- •1. Определение понятия фермент. Ферменты - это белки (установлено в 1922г), которые действуют как катализаторы в биологических системах.
- •2. Химическую природу, физико-химические свойства и биологическая роль ферментов.
- •3. Особенности ферментативного катализа. Сравнение каталитического действия ферментов и неорганических катализаторов
- •4.Строение простых, сложных ферментов: активный и аллостерический центры. Определение понятий: холофермент, апофермент, кофермент, кофактор, субстрат, метаболит, продукт.
- •5. Изоферменты. Строение, биологическую роль, диагностическое значение определения. Изоферменты лактатдегидрогеназы (лдг), креатинкиназы (кк)
- •6. Локализация и компартментализация ферментов в клетке и тканях: ферменты общего назначения, органоспецифические и органеллоспецифические (маркерные) ферменты.
- •7. Механизм и стадии ферментативного катализа: теории Фишера, Кошланда, переходных состояний.
- •9..Ингибирование активности ферментов, виды ингибирования: обратимое, необратимое, конкурентное, неконкурентное, определение вида ингибирования с использованием Км.
- •10. Механизмы специфической регуляции активности ферментов: аллостерический, ковалентная модификация, на генетическом уровне (индукция, репрессия)
- •1). Аллостерическая регуляция каталитической активности ферментов
- •III. Механизмы регуляции количества ферментов
- •Вторичные посредники (мессенджеры)
- •12.Классификацию и номенклатуру ферментов: систематические и рабочие названия. Коферментный состав ферментов различных классов
- •1. Оксидоредуктазы
- •2. Трансферазы
- •4. Лиазы
- •5. Изомеразы
- •6. Лигазы (синтетазы)
- •13.Энзимопатии: понятие, классификация, молекулярные причины возникновения и механизмы развития, последствия, биохимическая диагностика.
- •I. Энзимопатология
- •1. Наследственные энзимопатии
- •Наследственные энзимопатии по типу нарушений метаболизма делят на:
- •2. Приобретенные энзимопатии
- •14.Принципы, направления и объекты энзимодиагностики: а) энзимологическое определение количества метаболитов, б) определение активности ферментов. Причины и механизмы развития ферментемий.
- •1) Определение активности органо-, органеллоспецифических ферментов и их изоферментов.
- •2) Определение активности ферментов и их констант (Km, t, pH).
- •3) Определение концентрации органических веществ с помощью ферментов.
- •15. Основные принципы и методы энзимотерапии. Биохимические основы энзимотерапии: особенности применения, пути введения.
- •16. Биологическое окисление (бо) совокупность окислительно-восстановительных реакций, которые протекают во всех живых клетках.
- •17. Оксидазный путь потребления кислорода протекает в митохондриях, потребляет 90% о2 и обеспечивает процесс окислительного фосфорилирования.
- •18. Этапы унифицирования энергии пищевых веществ и образования субстратов тканевого дыхания
- •19. Митохондрии - органеллы клеток. Они имеют 2 мембраны наружную гладкую и внутреннюю с многочисленными складками – кристами, внутреннее пространство митохондрий заполнено матриксом.
- •20. Цикл Кребса
- •21. Состав, локализацию, последовательность расположения дыхательных комплексов в электронтранспортной цепи (этц). Хемиосмотическую теорию Митчелла
- •Хемиосмотическая теория Митчелла
- •При достаточно большом протонном градиенте протоны начинают «течь» через атф-синтетазу, что сопровождается синтезом атф.
- •22. Механизмы сопряжения и разобщения окисления и фосфорилирования. Коэффициент р/0. Понятие - дыхательный контроль. Эндогенные и экзогенные разобщители.
- •Дыхательный контроль
- •Коэффициент окислительного фосфорилирования
- •Диоксигеназные реакции
- •Использование активных форм кислорода в организме
- •Повреждающее действие активных форм кислорода в организме
- •25. Биохимические механизмы ферментативной и неферментативной антиоксидантной защиты (аоз), возрастные особенности. Природные и синтетические прооксиданты и антиоксиданты, понятия.
- •1. Ферментативная антиоксидантная защита
- •2. Неферментативная антиоксидантная защита
Дыхательный контроль
В норме субстраты тканевого дыхания и О2 находятся в достаточном количестве и не лимитируют окислительное фосфорилирование. Активность окислительного фосфорилирования ограничивает только концентрация АДФ, которая обратно пропорциональна концентрации АТФ.
При нагрузке концентрация АТФ снижается, а АДФ увеличивается, что ускоряет дыхание и фосфорилирование. В состоянии покоя количество АТФ увеличивается, а АДФ снижается, что тормозит дыхание и фосфорилирование.
Зависимость интенсивности дыхания митохондрий от концентрации АДФ называют дыхательным контролем. В результате дыхательного контроля скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клетки в энергии. Общее содержание АТФ в организме 30—50 г, но каждая молекула АТФ в клетке «живёт» меньше минуты. В сутки у человека синтезируется 40—60 кг АТФ и столько же распадается.
Коэффициент окислительного фосфорилирования
Для оценки эффективности окислительного фосфорилирования используют коэффициент окислительного фосфорилирования (Р/О).
Коэффициентом окислительного фосфорилирования называют отношение количества фосфорной кислоты (Р), использованной на фосфорилирование АДФ, к атому кислорода (О), поглощённого в процессе дыхания.
При окисление молекулы НАДН2, е- по дыхательной цепи проходят 3 пункта сопряжения, что обеспечивает синтез 3 АТФ при затрате 3 Н3РО4 и 3 АДФ на 1 атом кислорода. Соответственно для НАДН2 Р/О=3.
При окисление молекулы ФАДН2, е- по дыхательной цепи проходят только 2 пункта сопряжения, что обеспечивает синтез 2 АТФ при затрате 2 Н3РО4 и 2 АДФ на 1 атом кислорода. Соответственно для ФАДН2 Р/О=2.
Эти величины Р/О отражают теоретический максимум синтеза АТФ, фактически эта величина меньше из-за затрат на транспорт.
23. Микросомальное окисление (МСО) –моно - и диоксигеназные пути использования кислорода в клетке: локализация редокс-цепи в эндоплазматическом ретикулуме(ЭПР), биологическое значение. Особенности строения и функции цитохром-p450-оксидазы и цитохром-b5-оксидазы, возрастные особенности и факторы индукции синтеза ферментов. Цитохром р450 в клинической практике.
Монооксигеназные реакции
Монооксигеназы это ферменты, которые включают в субстрат только один атом молекулы кислорода. Другой атом кислорода восстанавливается до воды с участием электронов и протонов НАДФН2, НАДН2, реже витамин С:
S-Н + О2 + RH2 → S-ОН + Н2О + R (где R = НАДФН2, НАДН2, витамин С)
Монооксигеназные реакции протекают на цитоплазматической поверхности гладкого ЭПР, их называют микросомальным окислением, и на внутренней поверхности внутренней мембраны митохондрии. Катализируют низкоспецифичные реакции.
Диоксигеназные реакции
Диоксигеназы это ферменты, которые включают в субстрат оба атома молекулы кислорода:
S + О2 → SО2
Таким путем окисляются циклические трудноокисляемые структуры, реакции идут с разрывом цикла. Диоксигеназные реакции протекают на цитоплазматической поверхности гладкого ЭПР.
Гомогентизатдиоксигеназа печени, содержит Fe2+, участвует в катаболизме тирозина
Цитохром Р450 – интегральный гемопротеин, содержит простетическую группу гем, имеет участки связывания для О2 и субстрата. Открыто 150 генов, кодирующих различные изоформы цитохрома Р450. Каждая из изоформ Р450 имеет много субстратов и отличается от других изоформ Р450 только белковой частью.
Цитохром Р450 передает 2 электрона на 1 атом молекулы кислорода, который превращается в О2-, при взаимодействии с 2 протонами О2- дает воду. Второй атом молекулы кислорода включается в субстрат RH, образуя ROH.
Цитохром b5. Цитозольный домен содержит гем, гидрофобный домен фиксирует фермент в мембране. Цитохром b5 может передавать свои электроны на различные ферменты (цитохром Р450, Стеароил-КоА-десатуразу и т.д.), образуя различные ЦПЭ, при этом он участвует в десатурации и элонгации жирных кислот, в синтезе холестерина, плазминогенов и церамида.
24. Свободно-радикальное окисление (СРО): стадии и реакции образования активных форм О2 (супероксид, пероксид, гидроксид - радикал), факторы инициации. Значение в физиологии и патологии клетки пероксидазного и радикального пути использования кислорода.
Образование активных форм кислорода
АФК во многих клетках образуются в основном в ферментативных и неферментативных реакциях в результате последовательного присоединения е- к кислороду:
О2 + 1е- → О∙2 супероксидный анион-радикал (˙О::О:).
О∙2 +1е- → О2-2 пероксидный анион (:О::О:), он быстро протонируется с образованием перекиси водорода О2-2 + 2Н+ → Н2О2 (Н:О::О:Н)
Н2О2 + 1е- → НО∙ + ОН- гидроксильный радикал, ОН- протонируется с образованием воды ОН- + Н+ → Н2О
ОН∙ + 1е- → Н2О (Н:О:Н)
Ферментативные реакции образования АФК
Электроны, необходимые для образования АФК могут давать ЦПЭ. Утечка е- из ЦПЭ на кислород является основным путем образования АФК в большинстве клеток:
В цепи окислительного фосфорилирования Q принимая 1 е- превращается в свободный радикал семихинон НQ∙, который при реоксигенации ишемических тканей может непосредственно взаимодействовать с кислородом, образуя супероксидный анион-радикал: HQ· + O2 → Q+ О∙2 + H+;
в монооксигеназных реакциях е- с цитохрома Р450 переходит на кислород с образованием супероксидного анион-радикала, который иногда теряется с активного центра.
Аэробные дегидрогеназы (ФАД-зависимые оксидазы) переносят е- и Н+ с субстрата на кислород с образованием перекиси водорода. Примеры таких оксидаз — оксидазы аминокислот, супероксид дисмутаза, оксидазы, локализованные в пероксисомах.
Неферментативные реакции образования АФК
Электроны, необходимые для образования АФК могут давать:
1). Металлы переменной валентности. Наличие в клетках Fe2+ или ионов других переходных металлов катализирует образования АФК. Например, в эритроцитах окисление иона железа гемоглобина способствует образованию супероксидного анион-радикала.
Hb(Fe2+) + O2 → MetHb(Fe3+) + О∙2
2). Радикалы. АФК, обмениваясь электроном, легко переходят друг в друга: О∙2 + Н2О2 → О2 + НО∙ + ОН-
АФК также могут образовываться в организме неферметативно при гомолитическом разрыве связей под действием ионизирующего излучения. Ионизирующее излучение вызывает например, радиолиз воды с образованием Н2; Н2О2 и свободных радикалов: Н·, НО∙, О·.(фотостарение)
Кислородные радикалы, обладая высокой активностью, разрушают органические молекулы в реакциях свободно-радикального окисления (СРО). Большая часть этих реакций протекает с полиненасыщенными жирными кислотами липидов, и называется перекисным окислением липидов (ПОЛ).
Значение в клетке: