Одиниці виміру активності ферментів

1. Одиницею ферменту (U) є така його кількість, яка каталізує перетворення 1 мкмоля субстрату за 1 хв: 1 U = 1 мкмоль/хв.

2. При використанні одиниць системи СІ активність ферменту виражають в каталах (кат). 1 катал — така кількість ферменту, яка каталізує перетворення 1 моля субстрату за 1 с: 1 кат = 1 моль/c.

3. Розповсюдженою одиницею є питома активність ферменту, яка визначається кількістю одиниць ферментної активності, що припадають на 1 мг білка в біологічному об’єкті (U/мг білка).

4. У медичній ензимології активність ферменту часто виражають в одиницях (U) на 1 л біологічної рідини, що досліджується, — сироватки крові, слини, сечі тощо (U/л).

17. Обмін речовин (метаболізм) – загальні закономірності протікання катоболічних та анаболічних процесів.

Обмін речовин в організмі людини та вищих тварин складається з декількох послідовних стадій, що включають у себе:

– надходження біоорганічних речовин (поживних сполук) до організму в складі продуктів харчування;

– перетворення поживних сполук у травному каналі до простих сполук, що здатні всмоктуватися епітелієм слизової оболонки шлунка та кишечника;

– біотранспорт молекул кров’ю та лімфою, надходження їх через мембрани судин та клітинні мембрани до певних органів і тканин

– внутрішньоклітинний метаболізм біомолекул в органах

– виділення (екскреція) з організму кінцевих продуктів обміну речовин

Реакції внутрішньоклітинного метаболізму включають у себе такі біохімічні перетворення:

а) розщеплення біоорганічних молекул до кінцевих продуктів проміжного обміну з вивільненням хімічної енергії та акумуляцією її у формі АТФ, інших макроергічних фосфатів або протонного потенціалу, що забезпечує енергетичні потреби основних процесів життєдіяльності. Сукупність процесів розщеплення біомолекул з вивільненням енергії отримала назву катаболізму;

б) синтез специфічних, генетично притаманних даному організмові біомолекул, що необхідні для утворення власних клітинних та позаклітинних біоструктур. Ці процеси отримали назву анаболізму та потребують використання енергії у формі АТФ.

в) використання енергії (у формі АТФ або протонного потенціалу) для забезпечення функціонування скоротливих структур (м’язове скорочення, діяльність елементів цитоскелета, війок і джгутиків тощо), екзо- та ендоцитозу, генерації мембранного потенціалу, активного транспорту метаболітів та неорганічних іонів.

18. Спільні стадії внутрішньоклітинного катаболзму біомолекул: білків, вуглеводів, ліпідів.

У ферментативному розщепленні складних біоорганічних сполук в організмі виділяють три основних стадії (етапи), що є загальними для катаболізму різних біомолекул.

Стадія 1. На першій стадії катаболізму складні молекули розщеплюються до простих компонентів: – полісахариди — до моносахаридів; – ліпіди — до жирних кислот та гліцеролу; – білки — до амінокислот; – нуклеїнові кислоти — до нуклеотидів. Реакції першої стадії катаболізму є гідролітичними за своїм механізмом і каталізуються гідролазами травного тракту (шлунка, кишечника).

Стадія 2. На другій стадії катаболізму декілька десятків метаболітів, що утворились на першій стадії, підлягають ферментативним реакціям розщеплення з вивільненням певної кількості хімічної енергії, яка акумулюється макроергічних зв’язках АТФ. Реакції другої стадії катаболізму відбуваються. Основними з цих реакцій є: для моносахаридів — гліколіз, кінцевим метаболітом якого є піровиноградна кислота (піруват), що в подальшому окислюється до активної форми оцтової кислоти — ацетил-коензиму А (ацетил-КоА); для жирних кислот — β-окислення, кінцевим продуктом якого є ацетил-КоА; для гліцеролу — розщеплення до пірувату, який перетворюється в ацетил-КоА; для амінокислот та нуклеотидів — дезамінування з виділенням аміаку та розщепленням безазотистих молекулярних скелетів до дво- і тривуглецевих кар- бонових кислот та їх похідних; більшість із цих метаболітів у кінцевому підсумку також утворюють ацетильний радикал у формі ацетил-КоА. Таким чином, ацетил-КоА — це загальний кінцевий продукт другої стадії внутрішньоклітинного катаболізму вуглеводів, ліпідів та амінокислот.

Стадія 3. На третій стадії катаболізму відбувається окислення ацетил-КоА до кінцевих метаболітів — двоокису вуглецю та води. Ця стадія має місце в мітохондріях і складається з двох процесів:

1) циклу трикарбонових кислот (ЦТК, циклу Кребса), в результаті функціонування якого утворюється СО2, а атоми водню використовуються для відновлення коферментів нікотинамідаденіндинуклеотиду (НАД+) та флавінаденіндинуклеотиду (ФАД);

2) системи електронного транспорту в мембранах мітохондрій, в якій атоми водню (протони та електрони) переносяться на кисень з утворенням води.

19. Цикл трикарбонових кислот. Локалізація, послідовність ферментативних реакцій, значення в обміні речовин.

Цикл трикарбонових кислот — циклічна послідовність ферментативних реакцій, у результаті яких ацетил-КоА (CH3 –CO~S–KoA) — продукт катаболізму основних видів метаболічного палива, окислюється до двоокису вуглецю з утворенням атомів водню, які використовуються для відновлення нікотинамідних або флавінових коферментів.