- •Глава 1. Структурная организация и принципы функционирования белков Основные проявления жизни - результат функционирования белков
- •Аминокислоты - главные составные части белков
- •Свойства аминокислот - основа свойств белков
- •Спектроскопические свойства аминокислот
- •Химические реакции
- •Методы разделения аминокислот
- •Аминокислота, полипептид, белок
- •Свойства белков определяются свойствами аминокислот
- •Знание иэт важно для разделения белков методом электрофореза
- •Гель-электрофорез
- •Белки выполняют роль буферных систем
- •Белки в воде образуют растворы с особыми свойствами
- •В пространственой структуре белков выделяют четыре уровня организации
- •Исследование первичной структуры белков и пептидов
- •Искусственный синтез белков и пептидов
- •Пространственная структура белковой молекулы
- •Вторичная структура белков
- •Третичная структура белков
- •Четвертичная структура белков
- •Белки чувствительны к внешним воздействиям
- •Для определения количества белков используют разные подходы
- •Белки классифицируются разными способами
- •Простые белки построены только из аминокислот
- •Сложные белки содержат небелковые компоненты
- •Глава 2. Ферменты Клинико-лабораторное значение
- •Немного истории
- •В основе классификации ферментов - тип катализируемой реакции
- •Элементы химической логики
- •В основе химических реакций лежит образование и разрыв химических связей
- •У химической реакции есть скорость и порядок
- •На пути к пониманию механизма действия фермента
- •Ферменты – биологические катализаторы белковой природы
- •Методы выделения и очистки ферментов - это методы выделения и очистки белков.
- •Пример вычисления активности фермента:
- •Для работы некоторых ферментов необходимы дополнительные небелковые соединения
- •Белковая природа определяет многие свойства ферментов
- •Повышение температуры неоднозначно влияет на активность фермента
- •Ферменты характеризуются высокой специфичностью
- •Активность фермента зависит от концентрации субстратов.
- •Важной качественной характеристикой фермента является константа Михаэлиса
- •Уравнение Михаэлиса и Ментен графически – прямоугольная гипербола
- •Примеры использования данных кинетических исследований ферментов в медицине
- •Кинетика мультисубстратных реакций
- •Скорость реакции зависит от концентрации фермента
- •Химические реакции протекают медленно
- •Ферменты превосходят другие катализаторы своей молекулярной активностью. Почему?
- •Группы активного центра фермента используют обычные химические принципы катализа
- •Реакции, катализируемые ферментами – основной объект, на который направлено действие регуляторов процессов жизнедеятельности
- •Активность ферментов можно тормозить (ингибировать)
- •Ингибиторы бывают разные: обратимые и необратимые
- •Обратимые ингибиторы могут быть конкурентными и неконкурентными
- •Конкурентные ингибиторы не всегда структурно подобны субстрату.
- •Конкурентные ингибиторы не влияют на Vmax, они понижают Км.
- •Принципы конкурентного торможения находят применение в медицинской практике.
- •Смешанные неконкурентные ингибиторы
- •Кинетика смешанных неконкурентных ингибиторов
- •Неконкурентные ингибиторы не могут связаться со свободным ферментом.
- •Неконкурентных ингибиторы неактивны при низких концентрациях субстрата.
- •Торможение продуктом реакции- пример конкурентного торможения.
- •Субстрат может быть ингибитором фермента
- •Кинетика многих ферментов не подчиняется принципам кинетики Михаэлиса и Ментен
- •У аллостерических ферментов особые свойства
- •Две модели объясняют механизмы аллостерии.
- •В основе связывания субстрата - индуцированное взаимодействие.
- •Изменение конформации одной субъединицы индуцирует изменения структуры другой
- •Какая гипотеза является правильной?
- •Ферменты неравномерно распределены внутри клеток
- •Доступность субстрата или кофактора - важный элемент регуляции активности ферментов
- •Нарушение функции фермента вызывает болезнь.
- •Энзимопатии следствие ошибок в синтезе белков.
- •Исследование активности ферментов помогает врачу в диагностике болезней.
- •Некоторые примеры использования измерения активности ферментов в диагностике
- •Определение концентрации субстратов возможно при помощи ферментов.
- •Ферменты можно использовать как лекарственные препараты.
- •Рибозимы –исключение , подтверждающее правило.
- •Методы молекулярной инженерии позволяют конструировать новые ферменты
- •Глава 3. Витамины
- •Классификация витаминов
- •Нарушение баланса витаминов в организме
- •Потребность организма человека в витаминах.
- •Причины дисбаланса витаминов в организме.
- •Межвитаминные взаимоотношения
- •Витамин в1 (Tиамин. Антиневритный витамин)
- •Витамин в2(Рибофлавин).
- •Пантотеновая кислота (витамин в3).
- •Витамин рр (Витамин в5 , никотиновая кислота, никотинамид, ниацин). Антипеллагрический витамин.
- •Гомоцис- Серин Цистатионин α-кетобутират Цистеин
- •Фолиевая кислота (Фолацин. Витамин в9. Витамин вс).
- •Фолиевая кислота
- •Метилен-тгфк- Метилен-тгфк-
- •Биотин (витамин н).
- •Пропионил-КоА метилмалонил-КоА
- •Метилмалонил-КоА пируват пропионил-КоА оксалацетат
- •Витамин с (аскорбиновая кислота), антицинготный
- •Остаток глутаминовой кислоты Остаток γ-карбоксиглутаминовой кислоты
- •Рибосомы на мембране эндо-
- •Сигнальный пептид
- •Витаминоподобные соединения Витамин f (эссенциальные жирные кислоты)
- •Инозит(Витамин в8)
- •Карнитин
- •Липоевая кислота (витамин n)
- •Пара-Аминобензойная кислота.
- •Витамин u
- •Холин (витамин в4).
- •Ацетилхолинэстераза н2о
- •Глава 4. Введение в термодинамику Биомедицинское значение.
- •Биоэнергетика- составная часть термодинамики
- •Функции состояния системы.
- •Первый закон термодинамики утверждает энергия вселенной не исчезает
- •Второй закон термодинамики указывает на вероятность и направление процесса
- •Свободная энергия и концентрация. Стандартное состояние в биологических реакциях.
- •Изменение свободной энергии и константа равновесия.
- •Примеры вычисления констант равновесия и изменений свободной энергии
- •Сопряженные реакции лежат в основе многих химических процессов в клетке.
- •«Энергетической валютой» клетки является атф
Группы активного центра фермента используют обычные химические принципы катализа
Сопряженный кислотный и общий основной катализ:катализ реакции с одновременным участием функциональных групп, обладающих свойствами слабой кислоты и слабого основания. Пространственная структура фермента позволяет расположить кислые или основные группы в ограниченном объеме в непосредственной близости к субстрату. Если расположить хотя бы одну группу-донор H+в маленьком объеме, это обеспечивает высокую концентрацию протонов, не влияя на общее значение pH окружающей среды.
Ковалентный катализ Это ускорение скорости путем промежуточного образования ковалентной связи между катализатором и субстратом. Декарбоксилирование ацетоацетата катализируемое первичными аминами - пример такого процесса. В первую стадию этого процесса амин нуклеофильно атакует карбонильную группу ацетоацетата с образованием Шиффова основания. И образующийся ковалентный интермедиат снижает высокоэнергетический енольный характер переходного состояния.
Ковалентный катализ включает три стадии:
1.Нуклеофильная реакция между катализитором и субстратом с образованием ковалентной связи
2.Перемещение электронов от центра реакции теперь уже электрофильным катализатором
3.Реакция обратная 1 с удалением катализатора.
Ковалентный тип катализа один из популярных типов в реакциях катализируемых ферментами.
Катализ с участием ионов металлов. Значительная часть ферментов катализируют реакции в присутствии ионов металлов. Ионы металлов участвуют в катализе тремя путями
связываются с субстратами, ориентируя их нужным образом для реакции
опосредуют окислительно-восстановительные реакции путем обратимых изменений своего состояния
электростатически стабилизируют отрицательные заряды.
В некоторых реакциях ионы металлов действуют подобно протонам, нейтрализуя отрицательные заряды, причем ионы металлов более эффективны, чем протоны, потому что они присутствуют в более высоких концентрациях при нейтральных рН и имеют заряд 1. Декарбоксилирование диметилоксалоацета катализируется такими металлами как медь или никель и является примером катализа при участии ионов металлов.
Ионы металлов могут ускорять нуклеофильный катализ путем ионизации воды, а также экранировать заряды молекул, облегчая задачу нуклеофилов в проведении реакции.
Электростатический катализ. При взаимодействии с ферментом субстрат вытесняет воду из активного центра и процессы, протекающие в таком случае напоминают процессы протекающие в органическом растворителе, где электростатические взаимодействия проявляют себя более сильно, чем в водной среде. Изменение распределения зарядов при низких диэлектрических константах может оказывать влияние на реактивность химических групп. Хотя экспериментальные доказательства и теоретический анализ этого механизма остается предметом исследований, существует предположение, что распределение зарядов в активном центре фермента направлено на стабилизацию переходного состояния катализируемой реакции. Такой способ повышения скорости, который соответствует форме катализа с участием ионов металлов, описанный выше называют электростатическим катализом.