Факторы, влияющие на активность ферментов. классификация и номенклатура ферментов

2) экзопептидазы ведут гидролиз пептидных связей, расположенных на концах полипептидов до аминокислот.

Представители:

1. карбоксипептидазы А и В – это сложные ферменты, в составе кофермента имеется цинк. Образуются в поджелудочной железе в виде прокарбоксипептидаз и активируются под действием трипсина, который отщепляет концевой полипептид, превращая их в карбоксипептидазы. Карбоксипептидаза А отщепляет аминокислоты с С конца пептидов, содержащих ароматические и алифатические боковые цепи. Карбоксипептидаза В отщепляет арг и лиз с «С» конца полипептидов показать на доске схематично, уметь писать формулы пептидов и показать их гидролиз формулами.
2. аминопептидаза содержится в клетках и кишечном соке, отщепляет аминокислоты с N конца полипептида полипептида показать на доске схематично.
3. дипептидазы и трипептидазы расщепляют ди- и трипептиды показать на доске как действует дипептидаза.

Применение  гидролаз  показать на пленке 1) в диагностике привести пример – альфа-амилаза повышается при остром панкреатите, 2) в лечении – а) заместительная терапия, например, фестал – смесь гидролаз, используется при гастритах и панкреатитах, б) для растворения тромбов при тромбофлебитах и ИМ, в) для рассасывания гематом, г) для рассасывания воспалительного экссудата, например при плеврите, д) в стоматологии при парадонтозе,  д) в онкологии – некоторые гидролазы расщепляют адгезивные молекулы, тем самым уменьшают возможность метастазирования, например, препарат «вобэнзим» в) при ожогах для очистки раневой поверхности, 3) в промышленности – в сыроварении, в кожевенной и меховой промышленности, хлебопечении и др.

Литература  – основная  и дополнительная:

1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. «Биологическая химия», 1998 – С. 114-169, 319-321, 363-370, 417-425.
2. Полосухина Т.Я., Аблаев Н.Р. «Материалы к курсу биологической химии», 1977 – С. 3, 30-33, 47-49, 59-62.
3. Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. «Биохимия для врача», 1994 – С. 34-54, 75, 95, 108, 214-216, 224, 249,
4. Сеитов З.С. «Биохимия», 2000 – С. 302-331, 334, 335

 

 

 

 

 

 

ЛЕКЦИЯ 

Тема: ТРАНСФЕРАЗЫ, ЛИАЗЫ

План лекции:

1. Трансферазы, общая характеристика и классификация
2. Аминотрансферазы – строение и каталитическое действие
3. Метилтрансферазы - строение и каталитическое действие
4. Ацилтрансферазы - строение и каталитическое действие
5. Фосфотрансферазы - строение и каталитическое действие
6. Лиазы, общая характеристика и классификация
7. Декарбоксилазы кетокислот - строение и каталитическое действие
8. Декарбоксилазы аминокислот - строение и каталитическое действие
9. Карбангидраза - строение и каталитическое действие

 

Трансферазы, общая характеристика и классификация К этому классу относятся ферменты, которые ускоряют перенос (транспорт) атомов или групп атомов с одного вещества на другое. По химической природе почти все трансферазы двухкомпонентны, т.е. состоят из апофермента и кофермента. Содержатся только в клетках. В зависимости от характера переносимых групп различают несколько подклассов. Различают трансферазы, которые участвуют в переносе одноуглеродных остатков (2.1), альдегидной или кетонной группы (2.2), ацила (2.3), гликозила (2.4), алкильной или арильной группы (2.5), азотсодержащей группы (2.6), фосфорсодержащей группы (2.7), серосодержащей группы (2.8).

Аминотрансферазы  – строение и каталитическое действие

Коферментом аминотрансфераз  является витамин В6, связанный с  остатком Н3РО4 – фосфопиридоксаль - формулу  знать см. материалы, стр. 67.  Аминотрансферазы принимают участие в переносе аминогрупп с аминокислоты на кетокислоту, т.е. в процессах переаминирования, или трансаминирования. Фрмулами: 1–ая реакция: аланин + альфа-кетоглутаровая кислота↔ПВК+глутамат (ускоряет эту реакцию аланинаминотрансфераза, находится в печени и сердце); 2-ая реакция: аспартат + альфа-кетоглутаровая кислота↔ЩУК (щавелевоуксусная кислота) + глутамат (ускоряет эту реакцию аспартатаминотрансфераза, находится в сердце и печени) (знать формулами)

Значение переаминирования: 1) образование заменимых аминокислот; 2) взаимосвязь обмена углеводов и аминокислот за счет того, что реакция обратимая; 3) начальная стадия распада аминокислот. Аминотрансферазы – ферменты с относительной органоспецифичностью, так как они находятся как в сердце, так и в печени. Но АЛТ больше в печени, чем в сердце, а АСТ больше в сердце, чем в печени. Это имеет значение для дифференциальной диагностики заболеваний этих органов, т.к. при повреждении клеток аминотрансферазы выходят в кровь.

Метилтрансферазы – строение и каталитическое действие

Метилтрансферазы ускоряют реакции межмолекулярного переноса метильных и других одноуглеродных групп. Коферментом является восстановленная форма фолиевой кислоты (витамина Вс) - тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК). По химической природе ТГФК представляет собой восстановленный остаток птеридина, ПАБК и глу. Эти ферменты ускоряют процессы переноса следующих одноуглеродных групп – 1) метильной, 2) метиленовой (СН2), 3) формильной (СОН), 4) метиновой (СН), 5) формиминовой (СН=NН), 6) гидроксиметильной (СН2ОН).

Рассмотрим примеры  реакций переноса метильной группы (реакции метилирования). Источником метильных групп является аминокислота метионин. В данных реакциях также необходим витамин В12 – он действует сообща с ТГФК показать схематично –

Реакции метилирования  знать формулами: урацилàтимин; коламинàхолин, норадреналинàадреналин (знать формулами, см. Материалы, стр. 48).

Ацилтрансферазы – строение и каталитическое действие

Коферментом является кофермент  ацилирования (НSКоА). Он имеет сложное строение и состоит из аденозин-3-монофосфата, 2-х остатков Н3РО4, пантотеновой кислоты (витамина В3) и тиоэтиламина. Функциональной группой НSКоА является SH-группа, поэтому кофермент обозначают НSKoA. Биологическая роль НSКоА состоит в том, что только через его посредство осуществляется соединение небольших органических молекул при помощи углеродных связей в сложные высокомолекулярные вещества, т.е. происходит синтез углеродного скелета цитоплазматических компонентов. Поэтому HSКоА находится у всех организмов. Ацилтрансферазы переносят остатки карбоновых кислот, чаще остатки уксусной кислоты и их название формируется по названию переносимой кислоты, например, ацетилтрансфераза – показать на реакцию активирования СЖК

Фосфотрансферазы – строение и каталитическое действие

Фосфотрансферазы, или  киназы это ферменты, которые переносят остатки Н3РО4 с одного вещества на другое, ускоряя реакции фосфорилирования. По химической природе большинство фосфотрансфераз однокомпонентные ферменты, но молекулы многих из них состоят из нескольких субъединиц, поэтому они обладают четвертичной структурой и имеют  аллостерические центры. Для проявления действия фосфотрансферазам требуются ионы магния.

Когда фосфорная кислота  присоединяется к веществу, оно становится более реакционно-способным, поэтому фосфотрансферазы называют киназами.

Источниками фосфорных  кислот могут быть: 1) АТФ; 2) высокоэнергетические фосфорсодержащие субстраты.

Чаще источником фосфорной  кислоты является АТФ. При этом остаток  фосфорной кислоты может быть перенесен на вещество с сохранением макроэргической связи, тогда реакция будет обратимой. Например, показать две реакции материалы, стр. 26: 1) креатин + АТФ↔креатинфосфат + АДФ (ускоряет креатинкиназа, этот фемрент находится в сердце и мышцах); 2АДФ↔АТФ+АМФ (ускоряет аденилаткиназа, фермент находится в мышцах).

Если остаток фосфорной  кислоты переносится на вещество без макроэргической связи, реакция  будет необратимой. Например, показать см. материалы, стр. 35: 1) глюкоза + АТФàглюкозо-6-фосфат+АДФ (ускоряет глюкокиназа, фермент находится в кишечной стенке, мышцах и др. тканях); 2) протеин+АТФàфосфопротеин+АДФ (ускоряет протеинкиназа): фосфоенолпируват+АДФàПВК+ АТФ

    Источником  фосфорной кислоты могут быть  фосфорсодержащие высокоэнергетический субстрат. В этом случае реакция будет называться субстратное фосфорилирование. Показать пируваткиназную реакцию формулами 

Лиазы, общая  характеристика и классификация 

Этот класс включает ферменты, при действии которых определенные группы (например, аминогруппы, альдегидные группы, но чаще СО2) удаляются из субстратов путем простого отщепления без участия воды. Соответственно удаляемой группе эти ферменты можно назвать дезаминазы, декарбоксилазы, дегидратазы и т.п. лиазы ускоряют и реакции присоединения некоторых групп атомов по месту разрыва двойной связи. Подкласс декарбоксилазы, или карбоксилиазы включает два подподкласса – декарбоксилазы кетокислот и декарбоксилазы аминокислот. 

Декарбоксилазы  кетокислот - строение и каталитическое действие

1) декарбоксилазы кетокислот – двухкомпонентные ферменты. Коферментом является тиаминдифосфат - витамин В1, соединенный с 2 остатками Н3РО4 (формулу знать см. материалы, стр. 70. Название этих ферментов определяется за счет кислоты, на которую действует фермент. Например, пируватдекарбоксилаза ускоряет декарбоксилирование пирувата с образованием уксусного альдегида у микробов и активной уксусной кислоты у человека.

Реакция образования  АУК происходит в составе мультиферментного  комплекса – пируватдегидрогеназного комплекса. Кроме ПДК в этом комплексе имеются другие ферменты, действующие на пируват – НАД-зависимый пиридиновый фермент – ПДГ и ацетилтрансфераза. ПДК отщепляет от ПВК СО2. ПДГ окисляет ПВК, отщепляя один атом водорода от СООН ПВК, а второй от НSKoA. При этом выделяется энергия, которая аккумулируется в макроэргической связи, с помощью этой связи ацетилтрансфераза в виде SkoA присоединяется к остатку уксусной кислоты. В результате действия перечисленных ферментов из ПВК образуется АУК. Знать формулами реакцию окислительного декарбоксилирования ПВК и альфа-кетоглутаровой кислоты (см. Материалы С. 41)

Декарбоксилазы аминокислот –  строение и каталитическое действие

По химической природе  декарбоксилазы аминокислот – это  сложные ферменты, коферментами которых могут являться фосфопиридоксаль и пирролохинолинохинон (PQQ). ДК аминокислот являются ферментами бактерий, например, в толстом отделе кишечника у животных и человека. Эти ферменты в толстом кишечнике вызывают гниение белков, декарбоксилируя аминокислоты. В клетках человека и животных ДК аминокислот мало. Они необходимы для образования биогенных аминов, веществ, влияющих на жизнедеятельность организма. Декарбоксилирование аминокислот также происходит при разложении трупа, когда под действием катепсинов белки тканей распадаются до аминокислот, а ДК аминокислот проводят дальнейшие изменения их. Например, при декарбоксилировании гистидина образуется гистамин – показать на доске формулами, триптофана – триптамин, глу – ГАМК знать формулами см. материалы, стр. 24-25.

Карбангидраза – строение и каталитическое действие

Это двухкомпонентный фермент, кофермент окончательно не изучен, но известно, что в его состав входит цинк. Фермент ускоряет обратимую  реакцию синтеза и распада  угольной кислоты показать формулами

  Направление реакции зависит от концентрации СО2, поэтому фермент вызывает удаление избытка угольной кислоты и играет роль в регуляции дыхательного центра.

Литература  – основная и дополнительная

1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. «Биологическая химия», 1998 – С. 160-161.
2. Полосухина Т.Я., Аблаев Н.Р. «Материалы к курсу биологической химии», 1977 – С. 23-26, 35, 67, 70, 72-75.
3. Верболович П.А., Полосухина Т.Я., Каипова З.Н. и др. «Практикум по органической, физической и биологической химии», 1973 – лаб.раб.№№ 250.
4. Сеитов З.С. «Биохимия», 2000 – С. 288-298, 333-334.

 

 

Вапар апр

 

 

 

Вапрпр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛЕКЦИЯ 

Оксидоредуктазы

 План лекции:

1. Общая характеристика и классификация оксидоредуктаз
2. Пиридиновые ферменты, строение, роль
3. Флавиновые ферменты, строение, роль
4. Убихинон, строение и роль
5. Цитохромы, представители, строение и роль
6. Каталаза, пероксидаза - строение и роль
7. Оксигеназы – строение и роль

 

Общая характеристика и классификация оксидоредуктаз Это большой класс ферментов, которые катализируют окислительно-восстановительные реакции (реакции отщепления или присоединения водорода или электронов). По химической природе двухкомпонентны. Различают около 90 подклассов. Для удобства изложения и усвоения этого материала ОР-азы можно разделить на 4 группы: 1) ДГ-азы, 2) цитохромы, 3) каталаза и пероксидаза, 4) гидрооксилазы и оксигеназы

К дегидрогеназам относятся ферменты, осуществляющие окисление веществ  путем их дегидрирования (отнятия  водорода), участвуя в БО и восстановлении, т.е. в реакциях, связанных с процессами тканевого дыхания, гликолиза, брожения. Известно свыше 150 ДГ-аз.

 

 

Пиридиновые ферменты, строение, роль  ПФ - это двухкомпонентные ферменты, коферментом которых явялются НАД или НАДФ. Действующей группой кофермента этих ферментов является кольцо пиридина. Связь между апоферментом и коферментом осуществляется с помощью цинка, связь непрочная, поэтому в клетке имеются как целые, так и диссоциированные молекулы. НАД – никотинамидадениндинуклеотид – состоит из АМФ, Н3РО4, рибозы, никотинамида – показать на таблице, формулу знать см. материалы стр. 63. НАДФ – никотинамидадениндинуклеотидфосфат, отличается от НАД наличием в своей молекуле еще одного остатка фосфорной кислоты, присоединенной ко второму положению в рибозе показать на таблице, формулу знать см. материалы стр. 63. НАД и НАДФ – коферменты первичных ДГ-аз. Роль вещества, отнимающего водороды выполняет никотинамид, остальная часть НАДа стабилизирует молекулу. Один водород присоединяется к 6-ому углероду, а второй расщепляется до протона и электрона, электрон присоединяется к азоту, при этом у него нейтрализуется заряд, а протон остается в растворе. В кольце никотинамида меняется количество и расположение двойных связей. Окисленная форма НАД прочно удерживает апофермент, а восстановленная связь с ним теряет – показать на доске формулами