Раздел 2. Ферменты

2.1.Строение и классификация ферментов

1. Дайте определение классу 3 ферментов. Приведите примеры химических реакций, катализируемых данными ферментами.

2. Приведите разбивку класса 4 – лиазы, на группы и подгруппы и приведите примеры ферментов этого класса.

3. Дайте название, приведите химическую формулу, укажите витамин-предшественник и функцию кофермента - FAD.

4. Дайте определение понятиям кинетических параметров К_м и V_мах, отражающих механизм действия ферментов.

5. Дайте название, приведите химическую формулу, укажите витамин-предшественник и функцию кофермента NAD, NADP.

6. Дайте определение молекулярной активности ферментов. Приведите примеры.

7. Дайте определение классу 2 - трансферазы, группам и подгруппам этого класса. Приведите примеры ферментов.

8. Дайте определение классу 1-оксидоредуктаз. Приведите примеры 3-х ферментов, относящихся к этому классу.

9. Дайте название, приведите химическую формулу, укажите витамин-предшественник и функцию кофермента А – СоА.

10. Дайте характеристику 5 классу ферментов. Приведите примеры химических реакций, катализируемых данными ферментами.

11. Дайте определение следующим понятиям: холофермент, субстрат, кофактор, число оборотов фермента, трансферазы

12. Дайте характеристику 6 класса ферментов. Приведите примеры химических реакций, катализируемых данными ферментами.

13. Дайте определение следующим понятиям: специфичность действия фермента, апофермент, синтетазы, аминотрансферазы, фермент-субстратный комплекс.

14. Дайте определение следующим понятиям: температурный оптимум действия фермента, активный центр фермента, активатор, пептидазы.

15. Дайте характеристику следующим понятиям: коферменты, киназы, каталитический центр фермента, ингибитор, пепсин.

16. Приведите химическую формулу биотина. Коферментом какого фермента является этот витамин, в каких процессах участвует.

17. Дайте характеристику мутазам, альдолазам, киназам, цистрансизомеразам.

18. Дайте характеристику следующим понятиям: амилазы, аллостерический центр, специфичность действия фермента, субстрат.

19. Дайте характеристику группам и подгруппам класса 5 ферментов. Приведите примеры.

20. Дайте характеристику ферментов – оксигеназ и оксидаз. Приведите примеры химических реакций, протекающих под действием этих ферментов.

2.2. Задачи по разделу «Ферменты»

1. Представьте в виде схемы реакцию декарбоксилирования пировиноградной кислоты с участием тиаминпирофосфата.

2. Напишите уравнение реакции перехода окисленной формы НАД ⁺ в восстановленную.

3. Выразите системой химических уравнений механизм реакции переаминирования аспарагиновой и пировиноградной кислот с участием пиридоксальфосфата.

4. Приведите схему переноса оксиметильной группы на глицин с участием 5,6,7,8 – тетрагидрофолиевой кислоты.

5. Укажите класс ферментов, катализирующих след. реакции:

а) Ала + т РНК + АТФ  Ала – т - РНК + АМФ + ФФ

б) Фруктозо – 1,6 – дифосфат  диоксиацетонфосфат + глицеральдегидфосфат.

в) Глюкоза _n+ Н₃РО₄  глюкозо – 1-фосфат + глюкоза _(n-1)

6. Напишите второй субстрат, участвующий в реакции. Назовите фермент, катализирующий эту реакцию; укажите его класс, группу, вид его специфичности.

H ₂ N – C – NH ₂  2NH ₃ + CO ₂

II

O ?

7. Дана схема ферментативной реакции.

+ 2H

CH₃ – C – COOH  CH₃ – CH – COOH

– 2H

O OH

пируват лактат

Сравните структурные формулы субстрата и продукта.

1. Назовите класс фермента, катализирующего данную реакцию.

2. С участием какого кофермента протекает реакция? Напишите формулу витамина, входящего в его состав.

3. Рассчитайте удельную активность фермента, если за 30 с. 1 мг фермента при оптимальных условиях инкубации (pH 7,2, 37 ⁰C) превращает 50 мкмоль пирувата.

8. Рассмотрите схему ферментативной реакции. Сравните структурные формулы субстрата и продукта.

СООН

I

СН3 СН₂

I I

С=О + СО₂ + АТФ C = O + АДФ + Н₃РО₄

I I

СООН СООН

пируват оксалоацетат

А. Назовите класс фермента, катализирующего данную реакцию.

Б. С участием какого кофермента протекает данная реакция?

В. Рассчитайте удельную активность фермента, если за 20 с. в результате реакции с участием 1 мг. Фермента при оптимальных условиях (рН 8,0, 37 ⁰С) получается 25 мкмоль оксалоацетата.

9. Активность ферментов в присутствии ингибиторов может быть снижена. Укажите причину этого, выбрав один наиболее правильный и полный ответ.

1. Взаимодействие ингибитора с функциональными группами аминокислот активного центра.

2. Взаимодействие ингибитора с функциональными группами аминокислот вне активного центра.

3. Конформационные изменения молекул фермента.

4. Уменьшение количества фермент-субстратного комплекса.

5. Взаимодействие ингибитора с функциональными группами аллостерического центра.

Ответ обоснуйте.

10. Выберите возможные причины конформационных изменений, приводящих к активации аллостерических ферментов.

1. Химическая модификация фермента

2. Гидролиз пептидных связей

3. Взаимодействие пространственно удаленных участков фермента.

4. Разрыв связей между субъединицами

5. Кооперативное взаимодействие субъединиц.

Ответ обоснуйте.

11. Амилаза – тканеспецифический фермент поджелудочной железы, участвующий в процессе пищеварения.

А. Какую реакцию катализирует амилаза? Приведите схему реакции.

Б. К какому классу относится данный фермент?

12. В таблице представлены данные, характеризующие зависимость скорости ферментативной реакции (V) от концентрации субстрата (S)

S,M	V, мк/мин
1*10-6 2*10-5 1*10-4 1*10-3	20 32 39 40

Используя данные таблицы, нарисуйте график зависимости скорости реакции от концентрации субстрата. Найдите приблизительное значение V_макс и К_.m.

13. При длительном приеме сульфаниламидов и антибиотиков у человека может возникнуть гиповитаминоз В₆. Чем это обусловлено?

1. Нарушением включения витамина в кофермент.

2. Недостатком витамина в пище.

3. Нарушением всасывания витамина.

4. Подавлением микрофлоры кишечника.

14. Изобразите в виде графиков зависимость скорости реакции, катализируемой гексокиназой, от концентрации субстратов – глюкозы (К_м = 0,04 мМ) и фруктозы (К_м = 1,5 мМ), - если считать V_макс одинаковой (10 мМ/мин).

гексокиназа

Гексоза + АТФ АДФ + гексозо-6- фосфат.

В каком случае при одинаковой концентрации субстратов (например, 0,1 мМ) скорость реакции будет больше?

15. Оптимальные условия действия амилазы – фермента, расщепляющего крахмал: рН 6,8; t = 37⁰С. Как измениться активность фермента в каждом из следующих случаев ( - уменьшится,  - увеличится)? Укажите причину изменения активности.

1. рН инкубационной среды равен 5.

2. Температура инкубации – 70⁰С.

3. В инкубационную среду добавлен раствор CuSo₄ (PbSO₄).

4. В присутствии CuSo₄ (PbSO₄) в среде увеличена концентрация крахмала.

16. Холинэстераза при оптимальных условиях (рН 8,4 и t = 37⁰С) в течение 15 мин. катализирует гидролиз ацетилхолина с образованием 100 ммоль холина и уксусной кислоты. Рассчитайте активность фермента. Объясните, как и почему изменится ( или) активность фермента, если:

1. Температуру инкубационной среды изменить от 5 до 40⁰С,

2. В инкубационную среду добавить прозерин,

3. В присутствии прозерина повышать концентрацию ацетилхолина.

16. Важным свойством ферментов, определяющим многообразие химических реакций в организме, является их специфичность. Чем обусловлена субстратная специфичность ферментов? Выберите один наиболее полный ответ.

1. Набором определенных функциональных групп в активном центре.

2. Химическим соответствием активного центра субстрату.

3. Наличием кофермента

4. Пространственным соответствием активного центра субстрату.

5. Комплементарностью активного центра субстрату.

Ответ обоснуйте.

18. Какие положения правильно характеризуют активный центр ферментов?

1. Это участок, непосредственно взаимодействующий с субстратом и участвующий в катализе.

2. Между активным центром и субстратом имеется комплементарность.

3. Активный центр составляет относительно небольшую часть молекулы фермента.

4. В активный центр входят только полярные аминокислоты.

Ответ обоснуйте.

19. Липаза в жировой ткани может находиться в двух формах с различной активностью: в виде простого белка и фосфопротеина. Объясните, каким путем происходит переход от одной формы в другую и почему этот переход сопровождается изменением активности.

20. При длительном приеме антибиотиков и сульфаниламидов угнетается микрофлора кишечника, способная синтезировать пиридоксин. В результате может возникнуть гиповитаминоз В₆. Какие реакции превращения глутаминовой кислоты нарушаются в этом случае?