Тема: «Классификация и номенклатура ферментов (семинар)»

Теория:

Роль ферментов и коферментов в катализе.

Коферментные формы витаминов (ТДФ, ФМН и ФАД, НАД⁺ и НАДФ⁺, ПФ).

Принципы современной классификации и номенклатуры ферментов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы (синтетазы).

Характеристика каждого класса ферментов по плану:

o название и номер класса;

o биохимическая роль;

o основные подклассы (1-3 подкласса);

o основные коферменты данного класса;

o правила систематического названия ферментов;

o напишите примеры биохимических реакций данного класса ферментов (1-3 реакции).

Учебники:

1. Биохимия: учебник / под ред. Е.С.Северина. – М.: ГЭОТАР. - Мед, 2009.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 2008.

Практические руководства:

Лабораторный практикум по биологической химии для студентов лечебного и педиатрического факультетов: учебное пособие / О.А. Тимин, Е.А. Степовая, Т.С. Федорова, О.Л. Носарева, В.Ю. Серебров – Томск: СибГМУ, 2012.

 

Занятие № 9

Кконтрольные вопросы к итоговому занятию по разделам
«Строение, свойства и функции белков», «Строение, классификация и роль витаминов», «Энзимология»

Теория:

1. Классификация аминокислот по биологической роли, по хими­ческому строению, по физико-химическим свойствам, по растворимости в воде.

2. Строение протеиногенных аминокислот. Физико-химические свойства аминокислот. Понятие изоэлектрической точки.

3. Пептидная связь, реакция ее образования. Свойства пептид­ной связи.

4. Биологическая роль белков. Классификация белков по функ­ции и строению. Физико-химические свойства белков и белко­вых растворов. Факторы, стабилизирующие белковую мо-лекулу в растворе. Коллоидные свойства белков.

5. Влияние смещения рН на заряд аминокислот и белков. Фак­торы, вызывающие осаждение белков. Свойства денатурированного белка. Характерные особенности денатурации и ренати­вации.

6. Уровни структурной организации белковой молекулы. Типы связей, стабилизирующие структуру белковой молекулы. Аминокислоты, образующие эти связи.

7. Простые белки (альбумины, глобулины, гистоны, протамины), их представители, роль в организме.

8. Сложные белки: фосфопротеины, нуклеопротеины, гликопротеины и протеогликаны, хромопротеины, металлопротеины, ли­попротеины. Структура мононуклеотидов на примере АМФ, АДФ, АТФ, цАМФ. Формулы гема, гиалуроновой ки­слоты и хондроитинсульфатов.

9. Перечислите общие свойства витаминов, их классы. Провита­мины и антивитамины, приведите примеры. Общие причины возникновения гипо- и авитаминозов. Гипервитаминозы.

10. Характеристика жирорастворимых витаминов А, D₃, Е, К, F: физиологическое название, химическая структура витаминов А, D₂, D₃, Е, K, F, активных форм витаминов A и D, суточная по­требность, пищевые источники. Биохимические функции и процессы, в которых принимает участие витамин. Возмож­ные причины и клинические проявления гипер-, гипо- и авитами­нозов. Что такое каротиноиды? Укажите их роль в организме.

11. Характеристика водорастворимых витаминов В₁, В₂, В₃ (нико­тиновая кислота), В₅ (пантотеновая кислота), В₆, В₉, В₁₂, С, Н: физиологическое название, строение (кроме витаминов В₁₂, фо­лиевой и пантотеновой кислот), суточная потребность, пище­вые источники. Биохимические функции и реакции, в которых принимают участие витамины. Структурные фор­мулы коферментов (для В₁, В₂, В₃, В₆). Возможные причины и клинические проявления гипо- и авитаминоза. Роль витами­нов для правильного роста и развития ребенка.

12. Механизм антибактериальной активности сульфаниламид­ных препаратов.

13. Ферменты, их роль в осуществлении биохимических реакций. Сравните ферменты и неорганические катализаторы.

14. Структурно-функциональная организация ферментов (уровень структуры, простые и сложные ферменты). Холофермент, апофермент, кофактор, кофермент, простетическая группа, активный и аллостерический центры. Роль апофермента и кофермента в катализе. Строение мультиферментных комплексов клетки.

15. Особенности строения изоферментов. Общая характеристика и примеры изоферментов.

16. Классификация ферментов. Основные подклассы в каждом классе. Номенклатура ферментов. Что такое классификационный номер? Примеры биохимических реакций, ферменты этих реакций.

17. Этапы ферментативного катализа. Особенности ковалентного и кислотно-основного катализа.

18. Количественное определение активности ферментов в биологических объектах. Единицы активности ферментов.

19. Основные свойства ферментов, графики зависимости активности фермента от различных воздействий. Специфичность фермента, виды специфичности. Механизмы специфичности (теории Фишера и Кошланда).

20. Способы регуляции метаболической активности в клетке: компартментализация, изменение концентрации фермента, изменение концентрации субстрата, наличие изоферментов, аллостерические механизмы регуляции ферментов, ковалентная модификация ферментов, проферменты и их ограниченный протеолиз, белок-белковое взаимодействие.

21. Основные виды ингибирования ферментов: конкурентное и неконкурентное, обратимое и необратимое. Примеры.

22. Использование ферментов в медицине. Энзимотерапия и энзимодиагностика. Использование ингибиторов ферментов в качестве лекарств. Примеры.

23. Отличие первичных и вторичных форм энзимопатий. Примеры.

Практика:

1. Принцип цветных качественных реакций на аминокислоты и белки. Возможность использования в практике.

2. Удаление белков из раствора и очистка белковых растворов от примесей. Механизмы реакций. Использование в биохи­мии и медицине.

3. Методы осаждения белков, применимые для получения бел­ков и ферментов в нативном состоянии.

4. Составление произвольных тетрапептидов с заданными свой­ствами, умение назвать их, определение суммарного за­ряда и растворимости, зоны pH, в которой находится их изоэлектрическая точка.

5. Определение составных компонентов фосфопротеинов и гли­копротеинов.

6. Качественные реакции открытия витаминов А, Е, К, D₃, В₁, В₂, В₃, В₆, В₁₂. Принцип методов, ход определения, практическое значение методов.

7. Количественное определение витамина С в моче. Принцип метода, ход определения, клинико-диагностическое значение, нормальные показатели.

8. Исследование скорости ферментативной реакции на примере каталазы.

9. Практическое обнаружение влияния температуры на активность ферментов на примере амилазы слюны и дегидрогеназ дрожжей. Принцип метода и ход определения.

10. Практическое обнаружение действия инактиваторов и активаторов ферментов на примере амилазы слюны. Принцип метода и ход определения.

11. Иследование специфичности действия ферментов на примере амилазы слюны и уреазы. Принцип метода и ход определения.

12. Принцип метода и ход определения активности амилазы в сыворотке крови и моче. Нормальные величины и клинико-диагностическое значение метода.

 

 

Занятие № 10

Тема: Общие пути катаболизма: окислительное декарбоксилирование пирувата. Цикл трикарбоновых кислот. Ферменты дыхательной цепи. Окислительное фосфорилирование (семинар)

Теория:

1. Пластическая (анаболизм) и энергетическая (катаболизм) функции метаболизма.

2. Стадии катаболических превращений питательных веществ в организме, связанные с высвобождением свободной энергии. Чему равно высвобождение и запасание энергии на каждом из этапов?

3. Строение и функции митохондрий.

4. Химическая формула АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), роль АТФ? Значение циклов АТФ – АДФ и НАДФН – НАДФ⁺. Основные макроэргические соединения клетки – АТФ, 1,3‑ди-фосфо­глицерат, фосфоенолпируват, креатинфосфат, ацетил~S-КоА? Что такое субстратное фосфорилирование?

5. Источники ключевых продуктов метаболизма – ацетил~S-КоА и пировиноградной кислоты. Дальнейшая судьба веществ.

6. Строение мультиферментного пируватдегидрогеназного комплекса, его ферменты и коферменты. Суммарная реакция окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты. Химизм пяти отдельных реакций. Регуляция процесса.

7. Реакции цикла трикарбоновых кислот (цикл Кребса, цикл лимонной кислоты). Механизм окисления ацетильной группы. Ферменты и коферменты процесса. Биологическое значение ЦТК. Роль оксалоацетата, НАДН и метаболитов ЦТК в регуляции скорости цикла. Взаимосвязь ЦТК с катаболизмом углеводов, липидов, белков.

8. Характеристика процесса окислительного фосфорилирования по плану:

o молекулярная организация и последовательность ферментных комплексов цепи переноса электронов, схема цепи дыхательных ферментов;

o перенос электронов по комплексам дыхательной цепи, роль коферментов (ФМН, FeS-белки, коэнзим Q, гемовые группы цитохромов);

o роль кислорода – конечного акцептора электронов восстановленных субстратов биологического окисления;

o выкачивание протонов из матрикса митохондрий – участки трансмембранного переноса (участки сопряжения окисления и фосфорилирования), формирование электрохимичес-кого градиента;

o строение АТФ-синтазы, роль электрохимического градиента в ее работе.

9. Коэффициент фосфорилирования Р/О. Его величина для НАДН и ФАДН₂. Расчет количества АТФ, полученной при окис-лении некоторых субстратов (аланин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты).

10. Комплексы ферментов дыхательной цепи, на которые могут действовать ингибиторы. Как ингибируется процесс окислительного фосфорилирования?

11. Разобщение окисления и фосфорилирования. Механизм этого явления. Вещества, вызывающие разобщение.

12. Бурая жировая ткань: ее функция, локализация. Функция белка термогенина. Его роль в термогенезе.

13. Причины гипоэнергетических состояний.

14. Регуляция окислительного фосфорилирования. Дыхательный контроль. Роль соотношения АТФ и АДФ в регуляции работы дыхательной цепи.

15. Примеры применения нуклеотидов (АТФ, АДФ, АМФ, ФМН) в качестве лекарственных препаратов.

Учебники:

1. Биохимия: учебник / под ред. Е.С.Северина. – М.: ГЭОТАР. - Мед, 2009.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 2008.

Занятие № 11