Шпаргалка по "Биохимии"

Шпаргалка, 08 Декабря 2013, автор: пользователь скрыл имя

Краткое описание


Работа содержит ответы на вопросы для экзамена (зачета) по "Биохимии"

Прикрепленные файлы: 1 файл

биохимия зачет.docx

— 56.27 Кб (Скачать документ)

3. Обладают высокой специфичностью  действия. Платина и палладий могут катализировать восстановление десятков тысяч химических соединений, а фермент катализирует превращение одного субстрата (абсолютная специфичность) или  нескольких структурно схожих субстратов (относительная или групповая специфичность).  Например фермент уреаза гидролитически расщепляет амидные связи в мочевине, превращая её в аммиак  углекислый газ. Фермент химотрипсин, который работает в тонком кишечнике, расщепляет пептидные связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот.

Высокая специфичность ферментов обусловлена  совпадением пространственных конфигураций субстрата и фермента, а так  же уникальной структурой активного  центра фермента, обеспечивающими узнавание, высокое сродство, избирательность протекания одной из тысяч реакций в живом объекте.  

4. Обладают высокой каталитической  активностью. Эта активность определяется числом оборотов или молекулярной активностью фермента- количеством молекул субстрата, которое превращается за 1 минуту в расчёте на 1 молекулу фермента при условии полного насыщения фермента субстратом. Например, одна молекула каталазы эритроцитов расщепляет за минуту около 106 молекул перекиси водорода

22 Механизм работы ферментов 

До установления химической природы ферментов гипотезы о  механизме их действия опирались  на исследования кинетики и на модельные  опыты химического гомогенного  катализа. Повышение скорости реакций  под действием ферментов объясняли  активированием субстрата в результате образования адсорбционных или  молекулярных обратимо диссоциирующих фермент-субстратных комплексов или за счёт цепных механизмов реакций с участием радикалов или активированных молекул. После установления химической природы ферментов подтвердилось предположение, выдвинутое более 70 лет назад Арни, Михаэлисом и Ментен о том, что фермент соединяется со своим субстратом, образуя промежуточный фермент-субстратный комплекс, который в конце реакции распадается с освобождением фермента и продуктов реакции. В процессе реакции различают несколько стадий:

1. Присоединение молекулы  субстрата к ферменту.

2. Преобразование первичного  промежуточного соединения в  один или несколько последовательных  переходных комплексов.

3. Отделение конечных  продуктов реакции от фермента.

Схематично этот процесс  можно изобразить следующим образом:

E + S ¬® ES ® P + E          где     E - фермент,   S - субстрат,   P – продукт реакции

В образовании фермент-субстратных  комплексов участвуют водородные связи, электростатические и гидрофобные  взаимодействия, ковалентные и координационные  связи. В каталитическом процессе большое  значение имеет точное соответствие между ферментом и субстратом, а так же термодинамическая и  каталитическая выгода этого соответствия. Это предполагает существование  между ферментом и субстратом пространственной и геометрической комплиментарности, электростатического соответствия (взаимодействие противоположно заряженных групп субстрата и активного центра фермента). Например, механизм работы фермента ”замок и ключ”:

 

 

23. Активаторы и ингибиторы ферментов

Активаторы усиливают действие ферментов. Чаще всего это катионы двухвалентных металлов: кальция, магния, кобальта. Но есть исключения: например, α-амилаза расщепляет гликозидные связи в крахмале, а активатором этого процесса является хлорид-ион. Активаторы могут представлять собой простетическую группу, способствовать присоединению субстрата к активному центру фермента и формировать фермент-субстратный комплекс, входить в состав субстрата.

Ингибиторы подавляют действие ферментов: связываются с ферментом и блокируют какую-то стадию ферментативной реакции. Ингибирование бывает следующее:

1. Необратимое ингибирование: когда ингибитор связывает или разрушает функциональную группу в активном центре, полностью блокируя его. Например, диизопропилфторфосфат (ДФФ) необратимо ингибирует действие химотрипсина. В активном центре химотрипсина радикал аминокислоты серин фосфорилируется ДФФ: 

2. Обратимое ингибирование : разделяют на несколько типов:

конкурентное: когда молекула ингибитора настолько похожа по структуре на молекулу субстрата, что фермент не может различить их. В результате связывания конкурентного ингибитора с активным центром фермента падает концентрация фермент-субстратных комплексов, а следовательно, уменьшается скорость реакции. Пример- ингибирование дегидрогеназы  янтарной кислоты дикарбоновыми кислотами (малоновой, глутаровой). В активном центре сукцинатдегидрогеназы два положительно заряженных участка, которые способствуют формированию фермент-субстратного комплекса, который может образоваться как с янтарной, так и с другой двухосновной кислотой, например малоновой. Однако, при образовании фермент-ингибиторного комплекса перенос водорода от малоната не происходит:

В приведённой схеме конкурентным ингибитором фермента является малоновая кислота, которая способна занимать место субстрата- янтарной кислоты. Действие конкурентного ингибитора можно ослабить, увеличив концентрацию субстрата. 

Неконкурентное: когда молекула ингибитора связывается не с активным центром, а с каким-то другим участком фермента. Поскольку связывание с неконкурентным ингибитором не мешает ферменту образовывать фермент-субстратный комплекс, этот ингибитор не понижает концентрацию таких комплексов, а влияет на превращение их в продукт.

Бесконкурентное: когда молекула ингибитора связывается только с фермент-субстратным комплексом и не может связаться со свободным ферментом.

 

 

24. Классификация и номенклатура ферментов 

Современная классификация  ферментов принята в 1961г. на V Международном биохимическом съезде в г. Москва  комиссией по ферментам при международном биохимическом союзе. В основе её- тип катализируемой реакции. Согласно этому все ферменты делят на 6 классов. Каждому ферменту присваевается 4-х значный шифр. После букв КФ 1-я цифра это класс фермента, 2-я цифра- подкласс, 3-я цифра- подподкласс, 4-я цифра- номер фермента в данном подподклассе. В стандартной классификации этим путём охарактеризовано более 3000 ферментов и внесено в так называемый список ферментов.

КФ 1 оксидоредуктазы: ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции, т.е. реакции идущие с переносом электронов и атомов водорода.

КФ 2 трансферазы: ферменты, катализирующие межмолекулярный перенос атомов или групп атомов

КФ 3- гидролазы: ферменты, катализирующие гидролитическое расщепление внутримолекулярных связей с участием воды.

КФ 4- лиазы: ферменты, катализирующие негидролитическое расщепление соединений с двойной связью.

КФ 5- изомеразы: ферменты, катализирующие внутримолекулрный перенос атомов или групп атомов (реакция изомеризации).

КФ 6- лигазы (синтетазы): катализируют синтез новых связей за счёт энергии АТФ или других высокоэнергтических соединений.

 

25. Трансляция или биосинтез белка: это перевод информации, написанной на четырёхбуквенном языке нуклеиновых кислот на язык белков, состоящий из 20-ти букв (АК). Этот сложный процесс, в котором участвуют сотни макромолекул, можно разделить на пять этапов:

1.     Активация аминокислот: образование пептидной связи между АК требует затрат энергии, поэтому для преодоления энергетического барьера карбоксильная группа АК активируется:

Образование аминоациладенилата из АК и АТФ при катализе ферментов класса синтетаз (аминоацил-т-РНК-синтетазы): 

 

Для каждой аминокислоты имеется одна или несколько определённых т-РНК к которой под действием фермента аминоацил-т-РНК-синтетазы присоединяется эта АК в виде аминоациладенилата в 3/–положение рибозы последнего нуклеотида: 

Аминоацил-т-РНК-синтетазы обладают абсолютной специфичностью действия, так как узнают только одну АК или т-РНК благодаря наличию в молекуле минимум трёх центров связывания: для АК, для т-РНК, для  АТФ. 

 

2.    Инициация (зарождение) полипептидной цепи:

Предполагают, что процесс трансляции начинается на 5/ конце м-РНК с первого кодона (тринуклеотида, кодирующего определённую АК). Исследования показали, что первым является кодон АУГ, находящийся на расстоянии не менее 25 нуклеотидов от 5/ конца м-РНК. Этот кодон называется инициирующим, он кодирует аминокислоту формилметионин:

Защита аминогруппы обеспечивает синтез в направлении NH2→COOH и не позволяет формилметионину встраиваться в полипептидную цепь, поэтому, эта АК всегда будет первой в полипептидной цепи.

В образовании инициаторной N-формилметионил-т-РНК принимают участие фермент, т-РНК, метиониладенилат и N10-формилтетрагидрофолиевая кислота: 

Инициирующий комплекс  состоит из м-РНК с инициирующим кодоном АУГ, большой и малой частиц рибосомы и т-РНК формилметионина, которая приносит первую АК формилметионин:  

Большая частица рибосомы содержит два центра связывания т-РНК:

 

 

  

3.     Элонгация (удлинение полипептидной цепи).

Полипептидная цепь удлиняется за счёт последовательного  ковалентного присоединения АК, которые  доставляются к рибосомам соответствующей т-РНК. Цикл элонгации включает 3 этапа:

1.     Связывание аминоацил-т-РНК с частицами рибосомы и присоединение всего комплекса к аминоацильному (А) центру в соответствии с кодовым триплетом на м-РНК (узнавание кодона).

2.     Образование пептидной связи. В пептидальном (П) центре проходит ферментативная реакция транспептидирования между формилметионил-т-РНК и аминоацил-т-РНК (а-а-т-РНК): остаток формилметионина переностися на свободную NH2- группу а-а-т-РНК  т.е. замыкается первая пептидная связь. При этом освобождается т-РНКфмет.

3.     Транслокация (перемещение). Для следующей элонгации требуется освобождение А-центра. Пептидил-т-РНК переносится с А-ценра на П-центр, это происходит из-за миграции рибосомы относительно м-РНК под действием фермента транслоказы.

Таким образом в стадии элонгации происходит последовательное наращивание полипептидной цепи по одной АК в строгом соответствии с порядком триплетов (кодонов) в молекуле м-РНК. 

Цикл начинается с введения в  А-участок т-РНК у которой антикодон будет комплиментарен кодону на этом участке. Эта т-РНК приносит АК. 

Образование пептидной связи происходит между аминогруппой АК аргинин и  карбоксильной группой АК формилметионин.  

Транслокация заключается в продвижении м-РНК на один кодон, удалении пустой т-РНК из П-участка и перемещении т-РНК, содержащей дипептидид А-участка в П-участок. В А-участке будет находится новый кодон для считывания.  

4.     Терминация (обрыв полипептидной цепи).

Происходит в том случае, если на м-РНК встречается один из терминирующих  кодонов: УАА, УАГ, УГА. При этом синтезированная  полипептидная цепь гидролитически отщепляется от конечной т-РНК, пустая т-РНК уходит из пептидального участка. м-РНК распадается до свободных рибонуклеотидов, а рибосома диссоциирует на две частицы.  

5.     Процессинг (сворачивание полипептидной цепи).

Освобождение белка от лишних групп  и введение новых. Например, деформилирование при участии фермента пептидилдеформилазы. В некоторых случаях отщепляется концевой метионин. Параллельно происходит образование вторичной, третичной структур белка.

 

 

 

.


Информация о работе Шпаргалка по "Биохимии"