- •Охарактеризуйте наиболее важные биологические функции воды. Как эти функции связаны со строением молекулы воды?
- •Что такое рН растворов? Раскройте значение этого показателя для живых организмов.
- •Механизм действия буферных растворов.
- •Элементы-органогены. Влияние органогенов на свойства биогенных соединений.
- •4.Основные виды атомных группировок в составе биогенных соединений.
- •Биохимические функции минеральных субстратов. Макро- и микроэлементы.
- •Биологические функции и особенности строения аминокислот.
- •Биологические функции и роль пептидов.
- •Уровни организации белковых молекул. Механизм денатурации и ренатурации.
- •Изоэлектрическая точка и изоэлектрическое состояние аминокислот и белков. Физико-химические свойства аминокислот и белков.
- •Денатурация и факторы ее вызывающие.
- •Общие и отличительные свойства неорганического катализатора и фермента.
- •Чем обусловлена специфичность ферментов? Виды специфичности.
- •Методы определения и способы выражения активности ферментов.
- •Клиническое значение определения активности ферментов в биологических жидкостях.
- •Механизм ферментного катализа.
- •Биологические функции активного и аллостерического центров фермента.
- •Активаторы и ингибиторы ферментов, их биологическая роль.
- •Способы регулирования активности ферментов.
- •Мультиферментные комплексы, проферменты, изоферменты и их биохимическое значение.
- •Классификация и номенклатура ферментов.
- •Витамины – как предшественники коферментов.
- •Витамины группы в и их биохимические функции.
- •Строение и биохимические функции витамина а.
- •Строение и биохимические функции витамина д.
- •Строение и биохимические функции витамина е.
- •Строение и биохимические функции витамина к.
- •29. Роль гормонов в регуляции метаболизма. Классификация гормонов по химическому строению и биологическим функциям.
- •30. Строение, механизм синтеза и биологическая роль эйкозаноидов.
- •31. Биохимическая роль вторичных мессенджеров при передаче гормонального сигнала.
- •32. Механизм действия и передачи сигнала гормонов стероидной природы.
- •33. Механизм действия и передачи сигнала гормонов аминокислотной и белковой природы
-
Механизм ферментного катализа.
В основе действия ферментов лежит их способность ускорять реакции за счет уменьшения энергии активации субстрата. Ферменты деформируют электронные оболочки субстратов, облегчая таким образом взаимодействие между ними. Энергия, необходимая для того, чтобы привести молекулы в активное состояние, называется энергией активации. Роль обычного катализатора состоит в том, что он снижает энергию активации субстрата.
На первой стадии ферментативного катализа происходит образование фермент-субстратного комплекса, где фермент и субстрат могут быть связаны ионной, ковалентной или иной связью. 1. Фермент (enzyme, E) соединяется с субстратом (S), т. е. с веществом, на которое он действует: E + S=E—S. Как показывают стрелки, эта реакция обратима.
На второй стадии субстрат под воздействием связанного с ним фермента видоизменяется и становится более доступным для соответствующей химической реакции. 2. В результате этого соединения возникает E-S, фермент-субстратный комплекс.
На третьей стадии происходит химическая реакция, в результате которой образуется комплекс продукта реакции с ферментом. 3. После соединения с ферментом субстрат активируется, в результате чего входящие в молекулу субстрата атомы и электроны легко перестраиваются, что приводит к образованию продукта этой реакции (Р): E-S=>E-P.
Заключительным процессом является высвобождение продукта реакции из комплекса. 4. Этот комплекс затем подвергается диссоциации, освобождая продукт реакции и свободный фермент: Е-Р=>Е + Р.
В организме превращение веществ до конечных продуктов происходит в несколько этапов, каждый из которых катализируется отдельным ферментом.
-
Биологические функции активного и аллостерического центров фермента.
Активный центр– комбинация аминокислотных остатков (обычно 12-16), обеспечивающая непосредственное связывание с молекулой субстрата и осуществляющая катализ. Аминокислотные радикалы в активном центре могут находиться в любом сочетании, при этом рядом могут располагаться аминокислоты, значительно удаленные друг от друга в линейной цепи.
У ферментов, имеющих в своем составе несколько мономеров, может быть несколько активных центров по числу субъединиц. Также две и более субъединицы могут формировать один активный центр.
Активный центр в свою очередь состоит из:
- каталитического центра, который осуществляет химическое превращение субстрата;
- субстратного центра (“якорной” или контактной площадки), которая обеспечивает присоединение субстрата к ферменту, формирование фермент-субстратного комплекса.
Аллостерический центр ("имеющий иную пространственную структуру") - участок молекулы фермента вне его активного центра, который обратимо связывается с каким-либо веществом. Такое связывание приводит к изменению конформации молекулы фермента и его активности. Активный центр либо начинает работать быстрее, либо медленнее. Соответственно такие вещества называют аллостерическими активаторами либо аллостерическими ингибиторами.
Связывание с аллостерическим центром какой-либо молекулы (называемой активатором или ингибитором, а также эффектором, модулятором, регулятором) вызывает изменение пространственной конфигурации белка-фермента (активного центра) и, как следствие, скорости ферментативной реакции. В качестве такого регулятора может выступать продукт данной или одной из последующих реакций, субстрат реакции или иное вещество.
Схема, поясняющая работу аллостерического фермента. А - действие отрицательного эффектора (ингибитора); Б - действие положительного эффектора (активатора).