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

Ферменты - это белки, которые действуют как катализаторы в биологических системах.

Химическая природа: белки.

Физико-химические свойства:

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: Ферменты катализируют контролируемое протекание всех метаболических процессов в организме.

2. Изоферменты. Строение, биологическая роль, диагностическое значение определения, изменение в онтогенезе и при патологии органа, диагностическое значение.

Изоферменты – это множественные формы одного фермента, катализирующие одну и ту же реакцию, но отличающие по физическим и химическим свойствам.

Строение: Четвертичная структура, образованная четным количеством субъединиц (2, 4, 6 и т.д.). Изоформы фермента образуются в результате различных комбинаций субъединиц.

Биологическая роль: Существование изоформ повышает адаптационную возможность тканей, органов, организма в целом к меняющимся условиям.

Диагностическое значение определения: По изменению изоферментного состава оценивают метаболическое состояние органов и тканей.

Изменение в онтогенезе: На примере ЛДГ (окисляет лактат до ПВК). В процессе индивидуального развития организма в тканях происходит изменение содержания кислорода и изоформ ЛДГ. У зародыша преобладают ЛДГ₄, ЛДГ₅. После рождения в некоторых тканях происходит увеличение содержания ЛДГ₁, ЛДГ_2.

Изменения при патологии органа: На примере ЛДГ. ЛДГ_1,2 работают в миокарде. Если в миокард не будет поступать кислород, там увеличится количество анаэробных субъединиц – ЛДГ_4,5, что свидетельствует о патологии органа.

Диагностическое значение:

ЛДГ – при увеличении активности ЛДГ в плазме крови можно предположить повреждение одной из тканей организма (сердце, мышцы, печень). (В норме 170-520 ЕД/л)

КК – (катализируют превращение кретина в креатинфосфат); определяют активность КК в плазме крови. В норме – 90 МЕ/л. Повышение ММ – травма мышц, ВВ – в крови не определяется даже при инсультах, т.к. не может проникнуть в кровь.

3. Особенности ферментативного катализа. Механизм, стадии ферментативного катализа.

Особенности:

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).

Механизм ферментативного катализа: Химические реакции протекают согласно закону сохранения энергии и закону энтропии: общая энергия химической системы и ее окружения – постоянна. Для снижения энергии активации необходимо увеличить скорость реакции. Для этого в организме имеются ферменты.

1. Сближение и ориентация – активный центр фермента связывается с субстратом

2. Напряжение и деформация субстрата - «эффект дыбы», растягивание субстрата, индукция соответствия S и Е.

3. Кислотно-основной катализ – присутствие в активном центре фермента СООН – групп и NН – гр., способных присоединять и отдавать протоны.

4. Ковалентный катализ – образование ковалентной связи между ферментом и субстратом.

Стадии ферментативного катализа:

Формирование фермент-субстратного комплекса.

1. АВ + Е – связывание субстрата с ферментом

2. (А:В)Е – образование фермент-субстратного комплекса -> активация фермент – субстратного комплекса

3. (А+В)Е – образование фермент-продуктного комполекса

4. А+В+Е – образование продуктов реакции -> отделение продуктов реакции от фермент – субстратного комплекса