Билет 1
1. Ферменты. Номенклатура. Классификация ферментов.
Ферменты могут быть простыми белками (рибонуклеаза), они состоят только из белковой части. Большинство ферментов – это сложные белки, которые состоят из белковой части апофермента и небелковой кофактора.
По химической природе кофакторы могут быть неорганическими (металлы) или органическими (коферменты). Коферменты – это органические вещества, в состав которых часто входят витамины или их производные. Комплекс апофермента с кофактором называется холофермент. Если кофактор с апоферментом связан прочной ковалентной связью, его называют простетической группой.
Коферментами являются НАД, НАДФ, КоА. Простетические группы это, например, ФАД, ФМН, биотин, гем. Роль кофакторов в катализе очень разнообразна. В целом они, как правило, переносчики каких-либо химических групп
Номенклатура
Наименования ферментам давали по случайным признакам (тривиальная номенклатура). Примерами таких названий могут служить названия таких ферментов, как пепсин (от греч. пепсис – пищеварение), трипсин
(от греч. трипсис – разжижаю)
Характерное название было дано группе окрашенных внутриклеточных ферментов, ускоряющих окислительновосстановительные реакции в клетке – цитохромы (от лат. citos – клетка и chroma – цвет).
Наибольшее распространение получила рациональная номенклатура. Согласно которой название фермента образуются из объединения названия субстрата, типа реакции и окончания "-аза". Например, ЛАКТАТ + ДЕГИДРОГЕНизация + АЗА = ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗА. Фермент, ускоряющий реакцию гидролиза крахмала получил название амилаза (от греч. амилон – крахмал).
Систематическое название (в основе которого лежит международная классификация ферментов) фермента формируется следующим образом: (название субстратов (через двоеточие или дробь), название типа химического превращения + аза). Та же лактатдегидрогеназа будет иметь систематическое название «L-лактат:NAD+ оксидоредуктаза». Фермент, катализирующий перенос аминогруппы с аланина на -кетоглутаровую кислоту имеет и 7 рациональное название «аланинаминотрансфераза» и систематическое название – «L-аланин:2-оксоглутарат аминотрансфераза».
Классификация ферментов.
Существуют разные виды классификаций ферментов.
По химическому строению выделяют простые и сложные ферменты. Простые ферменты состоят только из аминокислот, а сложные содержат небелковую (простетическую) группу. Белковую часть сложных белков принято называть апоферментом. Связанную с белковой частью простетическую группу в составе сложного фермента принято называть кофактором или коферментом. Кофактор, как правило, представлен ионами металла (Zn2+ , Fe2+ , Cu+ , Mg2+ и др). Коферменты имеют большую молекулярную массу и являются: - производными витаминов (тиаминдифосфат, ФМН, ФАД, НАД, HSКоА, НАДФ, пиридоксальфосфат) - невитаминные (биоптерин, тиоредоксин, глутатион, липоевая кислота, фосфаты, гем и др.).
По локализации в клетке различают лизосомальные, цитозольные, микросомальные, митохондриальные, ядерные ферменты.
По локализации в организме биологические катализаторы можно 5 разделить на ферменты крови, сердца, печени и др.
По продолжительности жизни молекул фермента различают короткоживущие (Т1/2 менее 1 ч) и долгоживущие ферменты (Т1/2 более 1 ч).
5. По возможности адаптивно регулировать количество молекул фермента разделяют конститутивные ферменты, которые синтезируются в организме на постоянном уровне и индуцибельные или адаптивные, синтез которых в организме усиливается при определѐнных условиях
Согласно систематической номенклатуре все ферменты делятся на 6 классов в зависимости от типа катализируемой химической реакции. В каждом классе есть многочисленные подклассы и подподклассы. Каждый класс имеет порядковый номер, строго за ним закрепленный.
1. класс– оксидоредуктазы. Катализируют различные окислительновосстановительные реакции. Сюда входят подклассы дегидрогеназ (отщепляющих атомы водорода), редуктаз
(присоединяющих атомы водорода), оксигеназ (внедряющих кислород в субстрат) и др.
класс – трансферазы. Катализируют перенос функциональных групп от одного субстрата на другой. Сюда относят аминотрансферазы (переносят аминогруппу), метилтрансферазы (метильную группу), киназы (переносят остаток фосфорной кислоты от АТФ).
класс – гидролазы. Катализируют реакции гидролиза (расщепления ковалентной связи с присоединением молекулы воды по месту разрыва).
Сюда относят эстеразы, гликозидазы, пептидазы.
класс – лиазы. Отщепляют от субстратов негидролитическим путем определенную группу, например, декарбоксилазы, альдолазы.
класс – изомеразы. Катализируют различные внутримолекулярные превращения (изомеразы, мутазы – в том случае, когда изомеризация состоит во внутримолекулярном переносе какой-либо группы).
класс – лигазы (синтетазы). Катализируют реакции присоединения друг к другу двух молекул с образованием ковалентной связи, этот процесс сопряжен с затратой энергии АТФ (РНК-полимераза)
2. Глюкагон: химическая природа, механизм действия, органы- мишени,
биологические эффекты.
3. Мутации митохондриальных генов. Примеры.
Мутации митохондриальных генов (МГ) снижают способность клеток производить АТФ, особенно чувствительны нейроны, миоциты, клетки поджелудочной железы. Известна митохондриальная энцефалопатия. Это наследственное заболевание передается от матери, эмбрион получает МГ, в том числе и мутантные, что приводит к поражению мозга и скелетных мышц. Редкое заболевание-наследственная нейропатия зрительного нерва Лебера (НЗНЛ) связана с поражением ЦНС, включая зрительные нервы, вызывает потерю зрения уже в раннем возрасте. Замена одного азотистого основания на другое в МГ ND4 вызывает в дыхательной цепи комплекса I изменения вместо аргинина находится гистидин, и нарушается перенос электрона от НАДН на убихинон. Митохондрии сохраняют синтез АТФ в некотором количестве за счет работы СДГ, но этого недостаточно для работы нейронов и возникает повреждение зрительного нерва, приводящее к слепоте. Замена азотистого основания в другое в комплексе III также вызывает синдром НЗНЛ. Мутация, поражающая протонный канал АТФсинтазы, приводит к снижению уровня АТФ, не затрагивая дыхательную цепь. Таким образом, наследственные патологии могут возникать из-за митохондриальной дисфункции. Диабет и мутации митохондрий. Механизм регуляции высвобождения инсулина β клетками поджелудочной железы тесно связан с уровнем АТФ. Дефект гена глюкокиназы (изофермент глюкокиназа4) приводит к появлению диабета с фенотипом МОД2. Из-за низкой активности глюкокиназа блокируется секреция инсулина. Мутация генов тРНК также нарушает выработку АТФ и может возникнуть диабет II типа. При генетических мутациях НАДФ трансгидрогеназы-важного механизма защиты от АФК, повреждение митохондрий уменьшает выработку АТФ, блокируя высвобождение инсулина β клетками. Итак, мутации митохондриального генома накапливаются в течение жизни организма. Мутации в генах, которые кодируют компоненты дыхательной цепи, АТФсинтазу, систему защиты от АФК, а также мутации в генах тРНК вызывают у человека ряд заболеваний, чаще всего поражающих мышечный аппарат, сердце, мозг, поджелудочную железу.
4. Задача.
В клинику поступил больной с яркой желтушностью кожи, склер, слизистых оболочек. Анализ мочи показал присутствие прямого билирубина в моче. Какие исследования крови необходимо провести для уточнения диагноза при такой симптоматике?
Для уточнения типа желтухи необходимо определить концентрацию свободного и конъюгированного билирубина, активность ферментов-маркеров синдрома цитолиза и холестаза.
Синдром цитолиза – распространенное заболевание печени. Это название имеет общий характер и описывает только некротические изменения органа. Синдром холестаза -
Застой компонентов желчи в ткани печени принято называть холестазом.