ферменты, их химическая природа, структурная организация. Активный центр ферментов, его строение.
    • Коферменты и их функции в ферментативных реакциях. Витаминные коферменты. Примеры реакций с участием витаминных коферментов.
    • Свойства ферментов. Лабильность конформации, влияние температуры и рН среды. Специфичность действия ферментов, примеры реакций.
    • Номенклатура и классификация ферментов. Характеристика класса оксидоредуктаз. Примеры реакций с участием оксидоредуктаз.
    • Характеристика класса лиаз, изомераз и лигаз (синтетаз), примеры реакций.
    • Характеристика классов ферментов трансфераз и гидролаз. Примеры реакций с участием данных ферментов.
    • Современные представления о механизме действия ферментов. Стадии ферментативного катализа, молекулярные эффекты, примеры.
    • Ингибирование ферментов. Конкурентное и неконкурентное ингибирование, примеры реакций. Лекарственные вещества как ингибиторы ферментов.
    • Обмен веществ и энергии. Этапы обмена веществ. Общий путь катаболизма. Окислительное декарбоксилирование пирувата.
    • Цитратный цикл, химизм процесса, его биологическое значение.
    • С опряжение реакций цикла трикарбоновых кислот с дыхательной цепью ферментов. Написать эти реакции.
    • Реакции прямого и окислительного декарбоксилирования, примеры.
    • Современные представления о биологическом окислении. Над-зависимые дегидрогеназы. Строение окисленной и восстановленной форм над.
    • Компоненты дыхательной цепи и их характеристика. Фмн и фад-зависимые дегидрогеназы. Строение окисленной и вос­становленной форм фмн.
    • Цитохромы электронтранспортной цепи. Их функционирование. Образование воды как конечного продукта обмена.
    • Пути синтеза атф. Субстратное фосфорилирование (примеры). Молекулярные механизмы окислительного фосфорилирования (теория Митчелла). Разобщение окисления и фосфорилирования.
    • Альтернативные пути биологического окисления, оксигеназный путь. Микросомальные монооксигеназы.
    • Свободнорадикальное окисление. Токсичность кислорода. Активные формы кислорода. Антиокислительная защита. Роль сро в патологии.
    • Потребность человека в белках. Строение незаменимых аминокислот. Биологическая ценность белков. Роль белков в питании.
    • Превращение белков в желудке. Роль соляной кислоты в переваривании белков. Показать действие пептидгидролаз. Качественный и количественный анализ желудочного содержимого.
    • Переваривание белков в кишечнике. Покажите действие трипсина, карбокси-и аминопептидазы на конкретных примерах.
    • Гниение белков и аминокислот в кишечнике. Пути образования продуктов гниения. Примеры.
    • Механизм обезвреживания продуктов гниения белков. Роль фафс и удф-гк в этом процессе (конкретные примеры).
    • Переаминирование и декарбоксилирование аминокислот. Химизм процессов, характеристика ферментов и коферментов. Образование амидов.
    • Дезаминирование аминокислот. Виды дезаминирования. Окислительное дезаминирование. Непрямое дезаминирование аминокислот на примере тирозина.
    • Орнитиновый цикл, последовательность реакций, биологическая роль.
    • Особенности катаболизма пуриновых нуклеотидов. Их строение и распад. Образование мочевой кислоты. Подагра.
    • Генетические дефекты обмена фенилаланина и тирозина.
    • Механизмы репликации днк (матричный принцип, полуконсервативный способ). Условия, необходимые для репликации. Основные этапы репликации.
    • Биосинтез рнк (транскрипция). Условия и этапы транскрипции. Процессинг рнк. Альтернативный сплайсинг.
    • Биосинтез белка. Этапы трансляции и их характеристика. Белковые факторы биосинтеза белка. Энергетическое обеспечение биосинтеза белка.
    • Посттрансляционный процессинг. Виды химической модификации, фолдинг и адресование белков. Шапероны, прионы.
    • Строение оперона. Регуляция биосинтеза белка у прокариотов. Функционирование лактозного и гистидинового оперонов.
    • Особенности и уровни регуляции биосинтеза белка у эукариотов. Амплификация генов, энхансерные и сайленсерные элементы.
    • Блокаторы белковых синтезов. Действие антибиотиков и токсинов. Биологическая роль теломер и теломераз.
    • Виды молекулярных мутаций и их биологические последствия.
    • Биохимический полиморфизм. Генотипическая гетерогенность популяций. Наследственная непереносимость пищевых ве­ществ и лекарств.
    • Причины полиморфизма и динамичности протеома при определенной консервативности генома: роль особенностей транскрипции, трансляции, процессинга белка.
    • Роль углеводов в питании. Переваривание и всасывание углеводов в органах пищеварительной системы. Написать реакции.
    • Катаболизм глюкозы в анаэробных условиях. Химизм процесса, биологическая роль.
    • Катаболизм глюкозы в тканях в аэробных условиях. Гексозодифосфатный путь превращения глюкозы и его биологическая роль. Эффект Пастера.
    • Г ексозомонофосфатный путь превращения глюкозы в тканях и его биологическая роль. Реакции окислительной стадии.
    • Биосинтез и распад гликогена в тканях. Биологическая роль этих процессов. Гликогеновые болезни.
    • Пути образования глюкозы в организме. Глюконеогенез. Возможные предшественники, последовательность реакций, биологическая роль.
    • Характеристика основных липидов организма человека, их строение, классификация, суточная потребность и биологическая роль.
    • 62. Фосфолипиды, их химическое строение и биологическая роль.
    • 63. Биологическая роль липидов пищи. Переваривание, всасывание и ресинтез липидов в органах пищеварительной системы.
    • 64. Желчные кислоты. Их строение и биологическая роль. Желчнокаменная болезнь.
    • 65. Окисление высших жирных кислот в тканях. Особенности окисления высших жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов, энергетический эффект.
    • 66. Окисление глицерола в тканях. Энергетический эффект этого процесса.
    • 67. Биосинтез высших жирных кислот в тканях. Биосинтез липидов в печени и жировой ткани.
    • 6 8. Холестерол. Его химическое строение, биосинтез и биологическая роль. Причины
    • Витамины, их характеристика, отличительные признаки. Роль витаминов в обмене веществ. Коферментная функция витаминов (примеры).
    • С труктура и функции витамина а.
    • Витамин д, его строение, метаболизм и участие в обмене веществ. Признаки проявления гиповитаминоза.
    • Участие витаминов е и к в метаболических процессах.
    • С труктура витамина в1, его участие в метаболических процессах, примеры реакций.
    • Витамин в2. Строение, участие в обмене веществ.
    • В итамин в6 и pp. Роль в обмене аминокислот, примеры реакций, строение.
    • Характеристика витамина с, строение. Участие в обмене веществ, проявление гиповитаминоза. Витамин р.
    • Витамин в12 и фолиевая кислота. Их химическая природа, участие в метаболических процессах. Причины гиповитаминозов.
    • Витамины – антиоксиданты, их биологическая роль. Витаминоподобные вещества. Антивитамины.
    • Биотин, пантотеновая кислота, их роль в обмене веществ.М
    • Гормоны передней доли гипофиза, классификация, их химическая природа, участие в регуляции процессов метаболизма. Семейство пептидов проопиомеланокортина.
    • Гормоны задней доли гипофиза, место их образования, химическая природа, влияние на функции органов-мишеней.
    • Тиреоидные гормоны, место их образования, строение, транспорт и механизм действия на метаболические процессы.
    • Тиреокальцитонин, паратиреоидный гормон. Химическая природа, участие в регуляции обмена веществ.
    • Инсулин, схема строения, участие в регуляции метаболических процессов. Специфика в действии на рецепторы органов мишеней, инсулиноподобные факторы роста (ифр).
    • Глюкагон и соматостатин. Химическая природа. Влияние на обмен веществ.
    • У частие адреналина в регуляции обмена веществ. Место выработки. Структура адреналина, механизм его гормонального действия, метаболические эффекты.
    • К ортикостероидные гормоны. Структура кортизола, механизм действия. Участие глюкокортикоидов и минералокортикоидов в обмене веществ.
    • Гормоны половых желез: эстрадиол и тестостерон, их строение, механизм действия и биологическая роль.
    • Простаноиды - регуляторы обмена веществ. Биологические эффекты простаноидов и химическая природа.
    • Важнейшие функции печени. Роль печени в обмене веществ.
    • Обезвреживающая роль печени. Реакции микросомального окисления и реакции коньюгации токсических веществ в печени. Примеры обезвреживания (фенол, индол).
    • Биосинтез и распад гемоглобина в тканях. Механизм образования основных гематогенных пигментов.
    • Патология пигментного обмена. Виды желтух.
    • Окисление этанола в печени. Первичные эффекты этанола.
    • Основы клинической биохимии. Основные виды изменений биохимического состава крови.
    • Белки крови, их биологическая роль, функциональная характеристика, лабораторно – диагностическое значение показателей белкового состава крови.
    • Химический состав нервной ткани.
    • Особенности обмена веществ в нервной ткани (энергетический, углеводный обмен).
    • Роль глутамата в обмене веществ в нервной ткани. Написать реакции.
    • Биохимия передачи нервного импульса. Основные компоненты и этапы.
    • Образование нейромедиаторов – ацетилхолина, адреналина, дофамина, серотонина.
    • Особенности химического состава мышечной ткани.
    • Особенности энергетического обеспечения мышечного сокращения. Креатин, креатинфосфат и продукт их распада. Биохимические изменения при мышечных дистрофиях и денервации мышц. Креатинурия.
    • Роль атф в мышечном сокращении. Пути ресинтеза атф в мышечной ткани. Написать реакции ресинтеза атф в анаэробных условиях. Нарушение метаболизма при ишемической болезни сердца.
    • Межклеточный матрикс, его компоненты, функции. Характеристика коллагена, его строение. Полиморфизм коллагеновых белков.
    • Этапы синтеза и созревания коллагена. Роль ферментов и витаминов в этом процессе. Катаболизм коллагена.
    • Особенности строения и функции эластина. Неколлагеновые структурные белки: фибронектин и ламинин.
    • Гликозаминогликаны. Строение, функции.
    • Протеогликаны межклеточного матрикса, их состав, функции. Образование надмолекулярных комплексов. Метаболизм протеогликанов.
    • Функциональная биохимия почек. Физико-химические свойства мочи. Характеристика химических компонентов мочи по отношению к процессам мочеобразования.
    • Молекулярные основы онкогенеза. Онкогены, протоонкогены, гены-супрессоры опухолей (гсо).
    • Виды клеточной гибели: апоптоз и некроз. Биологическое значение.
    • Этапы апоптоза. Рецепторы, передача сигнала гибели клетки.
    • Каспазы: образование и биологическая роль.
    • Варианты индукции апоптоза. Роль митохондрий в развитии апоптоза.