БИЛЕТ 14

1)аллостерическая регуляция

Аллостерическими ферментами называют ферменты, активность которых регулируется не только количеством молекул субстрата, но и другими веществами, называемыми эффекторами. Участвующие в аллостерической регуляции эффекторы - клеточные метаболиты часто именно того пути, регуляцию которого они осуществляют. Аллостерические ферменты состоят из двух или больше субъединиц, причем одна субъединица имеет активный центр, а вторая - регуляторный центр. Если в среде есть аллостерический ингибитор, он присоединяется к регуляторному центру, изменяет конформацию регуляторной субъединицы. Это в свою очередь ведет к изменению каталитической субъединицы, в том числе конформации активного центра. Таким образом, активность фермента снижается.

Роль аллостерических ферментов в метаболизме клетки. Аллостерические ферменты играют важную роль в метаболизме, так как они чрезвычайно быстро реагируют на малейшие изменения внутреннего состояния клетки. Аллостерическая регуляция имеет большое значение в следующих ситуациях:

• при анаболических процессах. Ингибирование конечным продуктом метаболического пути и активация начальными метаболитами позволяют осуществлять регуляцию синтеза этих соединений;

• при катаболических процессах. В случае накопления АТФ в клетке происходит ингибирование метаболических путей, обеспечивающих синтез энергии. Субстраты при этом расходуются на реакции запасания резервных питательных веществ;

• для координации анаболических и катаболических путей. АТФ и АДФ - аллостерические эффекторы, действующие как антагонисты;

• для координации параллельно протекающих и взаимосвязанных метаболических путей (например, синтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, используемых для синтеза нуклеиновых кислот). Таким образом, конечные продукты одного метаболического пути могут быть аллостерическими эффекторами другого метаболического пути.

• Аллостерические эффекторы. Эффектор, вызывающий снижение (ингибирование) активности фермента, называют отрицательным эффектором, или ингибитором. Эффектор, вызьгоаюший повышение (активацию) активности ферментов, называют положительным эффектором, или активатором. Аллостерическими эффекторами часто служат различные метаболиты. Конечные продукты метаболического пути - часто ингибиторы аллостерических ферментов, а исходные вещества - активаторы. Это так называемая гетеротропная регуляция. Такой вид аллостерической регуляции очень распространён в биологических системах.

ПРИМЕР: Примером данного явления служит реакция, протекающая во время гликолиза, который составляет одну из стадий процессаклеточного дыхания. Клеточное дыхание служит источником АТФ. Если концентрация АТФ высока, то АТФ, действуя как аллостерический ингибитор, подавляет активность одного из ферментов гликолиза. Если же клеточный метаболизм усиливается, а следовательно, АТФ расходуется и его общая концентрация падает, то после того как ингибитор будет удален, данный метаболический путь снова вступает в действие.

2) АТФ - молекула богатая энергией, поскольку ее трифосфатный компонент содержит 2 фосфангидридные связи. При гидролизе АТФ до АДФ и ортофосфата (Рi) или до АМФ и пирофосфата (РРi) высвобождается большое количество свободной энергии. При условиях, существующих в клетке, эта величина (дельта G) составляет около 12 ккал/моль. АТФ, АДФ и АМФ могут превращаться друг в друга. Благодаря этому АТФ является переносчиком активированных фосфатных групп.

Как расходуется АТФ?

1) на осмотическую работу; 2) на механическую работу;2) на химическую работу:а)АТФ - аллостерический регулятор;б)пластический материал для синтеза нуклеиновых кислот, коферментов;в)из АТФ образуется цАМФ;г)Это источник фосфатных групп для образования фосфорных эфиров. д)Источник энергии для процессов синтеза

АТФ образуется из АДФ путем присоединения к нему фосфатной группы, т.е. путем фосфорилирования АДФ. Эти реакции называются реакциями окислительного фосфорилирования на уровне дыхательной цепи.

Перенос электронов по дыхательной цепи приводит к выбросу протонов из матрикса в межмембранное пространство, где таким образом возрастает концентрация ионов Н+. Протонный градиент, образованный окислительным транспортом электронов, представляет собой резервуар свободной энергии. Теперь, если обеспечить поток протонов обратно сквозь мембрану, можно получить энергию.

Пути расходования энергии mdН:

• 1) Использование на механическую работу (движение сперматозоидов, вращение жгутиков).

• 2) Использование на осмотическую работу (перенос частиц через мембраны, например, перенос в матрикс митохондрий ионов Са2+, или вынос ионов Н+ в полость желудка при образовании соляной кислоты).

• 3) синтез атф

• 4)получение тепла

Образование:

• I комплекс ферментов: Он называется НАДН2-дегидрогеназным комплексом, Ш-комплекс b-c1, IV комплекс - цитохромоксидазный комплекс, транспортируют Н2 от никотинамидных дегидрогеназ на кислород воздуха, в результате чего создается электрохимический градиент концентраций протонов – дельта мю аш. Эти комплексы создают электрохимический потенциал, необходимый для фосфорилирования, и называются пунктами сопряжения дыхания и фосфорилирования.

БИЛЕТ 15

1. Классификация ферментов  По типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на 6 классов согласно иерархической классификации ферментов

-Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление. Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа 

-Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую. Среди трансфераз особо выделяют киназы, переносящие фосфатную группу, как правило, с молекулы АТФ.  -Гидролазы, катализирующие гидролиз химических связей. Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза  - Лиазы, катализирующие разрыв химических связей без гидролиза с образованием двойной связи в одном из продуктов.  - Изомеразы, катализирующие структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата.  - Лигазы, (СИНТЕТАЗЫ) соединяют две молекулы субстрата в присутствии аденозинтрифосфата (АТФ).

В этой реакции происходит затрата энергии за счет распада каких-либо соединений, содержащих высокоэнергетическую связь

(УТФ, ГТФ, СН3-СО~КоА).

АТФ + Н2О АДФ + Н3РО4 + Q

Будучи катализаторами, ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакции, поэтому, например, лиазы способны катализировать и обратную реакцию — присоединение по двойным связям. 

Классификация лигаз: включает лигазы, образующие связи между кислородом и углеродом, лигазы, образующие связи между серой и углеродом, лигазы, образующие связи между азотом и углеродом, лигазы, образующие связи между углеродом и углеродом, лигазы, образующие фосфодиэфирные связи,лигазы, образующие связи между азотом и металлами

Еще одна классификация(клиническая)

I. Секреторные ферменты или ферменты плазмы крови:

Эти ферменты поступают в кровь в процессе нормальных физиологических отправлений. Т.е. эти ферменты выполняют свои функции в самой плазме крови.

При нарушении функции органа, где они синтезируются, их активность в крови снижается.

II. Экскреторные ферменты:

Эти ферменты выводятся в ротовую полость, в полость желудка, кишечника и т.д., где и работают. В норме выводные канальцы и протоки анатомически отделены от кровеносной системы. Лишь очень небольшие количества этих ферментов в нормальных условиях поступают в кровь. При определении активности она будет минимальной, иногда следовой. Однако, их количество повышается в крови при закупорке протоков железы в результате какого-либо патологического процесса: воспа­ления или опухоли.

III. Индикаторные или клеточные ферменты - внутриклеточные, т.е. синтезируются и работают внутри клеток.

В норме их активность в крови низкая. При повреждении клеток, например, при их некрозе, клеточные ферменты через разрушенную плазматическую мембрану клетки будут попадать в кровь в больших количествах, активность ферментов в крови будет резко возрастать.

2) Стадии цикла Кребса

	Субстраты	Продукты	Фермент	Тип реакции	Комментарий
1	Оксалоацетат + Ацетил-CoA + H2O	Цитрат + CoA-SH	Цитратсинтаза	Альдольнаяконденсация	лимитирующая стадия, превращает C4 оксалоацетат в С6
2	Цитрат	цис-аконитат + H2O	аконитаза	Дегидратация	обратимая изомеризация
3	цис-аконитат + H2O	изоцитрат		гидратация
4	Изоцитрат + NAD+	Оксалосукцинат+ NADH + H +	изоцитратдегидрогеназа декарбоксилирующая	Окисление	образуется NADH (эквивалент 2.5 ATP)
5	Оксалосукцинат	α-кетоглутарат+ CO2		декарбоксилирование	необратимая стадия, образуется C5
6	α-кетоглутарат+ NAD+ + CoA-SH	сукцинил-CoA + NADH + H+ + CO2	альфакетоглутаратдегидрогеназный комплекс (3 фермента)	Окислительное декарбоксилирование	образуется NADH (эквивалентно 2.5 АТФ), регенерация C4 цепи (освобождается CoA-SH)
7	сукцинил-CoA + ГДФ + Pi	сукцинат + CoA-SH + ГТФ	сукцинилкофермент А синтетаза	субстратное фосфорилирование	АДФ->ATP,[1] образуется 1 ATP (или 1 GTF)
8	сукцинат + убихинон (Q)	фумарат + убихинол (QH2)	сукцинатдегидрогеназа	Окисление	используется FAD какпростетическая группа (FAD->FADH2 на первой стадии реакции) в ферменте,[2] образуется эквивалент 1.5 ATP
9	фумарат + H2O	L-малат	фумараза	H2O-присоединение (гидратация)
10	L-малат + NAD+	оксалоацетат + NADH + H+	малатдегидрогеназа	окисление	образуется NADH (эквивалентно 2.5 ATP)