Влияние активаторов и ингибиторов на активность ферментов 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние активаторов и ингибиторов на активность ферментов



Целью работы является установление усиливающего или ингибирующего влияния различных ионов на каталитическую активность ферментов. Так, например, ионы натрия и хлора стимулируют активность амилазы слюны, а ионы меди, наоборот, тормозят ее.

Ход работы. В з пробирки налить по 1 мл разведенной в 10 раз слюны. В первую пробирку добавить 1 мл 1% раствора NaСI, во вторую – 1мл 1% CuSO4, в третью- 1 мл дистиллированной воды (контроль). После этого в каждую пробирку прилить по 4 мл 0,5% раствора крахмала, пробирки встряхнуть и поместить в водяную баню или термостат с температурой 38С на 10 минут. По истечении указанного времени с содержимым каждой пробирки проделать реакцию на крахмал и пробу Фелинга. Полученные данные занести в таблицу.

N Субстрат Фермент Активатор или ингибитор Проба на крахмал Проба Фелинга Выводы
             

Задачи по теме

1. При остром панкреатите происходит внутриклеточная активация трипсиногена и химотрипсиногена, в результате чего происходит разрушение тканей поджелудочной железы. Такие лечебные препараты как трасилол, контрикал, гордокс являются структурными аналогами субстратов этих ферментов. На чем основано лечебное действие этих препаратов? (ответ конкурентное ингибирование)

2.Больной с переломом костей голени поступил в травматологическое отделение больницы. Определение активности какого фермента следует провести? (ответ органоспецифичным ферментом является щелочная фосфатаза)

3.На клинической консультации обсуждаются анализы мочи больного панкреатитом и больного с опухолью печени. У первого больного в моче обнаружена амилаза, а у второго – трансаминаза (АЛТ). Почему нарастание амилазы мочи может указывать на внепочечный характер заболевания (панкреатит), а подъем трансаминазы на поражение печени (рак)? (ответ органоспецифичные ферменты – амилаза локализуется в поджелудочной железе, ее деструкция сигнализирует о патологическом процессе, АЛТ преимущественно локализуется в печени)

Вопросы по теме

1. Назовите ферменты, которые используются в клинике в лечебных целях. Укажите, при каких патологических состояниях используются такие ферменты как пепсин, гиалуронидаза, нуклеазы. Каковы причины применения ферментов с лечебной целью? (ответ: пепсин, например, применяют при недостаточной выработке его в желудке в качестве заместительной терапии, найдите и другие примеры.)

2. с какой целью в консервируемые продукты добавляют пищевые кислоты в концентрации 4-6%, чаще всего уксусную. Ответ: Смещается рН среды, при этом белки бактерий денатурируют.

3. Известно, что в настоящее время для физического способа консервирования в промышленных условиях применяют токи УВЧ, которые в течение 30-50 сек. Обеспечивают очень быструю стерилизацию. Объясните биохимический механизм такого метода. Ответ: УВЧ изменяет степень ионизации ионогенных групп остатков аминокислот, при том нарушаются связи, стабилизирующие белковую молекулу, а также изменяется конформация белка, что препятствует связыванию белка с лигандами

4. Объясните, почему при скисании молока оно створаживается? Ответ При скисании молока изменяется рН, белок денатурирует

Решить тестовые задания:

Выберите правильный ответ.

Ферменты – это

• сложные белки;

• производные витаминов;

• белки, являющиеся обязательными структурными компонентами клеток

• биокатализаторы белковой природы.

Ответ - 4

Выберите правильный ответ.

Под воздействием ферментов скорость ферментативной химической реакции:

1. уменьшается

2. увеличивается

3. не изменяется

Ответ 2

3. Выберите правильные ответы.

Ферменты

1 – увеличивают скорость химических реакций

2 - термолабильны

3 – в процессе реакции не расходуются

4 – чувствительны к небольшим изменениям рН

5 – увеличивают энергию активации

6 – обладают высокой специфичностью

Ответы 1, 2, 3, 4, 6

4. Выберите правильные ответы.

Небиологические катализаторы:

1 – увеличивают скорость химических реакций

2 - термолабильны

3 – в процессе реакции не расходуются

4 – чувствительны к небольшим изменениям рН

5 – увеличивают энергию активации

6 – обладают высокой специфичностью

Ответы: 1, 5

 

Выберите правильный ответ.

Витамин В1 входит в состав кофактора:

1. НАД

2. ФАД

3. ТПФ

Ответ -2

Выберите правильный ответ.

Витамин В2 входит в состав кофактора:

1-НАД

2-ФАД

3-ТПФ

Ответ -2

Выберите правильный ответ.

Витамин РР входит в состав кофактора:

1-НАД

2-ФАД

3-ТПФ

Ответ -1

Выберите правильный ответ.

К пиридинзависимым дегидрогеназам относят:

1 – производные витамина В2

2 – производные витамина РР

Ответ -2

Выберите правильный ответ.

Коферменты, содержащие витамин В2

1- никотинамидные

2-пиридоксалевые

3-флавиновые

4-кофермент А

Ответ -3

Выберите правильный ответ.

Изоферменты –это:

1. олигомерные биокатализаторы, гетерогенные по структуре, но изогенные по действию;

2. вещества белковой природы, не обладающие свойствами фермента;

3. ферменты, работающие по принципу конвейера;

4. холоферменты, состоящие из апофермента и кофактора.

Ответ -1

Выберите правильный ответ.

Ферменты ускоряют химическую реакцию, так как:

1- в процессе реакции разрушаются;

2- ускоряют тепловое движение молекул субстрата;

3- снижают величину энергии активации реакции

Ответ 3

12. Выберите правильные ответы.

Основные свойства активного центра:

1 - термолабилен

2 – это небелковая часть холофермента

3 – гидрофобен

4 – термостабилен

5 – стабилизирует апофермент

Ответы -2, 3

13. Выберите правильные ответы.

Причиной снижения активности фермента при увеличении температуры (выше 40):

1. изменение нативной конформации;

2. разрушение третичной структуры;

3. разрушение активного центра;

4. невозможность образования фермент-субстратного комплекса, а следовательно, и продукта реакции;

5. нарушение комплементарности между активным центром и субстратом.

Ответы все

15. Выберите правильные ответы.

Причиной снижения активности фермента при снижении температуры

(от 40 С до 0) является:

1. денатурация ферментного белка;

2. разрыв слабых связей (водородных, гидрофобных)

3. временное замедление активности вследствие снижения кинетических свойств молекул субстрата и фермента;

4. замедление образования фермент-субстратного комплекса;

5. изменению конформации фермента.

Ответы 3, 4

Выберите правильный ответ.

Цитоплазматические ферменты имеют оптимум рН при:

1. рН 7

2. рН 7

3. рН= 7

Ответ -3

Выберите правильный ответ.

Температура, при которой фермент денатурирует:

1. 0°С

2. 80-100°С

3. 10-20°С

4. 30-40°С

Ответ -2

18. Выберите правильные ответы.

Причиной изменения ферментативной активности при увеличении температуры от 50 до 100 °С является:

1. нарушение комплементарности между активным центром фермента и субстратом;

2. изменение скорости движения молекул субстрата;

3. разрушение нативной конформации ферментного белка;

4. гидролиз пептидных связей в молекуле фермента.

Ответ -3, 1

Выберите правильный ответ.

Специфичность сложного фермента определяется строением

1. апофермента

2. кофермента

Ответ -2

20. Выберите правильные ответы.

Активный центр фермента имеет следующие характерные особенности:

1. это участок, непосредственно взаимодействующий с субстратом и

участвующий в катализе

1. между активным центром и субстратом имеется комплементарность

2. активный центр составляет относительно небольшую часть молекулы фермента

3. в активный центр входят только полярные аминокислоты

Ответы 1, 2,3

21. Выберите правильные ответы.

Основные функции и свойства активного центра

1 – обеспечивает образование фермент-субстратного комплекса

2 - гидрофобное образование в молекуле фермента

3 – относительно небольшой участок молекулы фермента

4 – небелковая часть холофермента

Ответы -все

Выберите правильный ответ.

Участок молекулы фермента, ответственный за присоединение субстрата и осуществление ферментативного катализа называется:

1- гидрофобный центр

2- каталитический центр

1. активный центр

2. адсорбционный центр

3. аллостерический центр

Ответ -3

23. Выберите правильные ответы.

Для осуществления ферментативной реакции необходимы:

1. определенная ориентация субстрата в области активного центра фермента

2. взаимное изменение конформации субстрата и фермента

3. наличие аллостерического центра

4. комплементарность формы активного центра фермента и субстрата

Ответ -1, 4

Выберите правильный ответ.

Активность аллостерических ферментов регулируется путем присоединения модуляторов к:

1- активному центру

2- кофактору

3 - регуляторному центру

1. каталитическому центру

2. субстратному центру

Ответ -5

Выберите правильный ответ.

Активация аллостерических ферментов происходит путем:

1- фосфорилирование фермента

1. взаимодействия пространственно удаленных участков фермента

2. разрыва связей между протомерами

4- кооперативного взаимодействия протомеров

Ответ -4

Выберите правильный ответ.

Причиной конформационных изменений, приводящих к изменению активности аллостерических ферментов является:

1- фосфорилирование фермента

2- гидролиз пептидных связей

3- разрыв связей между субъединицами

4- изменение кооперативного взаимодействия субъединиц

Ответ -4

Выберите правильный ответ.

Денатурация белка – это

1- разрыв ковалентных связей в полипептидной цепи

2- нарушение вторичной структуры белка за счет разрыва водородных связей

3- нарушение нативной пространственной конформации белка за счет негидролитического разрыва нековалентных связей ответ 3

28. Выберите правильные ответы.

Денатурация белка сопровождается:

1- разрушением большого числа межрадикальных связей

2- уменьшением растворимости белка

3- нарушением пространственной структуры (нативной конформации)

4- изменением первичной структуры ответ 1,2,3

29.Выберите правильные ответы.

При денатурации белков происходит:

1 - уменьшение растворимости белка

2 – обратимое осаждение

3 – необратимое осаждение

4 – сохранение нативной конформации

5 – потеря биологических свойств ответ 1, 3, 5

30.Выберите правильные ответы.

Факторы, вызывающие денатурацию:

1- Температура выше 60-70°С

2- Насыщенный раствор (NH4 )2SO4

3- Ионизирующее излучение

4- Сдавление, вибрация

5- Токсины, яды ответ 1, 3,4,5

Практические навыки, которыми должен овладеть студент по теме занятия

Должен освоить методы качественного обнаружения ферментов в биологических жидкостях, уметь интерпретировать лабораторные данные.

 


Практическое занятие №4

ТЕМА: Механизм действия ферментов. Виды регуляции ферментативной активности

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ: Изучить механизм действия ферментов, а также механизмы, лежащие в основе действия активаторов и ингибиторов на активность ферментов.

 

Необходимый исходный уровень

Из курса биоорганической химии студенты должны знать:

- теорию катализа;

- кинетику ферментативных реакций.

Студент должен уметь усвоить принципы количественного определения активности ферментов

СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Лекции по курсу биологической химии

2. Северин Е.С. Биохимия. М. 2006

3. Николаев А.Я. Биологическая химия. 2004

4. Таганович А.Д. Кухта В.К Биологическая химия. 2005

5. Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. М. 2001

СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

6. Маршалл В.Дж. Клиническая биохимия, 2002

7. Марри Р. Греннер Д. Биохимия человека, 2000

  1. Некоторые вопросы биохимии детского возраста. Учебное пособие для студентов педиатрического факультета, Оренбург, 2012.- 120С.

 

 

Содержание темы

1. Механизм действия ферментов. Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата и фермента.

2. Активаторы и ингибиторы ферментов: химическая природа, виды активирования и ингибирования ферментов. Биологическое и медицинское значение активаторов и ингибиторов ферментов.

3. Номенклатура и классификация ферментов.

4. Принципы количественного определения активности ферментов. Единицы активности.

5. Определение активности ферментов в диагностике заболеваний.

6. Применение ферментов как лекарственных препаратов. Особенности применения ферментов у детей

Практическая часть занятия

Лабораторная работа. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМИЛАЗНОЙ АКТИВНОСТИ МОЧИ

Под амилазной активностью мочи понимают количество субстрата (крахмала), расщепляемого I мл мочи за определенный промежуток времени (например, 15 мин.) при 450. Подразумевается, что в моче в качестве патологического компонента содержится фермент амилаза, попадающий в кровь при заболеваниях поджелудочной железы.

Принцип метода: Определение основано на нахождении максимального разведения мочи, при котором амилаза мочи еще расщепляет крахмал, т.е. в пробирке нет синего оттенка при добавление йода (образовавшиеся декстрины дадут красно - бурый цвет, желтый цвет, свидетельствующий об отсутствии крахмала). Учитывая разведение, следует рассчитывать количество крахмала, которое гидролизует 1 мл неразведенной мочи.

Ход определения: Берут 10 пронумерованных пробирок, наливают в каждую по 1 мл физиологического (0,85%) раствора хлористого натрия. Затем в 1-ую пробирку приливают 1 мл исследуемой мочи, перемешивают и промывают пипетку 5-6 кратным набором раствора из пробирки, далее 1 мл смеси переносят во 2 пробирку, перемешивают и вновь промывают пипетку и т.д. Таким образом получают разведение мочи в 2, 4, 8, 16 (и далее в геометрической прогрессии) раз.

В каждую пробирку наливают по 1 мл физиологического раствора (активатор амилазы мочи, очень слабый по своей активности) и по 2 мл 0,1% крахмала, тщательно перемешивают и все пробирки ставят на 15 минут в термостат при температуре 450. После инкубации пробирки охлаждают, добавляют по 2 капли раствора йода. Для расчета берут пробирку с наибольшим разведением мочи, где нет синего оттенка, т.е. пробирку, где произошло расщепление крахмала.

Расчет разберем на конкретном примере:

1. допустим, что

расщепление крахмала произошло в 4 пробирке, где моча разведена в 16 раз, т.е

2 мл 1/16 мл мочи расщепляет -------2 мл 0,1% раствора крахмала

1 мл мочи ------------------------- ----Х мл 0,1% раствора крахмала,

отсюда:

Х = 2 х 16 =32 мл

Результат записывается так: d 450/15 = 32ед., где d - диастаза мочи (амилаза). В норме она равна 16 - 64 ед. Количество амилазы в моче повышается при панкреатите, заболевании желчных путей и т.д. При почечной недостаточности амилаза в моче отсутствует.

Результат:

 

 

Вывод:

 

Задачи для решения студентами:

1. При остром панкреатите происходит внутриклеточная активация трипсиногена и химотрипсиногена, в результате чего происходит разрушение тканей поджелудочной железы. Такие лечебные препараты как трасилол, контрикал, гордокс являются структурными аналогами субстратов этих ферментов. На чем основано лечебное действие этих препаратов?

Примерный ответ: так как указанные препараты являются структурными аналогами субстратов, то их применяют в качестве конкурентных ингибиторов

2.Больной с переломом костей голени поступил в травматологическое отделение больницы. Определение активности какого фермента следует провести?

Примерный ответ: при переломе кости (деструкция ткани) происходит поступление в кровь внутриклеточных ферментов, в частности щелочной фосфатазы, которая является маркером при переломах костей.

3.На клинической консультации обсуждаются анализы мочи больного панкреатитом и больного с опухолью почек. У первого больного в моче обнаружена амилаза, а у второго – трансаминаза. Почему нарастание амилазы мочи может указывать на внепочечный характер заболевания (панкреатит), а подъем на поражение почек (рак)?

Примерный ответ: появление в крови внутриклеточного фермента панкреатической железы - амилазы свидетельствует о панкреатите, тогда как трансаминазы являются маркерами на поражение различных внутренних органов (печени, сердца, почек)

4.Гомогенат печени кролика содержит фермент сукцинатдегидрогеназу (СДГ); его инкубировали с субстратом (янтарной кислотой) в присутствии малоновой кислоты. Изменится ли активность СДГ? Каким образом:

а) при увеличении концентрации малоновой кислоты;

б) при увеличении концентрации янтарной кислоты?

Примерный ответ: а) малоновая кислота является структурным аналогом сукцината, будет ингибировать реакцию СДГ по механизму конкурентного ингибирования

Б) увеличение концентрации янтарной кислоты вытеснит из активного центра фермента ингибитор и активность СДГ повысится (при ответе предлагается студенту написать реакцию, катализируемую СДГ, а также структуру малоната).

5. Каков механизм действия сульфаниламидных препаратов, ингибирующих рост патогенных бактерий, нуждающихся в парааминобензойной кислоте?

Примерный ответ: механизм конкурентного ингибирования (при ответе предлагается студенту написать структуру ПАБК и сульфаниламида)

Дайте ответы на следующие вопросы:

1. Назовите ферменты, которые используются в клинике в лечебных целях. Укажите, при каких патологических состояниях используются такие ферменты как пепсин, гиалуронидаза, нуклеазы. Каковы причины применения ферментов с лечебной целью?

Примерный ответ: пепсин применяют при недостаточной секреции этого фермента слизистой желудка, гиалуронидазу – при заболеваниях, сопровождающих рост соединительной ткани - для рассасывания послеоперационных рубцов, рубцов после термических ожогов, артритах, гематомах, так как гиалуронидаза способствует разрушению соединительной ткани; нуклеазы применяют для лечения хронических гнойных и воспалительных процессов, они снижают вязкость гнойного содержимого, обладаеют противовоспалительным действием, при конъюнктивитах и др.

2. Приведите примеры, демонстрирующие диагностическое значение определения активности ферментов (трансаминаз, альфа - амилаза, кислой и щелочной фосфатаз, изоферментов ЛДГ) в крови.

Примерный ответ: трансаминазы определяют при инфрктах (АСТ) и гепатитах (АЛТ), амилазу – при панкреатитах, кислую фосфатазу при простатитах, щелочную при повреждениях костной ткани, так как они являются органоспецифичными.

Тестовые задания

1. Выберите правильные ответы.

При активации ферментов методом ограниченного протеолиза происходит:

1- отщепление коротких пептидов от профермента

2- присоединение пептида в стороне от активного центра фермента

3- изменение конформации фермента и образование активного центра

4- отщепление кофермента от фермента

Ответы -1, 3

2. Выберите правильные ответы.

Конкурентное ингибирование происходит, если:

1 – субстрат и ингибитор похожи по структуре

2- субстрат и ингибитор не похожи по структуре

3- ингибитор связывается в активном центре фермента

1. ингибитор связывается не с активным центром фермента, а с другим участком поверхности фермента

Ответы -1, 3

3. Выберите правильные ответы.

Обратимое ингибирование фермента возникает, если:

1. фермент и ингибитор связаны ионной связью

2. фермент и ингибитор связаны водородной связью

3. фермент и ингибитор связаны гидрофобными взаимодействиями

4. фермент и ингибитор связаны ковалентно

Ответы -1,2,3

Выберите правильный ответ.

Необратимое ингибирование фермента возникает, если:

1- фермент и ингибитор связаны ковалентно

2- фермент и ингибитор связаны водородной связью

3- фермент и ингибитор связаны гидрофобными взаимодействиями

4- фермент и ингибитор связаны ионной связью

Ответ -1

Выберите правильный ответ.

Все ферменты делятся на классы на основе:

1- типа катализируемой химической реакции

2- химической природы фермента

3- химической природы субстрата

Ответ -1

Выберите правильный ответ.

В основе деления ферментов на классы лежит:

1- строение субстрата

2- строение продуктов реакции

3- тип катализируемой реакции

4- строение кофермента

Ответ -3

7. Выберите правильные ответы.

Ферменты, используемые в целях энзимодиагностики должны:

1. обладать органоспецифичностью

2. поступать в кровь при повреждении органов

3. иметь низкую активность или полностью отсутствовать в сыворотке крови в норме

4-иметь высокую стабильность

Ответы-1, 2, 3

8. Выберите правильные ответы.

Основные направления использования в медицине протеолитических ферментов (пепсина, трипсина)

1. для очистки ран и участков омертвевшей ткани

2. в лечении злокачественных образований

3. при недостаточном синтезе этих ферментов в организме или секреции

4. для диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта

5. нарушении переваривания белков в желудке

Ответы -1, 3, 5

Выберите правильный ответ.

При остром панкреатите в крови обнаруживаются ферменты:

1. лактатдегидрогеназа

2. -амилаза

3. креатинфосфокиназа

Ответ -2

Выберите правильный ответ.

У пациента с острыми болями в области сердца обнаруживается преимущественное повышение активности аминотрансфераз в крови

1- АлАТ

1. АсАТ

Ответ -2

11. Выберите правильные ответы

Снижение содержания белков плазмы крови (гипопротеинемия) приводит:

1. к увеличению осмотического давления в капиллярах

2. к появлению отеков

3. к снижению онкотического давления

4. к увеличению транспорта жирных кислот альбуминами плазмы

Ответы -2, 3

12. Выберите правильные ответы

Гипопротеинемия за счет снижения количества альбуминов наблюдается при:

1. усилении биосинтеза белков крови

2. поражении печеночных клеток

3. белковом голодании

4. Обширных ожогах

5. заболеваниях почек

6. избыточном потреблении белков с пищей

Ответы 2, 3, 4, 5



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-01-18; просмотров: 811; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.160.133.33 (0.172 с.)