Билет 12

1) Кинетика ферментативного катализа

По мере возрастания температуры скорость ферментативной реакции возрастает, но до определенной величины. Оптимальной является температура 40-50 градусов С, то есть оптимальная температура для белковых молекул. При дальнейшем повышении температуры происходит денатурация белков, а, следовательно, и ферментов и скорость реакции резко падает. Белки в сухом состоянии денатурируются значительно медленнее, чем в гидратированном, именно поэтому сухое зерно выдерживает гораздо более высокую степень нагрева, чем проростки или растения.

Второй важный фактор - кислотность среды. Денатурация белков происходит уже при показателях рН - 5 или 8, так что пределы, ограничивающие возможность и скорость ферментативной реакции находятся в достаточно узких границах.

Однако, наиболее важным фактором является наличие активаторов и ингибиторов ферментов.

К числу активаторов ферментов относятся разные соединения, некоторые витамины или, например, аминокислота цистеин.

Активация ферментов идет одним из следующих путей:

отщепление олигопептида от профермента,

образование дисульфидных связей, делающих доступным активный центр,

образование комплекса и ионами металлов,

аллостерическая активация или связывание эффектора с аллостерическим центром, что вызывает постепенное изменение конформации других субъединиц фермента, что приводит в конечном итоге к активации всего аллостерического фермента, который часто является мультиферментом.

Ингибирование ферментов может быть:

-Конкурентным,

-Неконкурентным,

-Аллостерическим.

При конкурентном ингибировании с ферментом связывается не молекула субстрата, а молекула другого вещества, по структуре похожего на молекулу субстрата, но не превращающуюся в молекулу продукта. При этом активный центр фермента становится недоступным для молекул субстрата. Нарушить конкурентное ингибирование можно, увеличив концентрацию субстрата.

При неконкурентном ингибировании ингибитор не похож на молекулу субстрата. Он тоже связывает фермент, но уже за счет изменения структуры фермента. Неконкурентные ингибиторы часто называют ферментными ядами. К ферментным ядам относятся соли тяжелых металлов, которых много в выбросах промышленных предприятий (ртуть, свинец, кадмий), антивитамины, то есть вещества по своему строению похожие на витамины, но обладающие противоположными свойствами (например пара-аминобензойная кислота и стрептоцид, которые представляют собой бензольное кольцо, но в случае пара-аминобензойной кислоты - с карбоксильной группой, а в случае стрептоцида - с группой SO2 и NН2.

При аллостерическом ингибировании отрицательный эффектор связывает молекулу фермента вне активного центра.

2)Гликогенолиз. Регуляция концентрации глюкозы крови.

Гликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в крови, прежде всего между приемами пищи. Через 12-18 часов голодания его запасы в органе полностью истощаются.

В мышцах количество гликогена уменьшается обычно только во время физической нагрузки – длительной и/или напряженной, т.к. этот полисахарид необходим для обеспечения глюкозой работы самих миоцитов. Из-за отсутствия в них глюкозо-6-фосфатазы находящийся в клетках отрицательно заряженный эфир моносахарида не способен преодолеть цитолемму и выйти в кровь, что позволяет использовать гликоген только для собственных нужд.

В гликогенолизе непосредственно участвуют три фермента:

• Фосфорилаза гликогена разрывает α-1,4-гликозидные связи с отщеплением глюкозо-1-фосфата. Фермент работает до тех пор, пока до точки ветвления (α-1,6-связи) не останется 4 остатка глюкозы.

• α(1,4)-α(1,6)-Глюкантрансфераза – энзим, переносящий фрагмент трисахарида на другую цепь с образованием новой α-1,4-гликозидной связи. При этом на прежнем месте остается один остаток глюкозы и "открытая" действию катализатора доступная α-1,6-гликозидная связь.

• Амило-α-1,6-глюкозидаза, ("деветвящий" фермент) гидролизует последнюю с отрывом свободной (нефосфорилированной) глюкозы. В результате возникает цепь без ветвлений, вновь служащая субстратом для фосфорилазы.

Основными факторами гормональной регуляции являютсяглюкагон, адреналин,

глюкокортикоиды, соматотропный гормон с одной стороны, и инсулинс другой

Уменьшение концентрации глюкозы в крови инсулином достигается следующими путями:

переход глюкозы в клетки – активациябелков-транспортеровГлюТ 4 на цитоплазматической мембране,

вовлечение глюкозы в гликолиз – повышение синтеза глюкокиназы – фермента, получившего название "ловушка для глюкозы", стимуляция синтеза других ключевых ферментов гликолиза – фосфофруктокиназы, пируваткиназы,

увеличение синтеза гликогена – активация гликогенсинтазы и стимуляция ее синтеза, что облегчает превращение излишков глюкозы в гликоген,

активация пентозофосфатного пути – индукция синтезаглюкозо-6-фосфат-

дегидрогеназы и 6-фосфоглюконатдегидрогеназы,

усиление липогенеза – вовлечение глюкозы в синтез триацилглицеролов

Многие ткани совершенно нечувствительны к действию инсулина, их называют инсулиннезависимыми. К ним относятся нервная ткань, стекловидное тело, хрусталик, сетчатка, клубочковые клетки почек, эндотелиоциты, семенники и эритроциты.

Глюкагон повышает содержание глюкозы крови:

увеличивая мобилизацию гликогена через активацию гликогенфосфорилазы,

стимулируя глюконеогенез – повышение работы ферментов пируваткарбоксилазы,фосфоенолпируват-карбоксикиназы,фруктозо-1,6-дифосфатазы.

Адреналин вызывает гипергликемию:

активируя мобилизацию гликогена – стимуляция гликогенфосфорилазы,

Глюкокортикоиды повышают глюкозу крови за счет подавления перехода глюкозы в клетку, стимулируя глюконеогенез – увеличивают синтез ферментов пируваткарбоксилазы,фосфоенолпируват-карбоксикиназы,фруктозы-1,6-дифосфатазы

3.Иммуноглобулины сыворотки крови. Иммуноглобулины (антитела)- белки (Y-образ- ные гликопротеины), которые вырабатываются В-лимфоцитами в ответ на поступление в организм чужеродных структур (антигенов) и обеспечивают их обезвреживание. Функция: узнавание и связывание соответствующего комплементарного антигена при помощи антигенсвязывающих участков; запуск процесса, в результате которого антиген инактивируется и разрушается (активация системы комплемента).

IgM- секретируются на ранних стадиях первичного иммунного ответа. Существуют в двух формах. • Мономерная форма - (ранняя) • Секреторная форма - (более поздняя). IgG- основной класс иммуноглобулинов, секретируемых при вторичном иммунном ответе, составляют до 75% всех иммуноглобулинов крови. IgG являются мономерной формой, не имеющей гидрофобного фрагмента на С-конце, и не встраиваются в мембраны клеток. Они служит основным противоинфекционным иммуноглобулином, нейтрализуют бактериальные токсины и, связываясь с микроорганизмами, усиливают фагоцитоз. IgA- основной класс антител в секретах (слюна, слезы, респираторные, желудочные, мочеполовые секреты, молоко), является первой линией защиты. Состоят из 2, 3 или 4 мономеров, связанных J-цепью. Микроорганизмы, покрытые IgA, не могут прикрепляться к поверхности слизистых оболочек и участвовать в заражении. В слюне содержится специфическая секреторная форма - sIgA, обеспечивающая иммунитет полости рта человека. IgE- антитела, связывающиеся после секреции с соответствующими рецепторами на поверхности тучных клеток и эозинофилов. IgD обнаруживаются на очень малом количестве В-лимфоцитов (~1,5%), имеют мономерную структуру, играют роль поверхностного рецептора для узнавания антигена.