1.Строение и свойства белков.

Белки́— высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа-аминокислот. ===---

2. Специфичность действия ферментов. Классификация и номенклатура ферментов. Ингибиторы ферментов. Ферме́нты или— обычно белковые молекулы или молекулы РНК или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. Активный центр ферментов обр. боковыми группами аминок-т ост.пептидной цепи. Строение акт.центров разных ферментов различна. Стр-ра акт.центра фермента комплиментарна стр-ре субстрата. Вследствие чего фермент присоединяет только один субстрат.

Стереоспецифичность. Ферменты расщепляют альфа-стереоизомерию.

3. Коферменты ферментов. Классификация и номенклатура ферментов. Ингибиторы ферментов.

Ферме́нты или— обычно белковые молекулы или молекулы РНК или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. В основе классиф. Лежит специфичность их действия. Делят на 6 классов: 1.оксидоредуктазы-дегидрирование, 2.Трансферазы-переносят к.-л группу с одного соед. На др.3.Гидролазы-гидролиз 4. Лиазы-декарбоксилирование. 5.Изомеразы-изомеризация. 6.Лигазы(синтетазы)-

К ингибиторам следует относить вещества, вызывающие снижение активности фермента. 1. Конкурентное ингибирование К конкурентному ингибированию относят обратимое снижение скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором, связывающимся с активным центром фермента и препятствующим образованию фермент-субстратного комплекса. 2. Неконкурентное ингибирование Неконкурентным называют такое ингибирование ферментативной реакции, при котором ингибитор взаимодействует с ферментом в участке, отличном от активного центра. Неконкурентные ингибиторы не являются структурными аналогами субстрата.Обратимое-расщипляется и субстрат и ингибитор(продукт переходит в среду). Необратимое-ингибитор превращ-ся, но продукт не отходит от фермента.

4. Основы биохимической термодинамики. I и II законы термодинамики в приложении к клетке.

Законы термодинамики Первый закон - закон сохранения энергии; его можно сформулировать так: общая энергия системы и окружающей среды - величина постоянная. Внутри рассматриваемой системы энергия может переходить от одной её части к другой или превращаться из одной формы в другую. Второй закон гласит, что все физические и химические процессы в системе стремятся к необратимому переходу полезной энергии в хаотическую, неуправляемую форму. Мерой перехода или неупорядоченности системы служит величина, называемая энтропией (S), она достигает максимума, когда система приходит в истинное равновесие с окружающей средой.

6.Регуляция активных ферментов (принцип образования связи, ретроингибирование)

7. Аллостерические ферменты. Аллостерические эффекторы. Понятие конститутивных и индуцибельных ферментов. Конститутивные ферменты конститутивные ферменты, постоянно синтезирующиеся организмом независимо от условий существования или наличия соответствующих субстратов. ИНДУЦИРУЕМЫЕ – ферменты, скорость синтеза которых изменяется в зависимости от условий существования организма.

8. РНК-полимераза и регуляция транскрипции и стадии синтеза РНК.РНК-полимеразы. Биосинтез РНК осуществляется ДНК-зависимыми РНК-полимеразами. В ядрах эукариотов обнаружены 3 специализированные РНК-полимеразы: РНК-полимераза I, синтезирующая пре-рРНК; РНК-полимераза II, ответственная за синтез пре-мРНК; РНК-полимераза III, синтезирующая пре-тРНК. РНК-полимеразы - олигомерные ферменты, состоящие из нескольких субъединиц - 2α, β, β', σ. В процессе транскрипции различают 3 стадии: инициацию, элонгацию и терминацию.Как в случае ДНК-зависимой РНК-полимеразы, так и в случае РНК-зависимой РНК-полимеразы фермент присоединяется к промоторнойпоследовательности. Вторичная структура молекулы матрицы расплетается с помощьюхеликазнойактивности полимеразы, которая при движении субстрата в направлении от 3' к 5' концу молекулы синтезирует РНК в направлении 5' → 3'.Терминатортранскрипции в исходной молекуле определяет окончание синтеза. Многие молекулы РНК синтезируются в качестве молекул-предшественников, которые подвергаются «редактированию» — удалению ненужных частей с помощью РНК-белковых комплексов.

10.Строение нуклеиновых кислот. Особенности строение РНК. В каждом живом организме присутствуют 2 типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая кислота (РНК) и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Каждый нуклеотид содержит 3 химически различных компонента: гетероциклическое азотистое основание, моносахарид (пентозу) и остаток фосфорной кислоты. В состав нуклеиновых кислот входят азотистые основания двух типов: пуриновые - аденин (А), гуанин (G) и пиримидиновые - цитозин (С), тимин (Т) и урацил (U). Нуклеотиды, в которых пентоза представлена рибозой, называют рибонуклеотидами, а нуклеиновые кислоты, построенные из рибонуклеотидов, - рибонуклеиновыми кислотами, или РНК. Нуклеиновые кислоты, в мономеры которых входит дезоксирибоза, называют дезоксири-бонуклеиновыми кислотами, или ДНК.

Важная структурная особенность РНК, отличающая её от ДНК— наличие гидроксильной группы в 2' положении рибозы, которая позволяет молекуле РНК существовать в А, а не В-конформации, наиболее часто наблюдаемой у ДНК.

11.Биосинтез белка. Полиморфизм белков.

Удвоение молекул ДНК называют "репликация". В результате этого процесса и последующего деления дочерние клетки наследуют геном родительской клетки, в котором содержится полный набор генов, или "инструкций" о строении РНК и всех белков организма. Второй поток информации реализуется в процессе жизнедеятельности клетки. В этом случае происходит "считывание", или транскрипция, генов в форме полинуклеотидных последовательностей мРНК и использование их в качестве матриц для синтеза соответствующих белков. В последнем случае осуществляется "перевод" (трансляция) информации, заключённой в мРНК, на "язык" аминокислот. В дальнейшем было установлено, что кодирующими элементами в шифровании аминокислотной последовательности действительно являются тройки нуклеотидов, или триплеты, которые получили название "кодоны".Каждому кодону соответствует только одна определённая аминокислота. В этом смысле генетический код строго однозначен. Полиморфизм белков — существование разных форм белка, выполняющих одинаковые или очень сходные функции (изобелки). Существование в популяции 2 и большего числа аллелей одного гена называют "аллеломорфизм", или "полиморфизм", а белковые продукты, образующиеся в ходе экспрессии этих вариантов гена - "полиморфы". Разные аллели встречаются в популяции с разной частотой. К полиморфам относят только те варианты, распространённость которьж в популяции не меньше 1%.

12.Регуляция биосинтеза белка. Различают два механизма регуляции биосинтеза белка — 1) на уровне транскрипции; 2) на уровне трансляции. 1) Французские ученые Жакоб и Мано в 1961 году предложили схему регуляции биосинтеза белка на уровне гена-регулятора и транскрипции. Они установили, что в молекуле ДНК есть участки (транскриптоны, или опероны), где закодировано строение специфических РНК – структурные гены (3% от всех генов) и регуляторные участки (97%). Непосредственно перед структурными генами располагаются регуляторные участки — ген-оператор и промотор. С промотором связывается фермент – РНК-полимераза, «запускающий» механизм биосинтеза белка, начиная с транскрипции. 3) регуляция на уровне трансляции. Важное значение имеет обеспеченность клетки аминокислотами, особенно незаменимыми. При недостатке какой-либо аминокислоты задерживается образование соответствующей аминоацилтРНК, что ведет к торможению трансляции.Известны различные ингибиторы белкового синтеза, действующие либо на сами м-РНК, либо на процессы инициации, элонгации или терминации.

13.Энергетические состояние клетки и регуляции метаболизма. Живые организмы находятся в постоянной и неразрывной связи с окружающей средой. Эта связь осуществляется в процессе обмена веществ. Обмен веществ включает 3 этапа: поступление веществ в организм, метаболизм и выделение конечных продуктов из организма. Промежуточный обмен (внутриклеточный метаболизм) включает 2 типа реакций: катаболизм и анаболизм.Катаболизм - процесс расщепления органических молекул до конечных продуктов. Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции). Анаболизм объединяет биосинтетические процессы, в которых простые строительные блоки соединяются в сложные макромолекулы, необходимые для организма. В анаболических реакциях используется энергия, освобождающаяся при катаболизме (эндергонические реакции). Регуляция скорости протекания реакций определенного метаболического пути часто осуществляется путем изменения скорости одной или, возможно, двух ключевых реакций, катализируемых " регуляторными ферментами". Некоторые физико-химические факторы, контролирующие скорость ферментативной реакции, например концентрациясубстрата, имеют первостепенное значение при регуляций общей скорости образования продукта данного пути метаболизма. В то же время другие факторы, влияющие на активность ферментов, например температура и pH, у теплокровных животных постоянны и практически не имеют значения для регуляции скорости процессов метаболизма.

14.Протеолиз. Протеолиз — процесс ферментативного гидролизабелков, катализирующийся протеолитическимиферментами(протеазами).

Протеолиз играет большую роль в следующих процессах в организме:

расщепление до аминокислотбелков пищи, благодаря действию на них пищеварительных ферментов вжелудкеитонкой кишке;

расщепление собственных белков организма в процессе метаболизма;

образование ферментов, гормонови биологически активныхпептидовиз их неактивных предшественников;

в растениях протеолиз участвует в мобилизации запасных белков семян при прорастании.

15.Перенос веществ через мембраны и его регуляция. 1.Простая диффузия-низкогидрофобные соединения по градиенту конц. 2.Облегчённая диф.-пернос в-в по град.конц. с белком перносчиком. 3. Акт.транспорт- перенос в-в против градиента конц.: первично акт.тр-т. Вторично акт.тр-т- не исп-ся АТФ,а исп-ся энергия,оставшаяся от переноса др.в-в по град.конц. Эндоцетоз- ф-и клетки,закл-ся в переносе в-в из среды в клетку вместе с частью цитоплазмы. Пиноцетоз-перенос растворимых соединений. Фагоцитоз-перенос нераств.соединений.

16. Повреждение и репарации ДНК. Мутагенез. Процесс, позволяющий живым организмам восстанавливать повреждения, возникающие в ДНК, называют репарацией. Все репарационные механизмы основаны на том, что ДНК - двухцепочечная молекула, т.е. в клетке есть 2 копии генетической информации. Если нуклеотидная последовательность одной из двух цепей оказывается повреждённой (изменённой), информацию можно восстановить, так как вторая (комплементарная) цепь сохранена.

Процесс репарации происходит в несколько этапов. На первом этапе выявляется нарушение комплементарности цепей ДНК. В ходе второго этапа некомплементарный нуклеотид или только основание устраняется, на третьем и четвёртом этапах идёт восстановление целостности цепи по принципу комплементарности. Однако в зависимости от типа повреждения количество этапов и ферментов, участвующих в его устранении, может быть разным. Мутагенез — это внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК(мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез.

17.Простые и сложные белки. Четвертичная структура белка. Простой белок состоит из аминокислот. Сложный-сост.из аминок-т и простетической группы(углеводы,кислоты).

Если белки состоят из двух и более полипептидных цепей, связанных между собой нековалентными (не пептидными и не дисульфидными) связями, то говорят, что они обладают четвертичной структурой. Такие агрегаты стабилизируются водородными связями и электростатическими взаимодействиями, между остатками, находящимися на поверхности полипептидных цепей. Наиболее изученный пример – гемоглобин.

18.Дыхательная цепь. Строение митохондрий, механизм сопряжения, окисления с фосфорилированием. Основные переносчики электронов встроены во внутреннюю мембрану митохондрий и организованы в 4 комплекса, расположенных в определённой последовательности (векторно). В этой последовательности их стандартные окислительно-восстановительные потенциалы становятся более положительными по мере приближения к кислороду.Каждое звено этой цепи специфично в отношении донора и акцептора электронов. На первом этапе дегидрогеназы катализируют отщепление водорода от различных субстратов. Если субстратами служат а-гидрокси-кислоты малат, изоцитрат, 3-гидроксибутират, водород переносится на NAD⁺. Образовавшийся NADH в дыхательной цепи, в свою очередь, окисляется NADH-дегидрогеназой (комплекс I). Если субстратом служат такие соединения, как сукцинат или глицерол-3-фосфат, акцептором водорода служат FAD-зависимые дегидрогеназы. От NADH и FADH₂ электроны и протоны передаются на убихинон и далее через цепь цитохромов к молекулярному кислороду. Механизм сопряжения окисления и фосфорилирования.Перенос электронов по дыхательной цепи от NADH к кислороду сопровождается выкачиванием протонов из матрикса митохондрий через внутреннюю мембрану в межмембранное пространство. На эту работу затрачивается часть энергии электронов, переносимых по ЦПЭ. Механизм транспорта протонов через мито-хондриальную мембрану в пунктах сопряжения недостаточно ясен. Однако установлено, что важную роль в этом процессе играет KoQ. Наиболее детально механизм переноса протонов при участии KoQ изучен на уровне комплекса III KoQ переносит электроны от комплекса I к комплексу III и протоны из матрикса в межмембранное пространство, совершая своеобразные циклические превращения, называемые Q-циклами. Донором электронов для комплекса III служит восстановленный убихинон (QH₂), а акцептором - цитохром с. Цитохром с находится с внешней стороны внутренней мембраны митохондрий; там же располагается активный центр цитохрома с₁ с которого электроны переносятся на цитохром с. Митохондрии - органеллы, окружённые двойной мембраной, специализирующиеся на синтезе АТФ путём окислительного фосфорилирования. Отличительная особенность внешней митохондриальной мембраны - содержание большого количества белка порина, образующего поры в мембране. Благодаря порину внешняя мембрана свободно проницаема для неорганических ионов, метаболитов и даже небольших молекул белковДля внутренней мембраны митохондрий характерно высокое содержание белков, около 70%, которые выполняют в основном каталитическую и транспортную функции.

19.Выделение инд.белков.Изменение белкового состава организма. А. Изменение белкового состава клеток в процессе их дифференцировки

В процессе развития многоклеточного организма, особенно на стадиях дифференцировки клеток, белковый состав значительно изменяется. Для каждого типа специализированных клеток характерно появление специфических белков, которые определяют особенности их биологических функций. Так, только в эритроцитах есть гемоглобин, осуществляющий транспорт кислорода, к тканям, а в клетках сетчатки глаза - белок родопсин, необходимый для улавливания фотонов света. Кроме того, специализированные клетки отличаются и количеством белков, присутствующих практически во всех или во многих клетках организма. При различных заболеваниях происходит изменение белкового состава тканей. Эти изменения называются протеинопатиями. Различают наследственные и приобретённые протеинопатии. Б. Наследственные протеинопатии Наследственные протеинопатии развиваются в результате повреждений в генетическом аппарате данного индивидуума. Какой-либо белок не синтезируется вовсе или синтезируется, но его первичная структура изменена. Примеры наследственных протеинопатии - гемоглобинопатии, рассмотренные выше. В зависимости от роли дефектного белка в жизнедеятельности организма, от степени нарушения конформации и функции белков, от гомо- или гетерозиготности индивидуума по этому белку наследственные протеинопатии могут вызывать болезни, протекающие с различной степенью тяжести, вплоть до летального исхода ещё до рождения или в первые месяцы после рождения. В. Приобретенные протеинопатии Любая болезнь сопровождается изменением белкового состава организма, т.е. развивается приобретённая протеинопатия. При этом первичная структура белков не нарушается, а обычно происходит количественное изменение белков, особенно в тех органах и тканях, в которых развивается патологический процесс. Например, при панкреатитах снижается выработка ферментов, необходимых для переваривания пищевых веществ в ЖКТ.

Выделение белка:

1. Денатурация. Таким образом, под денатурациейследует понимать нарушение общего плана уникальной структуры нативноймолекулыбелка, преимущественно ее третичной структуры, приводящее к потере характерных для нее свойств (растворимость, электрофоретическая подвижность, биологическаяактивностьи т.д.). Большинствобелков денатурируетпри нагревании ихраствороввыше 50–60°С.

2. Центрифугирование. Для исследования высокодисперсных систем и высокомолекулярных соединений(например,белков) используетсяультрацентрифугирование.

3. Гель-фильтрация

4. Гель-проникающая хроматография(гель-фильтрация) позволяетразделять белкипо величине и формемолекул. Разделение проводят в хроматографических колонках, заполненных сферическими частицами набухшего геля(размером 10-500 мкм) изполимерных материалов(1а).

5. Электрофорезпроводят в тонком слоеполиакриламида(2). После завершения электрофореза, зоныбелковвыявляют c помощьюкрасителя,

22.Функции аминокислот.Азотистый баланс. В первую очередь, аминокислоты необходимы для того, чтобы из них синтезировались белки, входящие в состав органов организма и его тканей. Из белков формируются все органы и железы, связки, мышцы, сухожилия, ногти, волосы и т.д. Каждый белок предназначен для своих целей.

Кроме этого, аминокислоты необходимы для полноценной работы головного мозга, являясь предшественниками нейромедиаторов, или даже выполняя их роль, передавая от одной нервной клетки к другой нервный импульс.

Если в организме нормальное количество аминокислот, то и минералы с витаминами выполняют все свои полезные функции.

Отдельные аминокислоты непосредственно воздействуют на мышечную ткань, снабжая её энергией.Особенно важны аминокислоты триптофан, метионин и лизин.

Азотистый баланс - это соотношение количества азота, поступившего в организм с пищей и выделенного из него называется азотистым балансом. Так как основным источником азота в организме является белок, то по азотистому балансу можно судить о соотношении количества поступившего и разрушенного в организме белка. А значит и о наличии или отсутствии мышечного роста.

Положительный азотистый баланс – это синоним анаболизма, а отрицательный азотистый баланс - синоним катаболизма.