Дисциплинарный модуль 1 Основы молекулярной организации метаболических процессов в организме человека

I.Ферменты: определение понятия, химическая природа, физико-химические свойства и биологическая роль ферментов.

Ферменты – это высокоспециализированные белки, которые контролируют направления и скорости биохимическихреакций, осуществляя адаптацию организма и поддержаниесистем гомеостаза.

По химической природе являются белками и свойства соответствуют им

Свойства:

• Имеют определенную изоэлектрическую точку

• обладают первичной, вторичной, третичной белковойструктурой, а некоторые – четвертичной,

• Амфотерность

• При растворении в воде образуют коллоидные растворы

• Обладают электрофоретической активностью

• Гидролизуются до а\к

• Денатурируются

• Обладают высокой специфичностью(1.субстратная:абсолютная, относительная 2. Каталитическая)

• Состоят из альфа-L-а\к

• Ускоряют только термодинамически возможные реакции

• Не изменяют состояние равновесия, помогают быстрее его достигнуть

• Действуют в малых количествах

• Чувствительны к активаторам и ингибиторам

• Действуют только в мягких условиях(темп:36-37, рН-7,4)

• Широкий диапозон действия ( участвуют во многих биологических процессах)

Биологическая роль- действуют как катализаторы в процессах.

II.Изоферменты. Строение, биологическая роль, диагностическое значение определения.

По составу ферменты могут быть

а. простые белки

б. сложные белки, которые, состоят из белковой части (апофермента) и небелковой части (кофермента).Кофермент принимает участие в качестве катализатора в осуществлении биохимической реакции наравне с белковой частью, но свойства кофермента в катализе контролирует белок.Совокупное название всего сложного фермента (апофермента и кофермента) – холофермент.

кофактор

кофермент

Простой белок-фермент Холофермент-сложный белок-фермент

На поверхности белка фермента выделяют особый активный центр, в составе которого есть 2 различных по функциям участка: субстратный, каталитический.Субстратный участок служит для связывания субстрата.Формируется с участием радикалов аминокислот, которые оказываются сближенными благодаря образованию третичной пространственной структуры, изменение которой нарушает функции субстратного центра. В каталитическом участке проходит превращение субстрата в продукт реакции. Именно в каталитическом участке сложного белка – фермента находится кофермент, а в случае простого белка -фермента каталитический центр вновь формируется радикалами аминокислот. Кофермент присоединенный к белковой части с помощью ковалентных связей- простатическая группа, с помощью не ковалентных –косубстрат. Кофактор – это ионы металлов, необходимые для проявления каталитической активности.

У особых регуляторных ферментов есть дополнительный участок – аллостерический центр(Ж.Моно 1965), который связывает особые вещества модуляторы (эффекторы), способные изменять активность фермента.

Изоферменты- множественные формы одного фермента, катализирующие одну и ту же реакцию, но отличающиеся по физическим и химическим свойствам.

Химическая природа коферментов различна:органические молекулы (гем, нуклеотиды ФАД, НАД + , витамины В 1 , В 6 , В 12 , С, биотин, липоевая, фолиевая кислоты),катионы металлов (цинка, меди, марганца, железа и других).

В составе ферментов простых и сложных могут быть дополнительные кофакторы (катионы и анионы), которые связаны с белковой частью фермента и необходимы для поддержания функции фермента, но они непосредственно не участвуют в катализе.

Например: лактатдегидрогеназа(лдг)- состоит из 4 субъединиц.Все изоферменты лактатдегидрогеназы осуществляют одну обратимую биохимическую реакцию с различной скоростью и имеют неодинаковое сродство к субстратам реакции. ЛАКТАТ + НАД + ↔ ПВК (пируват) + НАДН + Н . ЛДГ 1 (НННН-в миокарде-преаращает лактат в пвк) ЛДГ 2 (НННМ) ЛДГ 3 (ННММ) ЛДГ 4 (НМММ) ЛДГ 5 (ММММ-в соматических мыщцах-превращает пвк в лактат)

Микрофлора полости рта также содержит ЛДГ 5 , которая увеличивает содержание молочной кислоты в слюне и способствует деминерализации эмали. В тканях пародонта при воспалительных процессах снижается содержание ЛДГ 1 и увеличивается содержание ЛДГ 5

креатинкиназа (КК), локализованная вклетках мышц и тканях мозга, состоит из двух субъединиц и образует три изоферментные формы. Мышечная креатинкиназа содержит два одинаковых белка М, ее обозначают КК (ММ), креатинкиназа, выделенная из мозга КК (ВВ) – содержит два других белка В, а сердечная КК (МВ) – составлена из двух белков М и В (B-brain- мозг)