![](/user_photo/_userpic.png)
- •Классификация аминокислот.
- •Окисление жирных кислот с четным числом углеродных атомов
- •Физико-химические свойства аминокислот.
- •Пути превращения углеводов. Реакции гликолиза.
- •Первичная структура белка. Характеристика пептидной связи.
- •Пентозофосфатный путь и его значение.
- •Вторичная структура белка. Альфа- спираль и бета – складчатый слой.
- •Мобилизация гликогена при мышечной работе.
- •Третичная структура белка и силы ее стабилизирующие.
- •Работа пируватдегидрогеназного комплекса.
- •Четвертичная структура белка. Понятия о денатурации и деструкции.
- •Работа цикла трикарбоновых кислот.
- •Моносахариды. Структура и функция.
- •Синтазная система синтеза жирных кислот.
- •Кооперативный эффект связывания кислорода гемоглобином.
- •Окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов.
- •Реакции глюконеогенеза.
- •Отличия ферментов от неорганических катализаторов.
- •Классификация ферментов с примерами реакций на каждый класс.
- •Биохимия мышечного сокращения. Характеристика белков мышц.
- •Влияние температуры, pH и концентрации фермента на скорость ферментативной реакции.
- •Реакции трансаминирования, их биологическая роль.
- •Пути превращения аминокислот в организме человека. Глюкогенные и кетогенные аминокислоты.
- •Влияние концентрации субстрата на скорость ферментативной реакции. Уравнение Михаэлиса-Ментен.
- •Ингибирование ферментов. Конкурентное ингибирование. Использование конкурентного ингибирования для лечения заболеваний.
- •Синтез кетоновых тел, их роль для организма человека.
- •Ингибирование ферментов. Неконкурентное ингибирование.
- •Цикл мочевины.
- •Аллостерические ферменты.
- •Глюкозо-аланиновый путь, его важность для спортсмена.
- •Активный центр фермента и его свойства.
- •Биохимия мышц. Источники энергии для мышечного сокращения.
- •1 Кофакторы и коферменты. Классификация.
- •Гормоны гипоталамуса и гипофиза.
- •Способы определения активности фермента. Единицы измерения. Понятие об удельной и молярной активности.
- •Гормоны надпочечников (коркового и мозгового слоя)
- •Изоферменты.
- •Биосинтез белка. Стадии активации и инициации.
Биохимия мышечного сокращения. Характеристика белков мышц.
1. Источником энергии для мышечного сокращения являются молекулы АТФ.
2. Гидролиз АТФ катализируется при мышечном сокращении миозином, обладающим ферментативной активностью.
3. Пусковым механизмом мышечного сокращения является повышение концентрации ионов кальция в саркоплазме миоцитов, вызываемое нервным двигательным импульсом.
4. Во время мышечного сокращения между тонкими и толстыми нитями миофибрилл возникают поперечные мостики или спайки.
5. Во время мышечного сокращения происходит скольжение тонких нитей вдоль толстых, что приводит к укорочению миофибрилл и всего мышечного волокна в целом.
К группе миофибриллярных белков относятся миозин, актин и актомиозин — белки, растворимые в солевых средах с высокой ионной силой, и так называемые регуляторные белки: тропомиозин, тропонин, α- и β-актинин, образующие в мышце с актомиозином единый комплекс. Перечисленные миофибриллярные белки тесно связаны с сократительной функцией мышц.
Миозин составляет 50-55% от сухой массы миофибрилл. Миозин обладает АТФазной активностью, т. е. способностью катализировать расщепление АТФ на АДФ и Н3РО4. Химическая энергия АТФ, освобождающаяся в ходе данной ферментативной реакции, превращается в механическую энергию сокращающейся мышцы.
Актин, составляющий ~20% от сухой массы миофибрилл. Известны две формы актина: глобулярный (Г-актин) и фибриллярный (Ф-актин) актин. Молекула Г-актина состоит из одной полипептидной цепочки, в образовании которой принимают участие 374 аминокислотных остатка. Ф-актин является продуктом полимеризации Г-актина и имеет структуру двухцепочечной спирали.
Актомиозин образуется при соединении миозина с Ф-актином. Актомиозин, как обладает АТФазной активностью. Однако АТФазная активность актомиозина отличается от АТФазной активности миозина.
Тропомиозин был открыт К. Бейли в 1946 г. Молекула тропомиозина состоит из двух α-спиралей и имеет вид стержня. На долю тропомиозина приходится около 4 — 7% всех белков миофибрилл.
Тропонин — глобулярный белок, открытый С. Эбаси в 1963 г. В скелетных мышцах взрослых животных и человека тропонин (Тн) составляет лишь около 2% от всех миофибриллярных белков.
Влияние температуры, pH и концентрации фермента на скорость ферментативной реакции.
Влияние количества субстрата: Кm - это концентрация субстрата, при которой скорость химической реакции составляет 1⁄2 от максимально возможной. Km для каждого энзима величина постоянная, она отражает сродство энзима и субстрата; Кm гексокиназы=0,1 мМ ⁄л, Кm глюкокиназы=10 мМ ⁄л. Биологических смысл различного сродства (Кm) гексокиназы и глюкокиназы к глюкозе и распределения этих ферментов по тканям (сохранение гомеостаза глюкозы). Количество фермента. Зависимость прямо пропорциональная, т.е. чем больше фермента в клетке, тем выше скорость ферментативной реакции. Количество энзима в клетке зависит от ее потребности в ферменте (гипотеза Жакоба и Моно. В покое в клетке функционирует лишь небольшая часть энзимов. В ситуации стресса в кинетике химической реакции участвует максимальное количество энзимов, что обеспечивает адаптацию клетки к экстремальным условиям. При увеличении температуры до 40С скорость ферментативной реакции возрастает (повышение температуры на 10С увеличивает скорость реакции в 1,5-2 раза), возрастание скорости ферментативной реакции при повышении температуры используется организмом как защитный механизм, понижение температуры (гипотермия организма и его отдельных тканей) используется в медицине для замедления ферментативных реакций при консервации органов и выполнении хирургических операций на «сухом» органе. Выше 40С скорость некоторых ферментативных реакций замедляется, т.к. начинается денатурация фермента. Каждый фермент проявляет максимальную активность при оптимальном для него значении рН среды. Оптимум рН среды для большинства ферментов лежит в нейтральной среде. Имеются исключения: пепсин – оптимум рН=1,5-2, щелочная фосфатаза – оптимум рН=9-10. Изменение рН в организме при патологиях нарушает функцию энзимов (изменяется степень ионизации функциональных групп активного и аллостерического центров и их архитектоника).
11. Влияние концентрации субстрата на скорость ферментативной реакции. Вывод уравнения Михаэлиса-Ментен.
Ответ. Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата носит гиперболический характер. При постоянной концентрации фермента скорость реакции постепенно увеличивается достигая максимума; когда дальнейшее увеличение концентрации субстрата уже не влияет на скорость реакции, в этом случае говорят, что фермент насыщен, а субстрат в избытке. Михаэлис и Ментен предположили, что механизм ферментативных реакций описывается моделью: В которой скорость реакции определяется распадом фермент-субстратного комплекса, v0 = k2(ES). Модель предполагает, что равновесие между свободными ферментом, субстратом и фермент-субстратным комплексом устанавливается быстро по сравнению со скоростью реакции (быстро устанавливающееся равновесие, k2<< k1, k-1). В этом случае вторая стадия реакции практически не влияет на первую, и для выражения концентрации фермента можно воспользоваться константой диссоциации. Ks=(E)*(S)/(ES) ОТСЮДА (E)= Ks*(ES) /(S). Общая концентрация фермента в реакционной смеси выражается уравнением материального баланса [E]0 = [E] + [ES] = [ES] (KS/[S] + 1). Тогда концентрация фермент-субстратного комплекса равна: [ES] = [E] 0*[S] / KS + [S]. Это уравнение соответствует изотерме адсорбции Ленгмюра, показывая, что фермент действует как гетерогенный катализатор. Реакция достигает максимальной скорости, когда весь фермент находится в комплексе с субстратом Vmax= k2[ES]max = k2[E]0. Это условие выполняется, если реакция протекает при избыточной концентрации субстрата: [S]0>>[E]0. Из уравнений следует: Это и есть классическое уравнение Михаэлиса-Ментен, которым и сегодня пользуются для описания кинетики ферментативных процессов. Михаэлис и Ментен вывели уравнение с учетом двух предположений (быстро устанавливающееся равновесие и избыток субстрата). Позднее было показано, что уравнение справедливо, то есть хорошо описывает реакцию, при выполнении всех следующих условий. 7 Основных постулатов для выполнения уравнения Михаэлиса-Ментен. В ходе реакции образуется кинетически устойчивый фермент-субстратный комплекс. Определяемая с помощью уравнения константа Кs является константой диссоциации фермент-субстратного комплекса: это справедливо, только если k2<< k1, k-1. Концентрация субстрата не меняется в ходе реакции, то есть [S] = [S]0. Продукт реакции быстро отщепляется от фермента, то есть реакция двухстадийная. Вторая стадия реакции необратима. Так как это практически не выполнимо, мы принимаем во внимание только начальные скорости. C каждым активным центром фермента связывается только одна молекула субстрата. Для всех реагирующих веществ вместо активностей можно использовать их концентрации При формулировке кинетического выражения для скорости ферментативной реакции Михаэлис и Ментен сделали три допущения: 1) Стационарное состояние реакции в момент равновесия, когда скорости образования и расходования ES равны; 2) Весь фермент в условиях насыщающих концентраций субстрата превращается в энзимсубстратный комплекс ES; 3) Если весь фермент в виде ES, то скорость реакции максимальна и Vmax=k2[ES]. Образование ES: [ES]=k1[S][E] (I) Расходование ES: [ES]=k-1[ES]+k2[ES] (II) Приравнивая выражения (I) и (II) и сокращая обе части на k1 получаем: [S][E] = [ES](k-1 + k2)/k1 = [ES]Km, где Km = (k-1 + k2)/k1 Выразим равновесную концентрацию [E] через начальную [Eo]: [E] = [Eo] - [ES] [S]([Eo]-[ES])= [ES]Km, переносим [S] в правую часть выражения и делим обе части на [ES]: [Eo]/[ES]=Km/[S]+1= (Km+[S])/[S] (III) Поскольку трудно (если не невозможно) измерить [ES], произведем замену с учетом того, что в насыщающих концентрациях [S] весь [Eo] перейдет в [ES] и максимальная скорость при этом будет равна Vmax=k2[ES]=k2[Eo]. В это же время скорость реакции равна V=k2[ES]. Через отношение этих скоростей выразим [Eo]/[ES]: V/Vmax= [ES]/[Eo] В уравнении (III) произведем замену отношения [Eo]/[ES] на Vmax/V и получаем: V = Vmax[S]/(Km+[S]) Это и есть уравнение Михаэлиса-Ментен.