ТЕМА. Особливості кінетики ферментативних процесів.

 

2. ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Кислотно-основний каталіз - дуже по­ширений вид гомогенного каталізу, у якому каталізаторами висту­пають катіони гідроксонію або гідроксид-іони. За таким механізмом відбуваються реакції гідролізу, омилення естерів, крохмалю, амі­дів та ін. У живому організмі такі реакції відбуваються під дією ферментів, активність яких залежить від концентрації катіонів гідроксонію або гідроксид-іонів. Активність ферментів взагалі за­лежить від концентрації ферменту та субстрату, рН, наявності ре­човин, які можуть бути активаторами або інгібіторами.

Велике значення має фактор екологічної чистоти живого організму та навколишнього середовища, екосистеми в цілому. Деякі речовини при попаданні в живий організм можуть не тільки тимчасово знизити активність ферменту, а і повністю блокувати його. Деякі лікарські засоби також можуть бути інгібіторами ферментів. Тому фармакологічні дослідження пов’язані з вивченням дії ліків на ферменти. Знання закономірностей ферментативних процесів необ­хідні студенту-медику для засвоєння відповідних розділів біохімії, гігієни, фармакології, спеціальних дисциплін.

 

3. МЕТА. Сформувати уявлення про кислотно-основний каталіз, залежність швидкості ферментативних процесів від концентрації, температури, наявності активаторів та інгібіторів.

Студент повинен знати:

- особливості кислотно-основного каталізу;

- характер залежності швидкості ферментативних процесів від концентрації ферменту та субстрату;

- принципи активації та інгібірування ферментів;

вміти:

- проводити теоретичний аналіз можливого впливу середовища на ферментативний процес.

 

ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ.

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Кислотно-основний каталіз.	1.1. Механізм каталітичної дії іонів гідроксонію та гідроксид-іонів.
2. Особливості кінетики ферментативних процесів.	2.1. Залежність швидкості ферментативних процесів від концентра­ції ферменту та субстрату. Рівняння Міхаеліса-Ментен. 2.2. Вплив рН на швидкість ферментативних реакцій.
3. Активація та інгібірування ферментів.	3.1. Оборотне і необоротне інгібірування. 3.2. Види оборотного інгібі­рування. 3.3. Отруйні речовини як інгі­бітори ферментів.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ.

1) Вказати правильну характеристику кислотно-основного каталізу.

а) це реакції кислот і основ між собою;

б) це реакції кислот і основ, що відбуваються під дією каталізаторів;

в) це реакції, в яких кислоти та основи діють як каталізатори;

г) це реакції, в яких кислоти взаємодіють з основами тільки у присутності каталізатора.

2) Вибрати кінетичне рівняння розкладу фермент-субстратного комплексу FS з утворенням продукту і ферменту за теорією ферментативних реакцій Міхаеліса-Ментен.

 

а) б) в) г)

3) Охарактеризувати залежність швидкості ферментативної реакції від концентрації ферменту.

а) прямопропорційна; б) оберненопропорційна;

в) гіперболічна; г) експоненціальна.

 

4) Вибрати термін, який найбільше підходить для характеристики речовин, наявність яких у середовищі зменшує швидкість корозії металів.

а) каталізатори; б) інгібітори; в) каталітичні отрути; г) сенсибілізатори.

 

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ

1) Правильна відповідь в).

Кислотно-основний каталіз - це вид гомогенного каталізу, в якому каталізаторами є катіони гідрогену (гідроксонію) або аніони гідроксилу. Каталізатори переважно приєднуються до молекули реагуючої речовини, утворюючи проміжний комплекс, у якому відбувається перерозподіл електронної густини зв’язків. Потім цей комплекс розкладається, утворюються продукт реакції і вільний каталізатор.

 

2) Правильна відповідь а).

При виведенні кінетичного рівняння ферментативного каталізу Міхаеліса-Ментен припускалося, що розклад фермент-субстратного комплексу FS на продукт реакції Ρ і фермент F відбувається як реакція першого порядку:

k₂

FS F + Ρ

Отже, кінетичне рівняння цього розкладу матиме вигляд:

V = k₂[FS]

 

3) Правильна відповідь а).

Згідно з кінетичним рівнянням Мехаеліса-Ментен:

залежність швидкості ферментативної реакції від концентрації ферменту прямопропорційна.

 

4) Правильна відповідь б).

Для усунення або стримування корозії металів застосовують спеціальні речовини, які називаються інгібіторами корозії. Найчастіше це хромати, фосфати, нітрити, молібдати та ін. Вони додаються в агресивне, з точки зору можливої корозії, середовище або входять до складу захисного покриття на ме­талевій конструкції.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ.

1) Пояснити можливі механізми впливу величини рН середовища на каталітичну активність ферменту і швидкість ферментативного процесу в цілому.

2) Показати, в чому різниця дії інгібітора у різних видах оборотного інгібірування.

3) Пояснити, що спільного може бути у отруйних речовин та лікарських засобів стосовно їхнього відношення до ферментів у живому організмі.

4) Навести приклади позитивної дії інгібіторів та їх застосування.

5) Пояснити, як за кінетичними характеристиками зробити висновок, чи можна віднести реакцію до автокаталітичних реакцій.

 

ЛІТЕРАТУРА.

 

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. –В: НОВА КНИГА, 2006,

с. 465-486.

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. – К.: Медицина, 2008.

3. Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. К., Вища школа, 1986, с. 157-161.

4. Ленский А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию. М., Высшая школа, 1979, с. 73-79.

5. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. М., Высшая школа, 1975, с. 129-131.

 

ТЕМА. Гальванічні кола.

2. ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Гальванічні кола застосовуються не тільки для добування електроенергії, а й у дослідженнях механізмів реакцій, функціонування біологічних мембран, визначенні концентрацій іонів у розчинах, біологічних рідинах, тощо. Отже, основні принципи складання гальванічних кіл, застосування електродів необхідні студентам для розуміння напрямків і можливо­стей потенціометричних досліджень у медицині.

3. МЕТА. Ознайомитися з основними принципами складання галь­ванічних кіл і можливими напрямками їхнього застосування у медико-біологічних доcлід­женнях.

Студент повинен знати:

- типи гальванічних кіл;

- види електродів та їх функціональне застосування;

- методику складання гальванічного кола в залежності від конкретного потенціометричного дослідження;

вміти:

- розраховувати EРC гальванічного кола;

- проводити розрахунки концентрацій іонівза даними ЕРС відповідного гальванічного кола.