5 Класс. Изомеразы

Ферменты катализируют структурные или пространственные( стерео) изменения в пределах одной молекулы. Подклассы формируются по типу изомеризации, а

подподклассы- по типу субстрата.

Номенклатура

Название составляется по схеме: Указывают название субстрата, тип реакции изомеризации с помощью префиксов- общее название класса (изомераза).

Пример А. малеиновая кислота < = > фумаровая

Малеинат-цис-транс-изомераза (КФ.5.2.1.1)

Рабочее название: малеинатизомераза

Б. D -Глюкозо-6-фосфат < = > D- фруктозо-6-фосфат

D -Глюкозо-6-фосфат кетол-изомераза( КФ. 5.3.1.9)

Рабочее название: Глюкозофосфатизомераза

В рабочих, . а также и в систематических названиях, в соответствии с типом реакции изомеризации они могут обозначаться как мутазы, рацемазы, эпимеразы, таутомеразы. Чтобы расшифровать смысл биохимического превращения. надо знать химический смысл терминов, которые подробно изучались в курсе биоорганической химии.

Изомеризация углеродного скелета происходит в присутствии кофермента- витамина

В_12., перенос аминогруппы- коферменты В _6.

Пример. МетилмалонилКоА  кофермент В₁₂  СукцинилКоА

Систематическое и рабочее названия совпадают: МетилмалонилКоА-рацемаза.

( КФ. 5.1.99.1)

6 Класс. Лигазы( синтетазы)

Катализируют реакции соединения молекул, процесс сопряжен с гидролизом макроэргической связи ( АТФ, ГТФ и другие аналогичные соединения)

Номенклатура

Название составляется по схеме:

Вещество(1) : Вещество(2) лигаза( указывают тип распада макроэргического соединения)

Лигазы осуществляют реакции: присоединение СО_{2 ,} аммиака, аминокислот к тРНК,

карбоновых кислот к HS -КоА , восстановление связей в нуклеиновых

кислотах - присоединение нуклеотидов - репарация ( таблица 6)

Пример Пируват + CО₂ + АТФ + Н₂ О = оксалоацетат + АДФ + ортофосфат

Пируват : оксид углерода( 1V) лигаза( образующая АДФ)

Рабочее название: Пируваткарбоксилаза

Присоедтнение углекислого газа СО2 всегда осуществляется с участием витамина биотина.

Единицы активности ферментов

Присутствие фермента определяют по катализируемой им реакции: проводят путем измерения скорости реакции( количественное определение убыли субстрата или прибыли продукта в единицу времени).

Обычно активность фермента выражают в единицах активности ( Е).

Комиссия по ферментам Международного биохимического союза предложила считать:

Активностью в 1 Е обладает такое количество фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоль субстрата в продукт за 1 мин в стандартных условиях( указывается температура , при которой проводили ферментативную реакцию).

Активность ферментов в сыворотке или плазме крови следует выражать в единицах на 1л( Е/л).

Удельная активность фермента - число единиц активности на 1 мг белка препарата.

Международный биохимический союз рекомендует также использовать в качестве единицы активности катал( кат).

Активностью в 1 кат обладает такое количество фермента, которое катализирует превращение 1 моль субстрата в продукт за 1 сек.

1 кат = 6 х10⁷ Е.

ФОРМУЛЫ ВИТАМИНОВ – КОФЕРМЕНТОВ

ДОПОЛНЕНИЯ

Дополнение 1.

Влияние температуры на скорость ферментативной реакции

Участок 1 Участок 2

На рисунке представлен график зависимости скорости ферментативной реакции от температуры ( в данном случае Т опт равна 37 ⁰С ) Напоминаем, что у каждого фермента свое значение Т опт, и как правило, выше 37 ⁰С )

На участке 1 каталитическая активность фермента снижена вследствие снижения внутренней энергии системы( повышается значение энергетического барьера реакции).На этом участке, как правило, обратимая денатурация белка. Подобная зависимость позволяет сохранять биологический материал при низкой температуре

длительное время( вакцины, кровь, ткани и органы для трансплантации, для научных исследований, пищевые продукты без их порчи, поскольку развитие микроорганизмов затруднено).

На участке 2 удаление от Т опт вызывает снижение активности вплоть до полной потери- необратимой денатурации. Нагревание используют для стерилизации лекарственных препаратов, инструментов, термокоагуляция используется при удалении папиллом . . Местное резкое повышение температуры может вызвать необратимые изменения в коже, например.ри термических ожогах.

В физиологических условиях повышение температуры на 1-1,5 ⁰ С в случае инфекционных заболеваний выполняет защитные адаптивные функции, увеличивая активность клеточных ферментов и системы иммунитета

Дополнение 2.

У каждого фермента есть свое оптимальное значение рН, что связано с физиологическими условиями функционирования ферментов. Пепсин желудочного сока наиболее активен при рН= 1,0 – 1,5, трипсин, выделяемый поджелудочной железой в просвет 12-перстной кишки- в слабощелочной среде, щелочная фосфатаза- в сильно-щелочной среде. Изменение рН среды влияет на строение третичной структуры белка-фермента, изменяет конформацию активного центра, что в сою очередь, влияет на скорость биохимической реакции.

Поддержание рН среды организма буферными системами является важнейшим проявлением гомеостаза

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

И ПРОВЕРКИ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ

( Ответы на тестовые задания – в таблице)

Выберите один правильный или наиболее точный ответ.

1 Сходство ферментов с неорганическими катализаторами заключается в том, что

а. фермент обладает высокой специфичностью

б. скорость ферментативной реакции регулируется

в. в ходе катализа энергия химической системы изменяется

г. в ходе катализа энергия системы остается постоянной

д . в ходе катализа направление химической реакции изменяется

2.Отличие ферментов от неорганических катализаторов заключается в том, что

( 2 ответа ):

а. фермент обладает высокой специфичностью

б. скорость ферментативной реакции регулируется

в. в ходе катализа энергия химической системы изменяется

г. ферменты катализируют энергетически невозможные реакции

д. в ходе катализа направление химической реакции изменяется

3. Объясняя строение фермента, упомянули термины « кофактор и кофермент».

Следует уточнить:

а. кофактор и кофермент находятся вне активного центра

б. только кофактор находится в активном центре

в. только кофермент находится в активном центре

г. кофактор и кофермент находятся в активном центре

д. кофермент находится вне активного центра

4. По определению : «Денатурация белка-это

а. потеря растворимости г. изменение пространственной

б. гидролиз всех пептидных связей структуры

в. частичный протеолиз д. потеря природных свойств белка.

5.Обсуждая функции белка, применили термин «апофермент». Что имели ввиду:

а. сложный белок-фермент г. белковую часть фермента

б. простой белок-фермент д. инактивированный белок-фермент.

в. небелковую часть фермента

6. Активный центр сложного белка-фермента включает в себя участки:

а. только каталитический г. субстратный и аллостерический

б. только субстратный д. каталитический и аллостерический

в. субстратный и каталитический

7. В основу понятия «специфичность» фермента положены:

а . биохимическая реакция г. строение продукта реакции

б. строение субстрата д. биохимическая реакция, строение

в. биохимическая реакция продукта реакции

и строение субстрата

8.. При изучении свойств фермента обнаружили, что он действует на субстраты одного химического класса, имеющие сходное пространственное строение. Как определить вид возможной специфичности:

а. абсолютная г. групповая, стереоспецифичность

б. групповая (относительная) д. абсолютная, стероспецифичность

в.стереоспецифичность

9. Теория « индуцированного изменения пространственной конфигурации фермента и субстрата» в процессе их взаимодействия выдвинута ученым

а. Кошландом б. Лоури в. Михаэлисом г . Ментен д. Фишером

10. Характеризуя белок, применили термин «холофермент». Что имели ввиду : это

а. сложный белок-фермент г. белковую часть фермента

б. простой белок-фермент д. инактивированный белок-фермент

в. небелковую часть фермента

11. Деление ферментов на классы основано на :

а. строении субстрата г. природе кофермента

б. строении продукта реакции д. типе реакции и природе кофермента

в. типе катализируемой реакции

12. Ферменты, содержащие в активном центре ионы железа, дезактивируются под влиянием иона цианида . Определите тип ингибирования :

а. конкурентный в. неспецифический

б. неконкурентный г. специфический

13.Вещество «эффектор, модулятор» действует на участок фермента :

а. субстратный г. субстратный и аллостерический

б. каталитический д. субстратный и каталитический

в. аллостерический

14. Дополните выражение, используйте два ключевых слова( в нужном падеже).

Ключевые слова:

а третичная б. вторичная в. первичная г. единичные

д.множественный е. коллективный

« Изоферменты- это----- 1 --------- формы фермента, которые отличаются------2-----

структурой белка»

15. Лекарственный препарат – конкурентный ингибитор в отношении фермента. Для доказательства его действия исследовали значение константы Михаэлиса. Ваше мнение:

а. значение Км увеличилось г. значение Км зависит от концентрации

б. значение Км уменьшилось препарата

в. значение Км не изменилось д. не нужно было определять Км

16. Лекарственные препараты – антиметаболиты - действуют на ферменты по

механизму:

а. неконкурентного ингибирования г. конкурентного ингибирования

б. аллостерического ингибирования д. неспецифического ингибирования

в. аллостерической активации

17.. Изоферменты одного фермента состоит из двух различных субъединиц.

Сколько существует таких изоферментов:

а. 5 б. 4 в. 3 г.. 2 д. 1

18.. Механизм ферментативной реакции состоит из этапов

1----->- 2------> 3--------> 4-------> 5

Поставьте соответствующие буквенные обозначения вместо цифр:

а SE б. S*E в. S + E г. P + E д. PE

( S - субстрат, P- продукт, E- фермент)

19. Какой механизм активации фермента представлен на схеме :

Профермент ——>фермент.

а. аллостерический г. полный протеолиз

б. фосфорилирование/ дефосфорилирование д. частичный протеолиз

в. белок-белковое взаимодействие

20. Гормон действует на рецептор, который связан с G –белком. Какие

внутриклеточные регуляторы будут передавать гормональный сигнал?

Ключевые слова: 1. цАМФ 2. цГМФ 3. ИТФ 4 . ДАГ

а. 1,2,3,4 б. 1,2,3 в. 1, 3, 4 г. 2,3.4. д. 1,2

21.Кодовый номер фермента КФ 2.1. 3.3. К какому классу относится фермент :

а. оксидоредуктаза г.трансфераза

б. лиаза д. гидролаза

в.лигаза

22.Фермент является представителем класса «изомеразы». Какое числовое значение надо поставить в коде КФ . . . . для обозначения класса фермента.

а. 1 б. 2 в.3 г.4 д.5 е. 6

23. Какой витамин выполняет функцию кофермента в составе аминотрансферазы- фермента, переносящего аминогруппы.

а. РР б. В1 в. В12 г. В6 д. фолиевая кислота

24. Какой витамин-кофермент находится в составе фермента,

участвующего в изомеризации углеродного скелета биоактивного соединения :

а. РР б. В 12 в. В2 г .В6 д. фолиевая кислота

25.. Какой витамин-кофермент находится в составе фермента ,

участвующего в декарбоксилировании альфа-кетокислот :

а. В 12 б. В 2 в. В1 г .В6 д. фолиевая кислота