ГОУВПО УГМА Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

кафедра биохимии

КУРС ЛЕКЦИЙ

ПО ОБЩЕЙ БИОХИМИИ

Модуль 1. Ферменты

Автор: к.б.н., доцент кафедры биохимии Гаврилов И.В.

Екатеринбург,

2009г

ЛЕКЦИЯ № 1

Тема: Введение в биохимию. Ферменты: строение, свойства, локализация, номенклатура и классификация

Факультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический.

2 курс.

Биохимия – наука, изучающая вещества, входящие в состав живых организмов, их превращения, а также взаимосвязь этих превращений с деятельностью органов и тканей.

Биохимия – наука, о химических основах процессов жизнедеятельности.

Биохимия - молодая наука, около ста лет назад она возникла на стыке физиологии и органической химии. Термин биохимия ввел в 1903г молодой немецкий биохимик Карл Нейберг (1877-1956).

Современная биохимия как наука делится на:

1. статическую (анализирует структуру и химический состав организмов);

2. динамическую (изучает обмен веществ и энергии в организме);

3. функциональную (исследует взаимодействие химических процессов с биологическими и физиологическими функциями).

По объектам исследования, биохимия делиться на:

1. биохимию человека и животных;

2. биохимию растений;

3. биохимию микроорганизмов;

4. вирусов.

Мы с вами будем заниматься медицинской биохимией, одним из разделов биохимии человека и животных.

Предметом медицинской биохимии является человек.

Целью курса медицинской биохимии является изучение:

1. молекулярных основ физиологических функций человека;

2. молекулярных механизмов патогенеза болезней;

3. биохимических основ предупреждения и лечения болезней;

4. биохимических методов диагностики болезней и контроля эффективности лечения.

Задачи курса медицинской биохимии:

1. изучить теоретический материал;

2. получить практический навык биохимических исследований;

3. научиться интерпретировать результаты биохимических исследований.

Медицинская биохимия связана со всеми фундаментальными и клиническими медицинскими дисциплинами. Патогенез любой патологии включает в себя нарушение нормальных биохимических процессов, лежащих в основе физиологических функций организма, а излечение патологии – нормализация нарушенных биохимических процессов и физиологических функций организма. Поэтому, биохимия является фундаментальной наукой для врача.

Ферменты. Химическая природа, физико-химические свойства и биологическая роль.

Основу жизнедеятельности любого организма составляют химические процессы. Практически все реакции в живом организме протекают с участием природных биокатализаторов, называемых ферментами или энзимами.

Ферменты - это белки (установлено в 1922г), которые действуют как катализаторы в биологических системах.

Являясь веществами белкой природы, ферменты обладают всеми свойствами белков:

1. являются амфотерными соединениями;

2. вступают в те же качественные реакции, что и белки (биуретовую, ксантопротеиновую, фолина и др.);

3. подобно белкам растворяются в воде с образованием коллоидных растворов;

4. обладают электрофоретической активностью;

5. гидролизуются до аминокислот;

6. склонны к денатурации под влиянием тех же факторов: температуры, изменениях рН, действием солей тяжелых металлов, действием физических факторов (ультразвук, ионизирующее излучение и др.);

7. имеют несколько уровней организации макромолекул, что подтверждено данными рентгеноструктурного анализа, ЯМР, ЭПР.

Биологическая роль ферментов заключается в том, что они катализируют контролируемое протекание всех метаболических процессов в организме.

Сравнение каталитического действия ферментов и неорганических катализаторов

Сходство ферментов и неорганических катализаторов	Отличие ферментов от неорганических катализаторов
1. Ускоряют только термодинамически возможные реакции	1. Для ферментов характерна высокая специфичность: • субстратная специфичность: ▪ абсолютная (1 фермент - 1 субстрат), ▪ групповая (1 фермент – несколько похожих субстратов) ▪ стереоспецифичность (ферменты работают с субстратами только определенного стереоряда L или D). • каталитическая специфичность (ферменты катализируют реакции преимущественно одного из типов химических реакций – гидролиза, окисления-восстановления и др)
2. Не изменяют состояние равновесия реакций, а только ускоряют его достижение.	2. Высокая эффективность действия: ферменты ускоряют реакции в108-1014 раз.
3. В реакциях не расходуются	3. Ферменты действуют только в мягких условиях (t = 36-37ºС, рН ~ 7,4, атмосферное давление), т.к. они обладают конформационной лабильностью – способностью к изменению конформации молекулы под действием денатурирующих агентов (рН, Т, химические вещества).
4. Действуют в малых количествах	4. В организме действие ферментов регулируется специфически (катализаторы только неспецифически)
5. Чувствительны к активаторам и ингибиторам	5. Широкий диапазон действия (большинство процессов в организме катализируют ферменты).

В настоящее время учение о ферментах является центральным в биохимии и выделено в самостоятельную науку – энзимологию. Достижения энзимологии используются в медицине для диагностики и лечения, для изучения механизмов патологии, а, кроме того, и в других областях, например, в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, химической, фармацевтической и др.