1. Субстратная специфичность

каждого фермента взаимодействовать лишь с одним или несколькими определёнными субстратами. Различают:

• абсолютную субстратную специфичность;

• относительную субстратную специфичность;

• стереоспецифичность.

Абсолютная субстратная специфичность

Активный центр ферментов, комплементарен только одному субстрату.

Групповая субстратная специфичность

Большинство ферментов катализирует однотипные реакции с небольшим количеством (группой) структурно похожих субстратов.

Большинство протеолитических ферментов, осуществляющих гидролиз белков, имеет групповую субстратную специфичность, гидролизуя пептидные связи, образованные разными аминокислотами.

Стереоспецифичность

При наличии у субстрата нескольких стерео-изомеров фермент проявляет абсолютную специфичность

Каталитическая специфичность

Фермент катализирует превращение присоединённого субстрата по одному из возможных путей его превращения.

7. Международная классификация и номенклатура ферментов. Шифр ферментов. Клас­си­фикация ферментов по их локализации в органах и клетках.

.В основе классификации ферментов лежит специфичность их действия. 6 основных классов по типу катализируемых ими реакций. Кажд класс разделен на подклассы и далее—на подподклассы. по типу реакций.

Оксидоредуктазы класс включаег ферменты, катализирующие о-в реакции разных типов. В него входят НАД-зависимые и флавиновые дегидрогеназы. Др.тип оксидоредуктаз — оксидазы. Эти ферменты катализируют окисление субстратов путем присоединения О₂.

Аминоксидазы окисляют амины с образованием альдегидов и аммиака. Трансферазы К классу трансфераз относятся аминотдансферазы и ацилтрансферазы, метилтрансферазы, гликозилтрансферазы, фосфотрансферазы и др.

В подкласс фосфотрансфераз входиг руппа ферментов-киназ: они используют АТФ в качестве донора фосфатного остатка..Киназы катализируют перенос фосфатного остатка на другое вещества АТФ при этом превращается в АДФ.

Гидролазы. Эти ферменты катализируют реакции расщепления разнообразных связей с присоединением воды по месту расщепления.

Шифр фермента содержи четыре цифры, раз­деленные точками, и составляется по следующему принципу. Первая цифра указы­вает номер одного из шести главных классов ферментов. Вторая цифра означает подкласс, хар-ий основные виды субстратов, участвующих в данном типе хим. превращений. Эти подклассы в свою очередь делятся на более частные подгруппы, отличающиеся хим. природой соединений (доноров или акцепторов), участвующих в данной подгруппе реакций. Цифра, подподкласса ставится на третьем месте в шифре. Все ферменты, относящиеся к данному подподклассу получают порядковый номер в алфавитном порядке, который ставится на четвертом месте в шифре.

8. Ингибиторы ферментов: обратимые, необратимые, конкурентные. Принцип приме­нения лекарственных препаратов, основанный на ингибировании ферментов (примеры).

Обратимые/необратимые. Необратимое встречается реже. При нем происх. разрушение пространст. структуры фермента в связи с этим фермент не может восстановить первоначал. активность. Разрушение пространств. структуры фермента, например денатурация, ингибиторами явл. концентр. кислоты, щелочи поскольку они вызывают денатурации при этом наблюд. необратимое изменение фермента. При обратимом ингибировании образовавшийся энзим-ингибиторный комплекс нестойкий и поэтому способен диссоциировать на свободный энзим и ингибитор. Е + J →←EJ

.При конкурентном ингибировании ингибитор по своей структуре подобен, но не идентичен субстрату. Поэтому он может связываться с активным центром фермента, но не подвергается в нем дальнейшим превращениям. Поэтому фермент на время выводится из строя. Энзим взаимодействует с субстратом, образуется ЕS комплекс, превращение субстрата приводит к высвобождению энзима и образования продукта реакции. Но еще одно вещество, которое может связываться - это ингибитор, поэтому часть активных центров фермента будет связана с этим ингибитором, поэтому каких соединений образуется больше, зависит от концентрации субстрата и ингибитора. Если в клетке большое количество ингибитора, то фермент выводится из строя практически полностью. Повышая концентрацию, можно уменьшить степень ингибирования. Конкурентное ингибирование зависит от концентрации субстрата и при увеличении концентрации истинного субстрата происходит полное восстановление активности, т.е. вытеснение ингибитора от активного цента.

Неконкурентный вид. фермент не похож на субстрат. Т.е. фермент может катализировать превращение какого-то низкомолекулярного соединения, а ингибитором может быть белок. Фермент реагирует с ингибитором за счет каких-то функциональных групп, Степень ингибирования зависит только от концентрации ингибитора и от его сродства к ферменту. Энзим взаимодействует с ингибитором, образуя EJ комплекс (обратимое ингибирование), но может взаимодействовать при не конкурентном ингибировании с ES комплексом с образованием ESJ комплекса.

9. Изоферменты. Особенности строения и функционирования (рассмотреть на при­мере ЛДГ). Значение определения изоферментного спектра в диагностике заболеваний.

.Изоферменты – молекулярные формы одного и того же фермента, различ.по активности и преимущ-ой органной принадлежности, кàтализирующие одну и ту же реакцию. Могут различаться: по молекулярной активности, по кинетике реакции, по способам регуляции, по стабильности. В основе особенностей изоф лежат генетически обусловленные различия их первичной структуры. Пример: изоф глюкокиназа и гексокиназа. Они катализируют превращение глюкозы в глюкозо-6-фосфат, различаются по локализации в организме: глюкокиназа — это фермент печени, а гексокиназа обнаруживается в печени, мышцах и многих др.тканях.

10. Аллостерические ферменты. Строение, функции. Регуляторные энзимопатии.

Аллостерические ферменты- участок фермента, при воздействии на который меняется конформация фермента и вместе с тем его активность аллостерич.центра. Большинство имеют стр-ру 4го порядка. В метаболической карте занимают регуляторную позицию. Лекарств.препараты затрагивают в первую очередь аллост.ферменты с утратой аллостерич.св-в.

Первичные, вторичные энзимопатии. Активность ферментов, их количество изменяются при болезнях-энзимопатиях; частный случай протеинопатий. Энзимопатии, бывают наследственные (первичные) и приобретенные (вторичные). Напр, врожденное отсутствие фермента гистидазы проявляется как наследственная болезнь гистединемия. Приобретенные энзимопатии, как и вообще протеинопатии, сопрювождают любую болезнь. Напр, при воспалении, характерном для очень многих болезней, из поврежденных клеток в очаге воспаления освобождаются протеолитические и др. ферменты, которые могут разрушать окружающие ткани. При повреждении и нарушении компартментализации ферменты из клеток могут попадать в кровь. Изменения ферментного состава крови при разных заболеваниях различны, поэтому определение ферментов в сыворотке крови используется как метод диагностики болезней и метод контроля эффективности лечения.

11. Зависимость скорости ферментативных реакций от температуры, рН, концентрации фермента и субстрата. Индукция и репрессия ферментов. Значение разработки этих во­просов для практической медицины.

При ув.Т на каждые 10 градусов скорость ув.примерно в 2 (пр.вант-гоффа). Для ферментативных р-ий правило справедливо лишь в области низких Т 50-60. При высоких Т ускоряется денатурация, что уменьшает его кол-во, снижается скорость.

Изменение рН приводят к изменению степени ионизации ионогенных групп в активном центре, что влияет на сродство субстрата к активному центру и на каталитический мех-м. Изменение ионизации белка ведет к изменению конформации белка. Оптимум рН-6-8. (пепсин =2)

От конц-ии субстрата – при уменьшении конц.субстрата зависимость явл.почти линейной, когда фермент полностью насыщен субстратом, скорость р-ии достигает мах величины, становится постоянной и не зависит от конц.субстрата.

Индукция-увелич кол-в фермента в ответ на ув кол-ва субстрата или формиров нового фермента в ответ на поступление в организм несвойственных S.

Репрессия - подавление синтеза какого-либо фермента в присутствии определенногоколичества продукта, образуемого в цепи метаболических реакций с его участием - иными словами(ретроингибирование).

12. Регуляция активности и количества ферментов (аллостерическая регуляция, регу­ля­ция путем фосфорилирования и дефосфорилирования, протеолиза, гормональная регуляция, индукция, репрессия).

Аллостерическая регуляция. Аллостер.ферменты построены, как правило, из двух или большего числа субъединиц. Одна субъединица имеет каталитический центр, др - регуляторный центр. В отсутствие аллостер. ингибитора субстрат присоединяется к каталитическому активному центру и происходит реакция. Если есть аллостер.ингибитор, он присоединяется к регуляторному центру. Из-за этого изменяется конформация каталитического центра. В результате активность фермента снижается. Чем выше концентрация аллостер.ингибитора, тем больше молекул фермента блокируется им и тем меньше скорость превращения субстрата.

Регуляция ферментов путем их фосфорилирования - дефосфорилирования. Протеинкина зы катализируют фосфорилирование белков. Если фосфорилируемые белки - это тоже ферменты, то их активность в результате фосфорилирования в одних случаях уменьшается, в др. увеличивается. Напр, в клетках жировой ткани есть липаза, существующая в двух формах — фосфопротеина и простого белка. Эти формы могут превращаться др. в др.

Гормональная регуляция. Аденилатциклаза и протеинкиназы образуют единую ретуляторную систему для передачи физиологического сигнала из внеклеточной среды внутрь клетки. Первым сигналом служат гормоны, активирующие аденилатциклазу. В результате образуется цАМФ — второй сигнал; цАМФ активирует протеинкиназы, * фосфорилируют некоторые ферменты, изменяя их активность. Таким путем гормон, не проникая в клетку, изменяет ее метаболизм.

Частичный протеолиз. Многие ферменты образуются из неактивных белков (проферментов). Напр, протеолитический фермент трипсин образуется из профермента трипсиногена, кот. синтезируется в кл. поджелуд. железы и выводится в двенадцатиперстную кишку. Кл. кишечника выделяют протеолитический фермент энтеропептидазу, которая отщепляет гексапептид с молекулы трипсиногена. Происходит перестройка пространственной структуры и формируется активный центр, т. е. неактивный предшественник превращается в фермент трипсин.

Индукция-увелич кол-в фермента в ответ на ув кол-ва субстрата или формиров нового фермента в ответ на поступление в организм несвойственных S.

Репрессия - подавление синтеза какого-либо фермента в присутствии определенногоколичества продукта, образуемого в цепи метаболических реакций с его участием - иными словами(ретроингибирование).

13. Первичные и вторичные ферментопатии. Биохимические механизмы развития па­то­логий. Примеры заболеваний.

Первичные, вторичные энзимопатии. Активность ферментов, их количество, а также компартментализация изменяются при болезнях-энзимопатиях; они являются частным случаем протеинопатий. Энзимопатии, бывают наследственные (первичные) и приобретенные (вторичные). Напр, врожденное отсутствие фермента гистидазы проявляется как наследственная болезнь гистединемия. Приобретенные энзимопатии, как и вообще протеинопатии, сопрювождают любую болезнь. Напр, при воспалении, характерном для очень многих болезней, из поврежденных клеток в очаге воспаления освобождаются протеолитические и др. ферменты, которые могут разрушать окружающие ткани. В этом случае имеет место нарушение компартмен-тализации ферментов. При повреждении и нарушении компартментализации ферменты из клеток могут попадать в кровь. Изменения ферментного состава крови при разных заболеваниях различны, поэтому определение ферментов в сыворотке крови используется как метод диагностики болезней и метод контроля эффективности лечения.

14. Ферментопатология, ферментотерапия (иммобилизованные ферменты), ферменто­диагностика (примеры).

наследственные пороки обмена являются результатом дефекта определенного фермента. Так, галактоземия — наследственное заболевание, при *наблюдается ненормально высокая концентрация галактозы в крови, развивается в результате наследственного дефекта синтеза фермента, катализирующего превращение галактозы в легко метаболизируемую глюкозу. Причиной др. наследственного заболевания — фенилкетонурии, сопровождающейся расстройством психической деятельности, является потеря клетками печени способности синтезировать фермент, катализирующий превращение фенилаланина в тирозин. Второе направление медицинской энзимологии - энзимодиагностики, развивается как по пути использования ферментов в качестве избирательных реагентов для открытия и количественного определения нормальных или аномальных химических веществ в сыворотке крови, моче, желудочном соке и др. (например, открытие при помощи ферментов глюкозы, белка или других веществ в моче, в норме в ней не обнаруживаемых), открытия и количественное определение самих фермен- тов в биолог.жидкостях при патологии. Энзимотерапия - использование ферментов и регуляторов их действия в качестве лекарственных средств. Применяют пепсин, трипсин, химотрипсин при заболевонии ЖКТ. РНКазы, ДНКазы, коллагеназы, эластазы используются для обработке ран, ожогов. Калликреины - ферменты кининовой системы - используются для снижения давления.