Химическая природа ферментов. Сходство и различие ферментов и небиологических катализаторов.

Химическая природа ферментов. Сходство и различие ферментов и небиологических катализаторов.

Ферменты – белки с каталитической активностью, то есть они участвуют во всех химических реакциях, происходящих в организме человека. Ни одна реакция не осуществляется без участия ферментов.

Сходство:

1) Не расходуются в процессе реакции.

2) Не инициируют реакцию, противоречащих законам термодинамики.

3) Снижают энергию активации реакции.

Различия:

1) Ферменты активны в мягких условиях, так как они являются белками: 37 С и нормальных значениях рН.

2) Ферменты обладают специфичностью действия.

3) Активность ферментов регулируется.

Вещество, которое превращается ферментом, называется субстратом.

Строение ферментов. Простые и сложные ферменты.

По химическому составу ферменты бывают: простые и сложные.

Простые ферменты имеют только белковую часть, то есть, состоит из аминокислот. Сложные ферменты включают белковую часть и небелковую часть.

Белковая часть – апофермент. Небелковая часть – кофактор.

Кофакторы делятся на 2 группы:

1) Коферменты – непрочно связаны с белковою частью ферментов и в процессе катализа кофакторы отделяются от апофермента.

2) Простетические группы – прочно связаны с апоферментом и не отделены в процессе катализе.

Главное условие превращения субстрата это присоединение субстрата к активному центру фермента. Активный центр простого фермента представлен группой аминокислот, тогда как активный центр сложного фермента включает аминокислоту и небелковую часть.

При присоединении субстрата в активном центре фермента образуются ионные, гидрофобные, водородные связи, то есть субстрат и его фермент комплементарны. Кроме того, фермент содержит участки, узнающие субстрат, то есть они определяют специфичность действия фермента.

Энзимотерапия.

Использование ферментов в качестве терапевтических средств имеет много ограничений вследствие их высокой иммуногенности. Тем не менее, энзимотерапию активно развивают в следующих направлениях:

Заместительная терапия - использование ферментов в случае их недостаточности;

Элементы комплексной терапии - применение ферментов в сочетании с другой терапией.

Системная энзимотерапия - это лечение с помощью целенаправленно составленных смесей гидролитических ферментов, лечебная эффективность которых основана на комплексном воздействии на ключевые процессы, происходящие в организме.

Функциональные центры ферментов. Их роль в работе ферментов.

Функциональные центры - участки поверхности молекулы фермента ответственное за взаимодействие с другими белками, причем белками или обладающими каталитической активностью (ферментами) или белками, не обладающими каталитической активностью.

Активный центр ферментов

Фермент вызывает реакцию только когда вступает в контакт с субстратом после образования фермент-субстратного комплекса (ES)

E+S ES E+P (продукт реакции)

В образовании ES комплекса принимает участие активный центр фермента. Он построен из радикалов аминокислот. Они занимают своё место в пространстве.

Активный центр фермента – зона связывания (связывание субстрата) + зона каталитическая (каталитический процесс)

Активный центр образован и радикалами аминокислот, и небелковой частью (кофактором). Последний представлен водорастворимыми витаминами или их производными.

Роль водорастворимых витаминов – обеспечение химических реакций в организме, являются биокатализаторами химических реакций в организме.

Активаторы ферментов. Примеры.

Активаторы - вещества, увеличивающие активность ферментов:

а) в полости желудка HCL активирует пепсиноген.

б) в полости двенадцатиперстной кишки липаза активируется желчными кислотами. Многие ферменты активируются ионами Металлов.

В присутствии активаторов увеличивается комплементарность между активным центром фермента и субстратом.

Частичный протеолиз

Некоторые ферменты в неактивном состоянии содержат N-концевой пептид, который препятствует формированию активного центра фермента. Необходимо отщепить N-концевой пептид для активации фермента.

Например: трипсиноген - неактивный фермент, образуется в клетках поджелудочной железы. Для осуществления своей функции трипсиноген перемещается в полость двенадцатиперстной кишки, где активируется частичным протеолизом при участии кишечного фермента энтеропептидазы.

Метанол в организме быстро окисляется под действием алкогольдегидрогеназы печени до формальдегида, который и обуславливает токсичность метанола. Объясните, почему прием больших количеств этилового спирта внутрь, либо его внутривенное введение снижает токсичность метанола.

Метанол окисляется до формальдегида, а этанол до ацетальдегида. Метанол не является токсичным веществом, а формальдегид токсичен - он является продуктом окисления метанола. Поэтому антидотная терапия должна быть направлена на снижение окисления метанола. Этанол вводится, а фермент обладает большей специфичностью в отношении этанола, то есть АДГ будет окислять не метанол, а этанол, а ацетальдегид менее токсичен, чем формальдегид, а метанол выводится через почки.

Задачи по витаминам

Голуби, содержащиеся на экспериментальной диете, утрачивают координацию движений. Отмечен повышенный уровень пировиноградной кислоты в крови и мозге этих птиц. Эти симптомы исчезают при потреблении птицами мяса. Объясните эти наблюдения.

Глюкоза распадается до пирувата, затем до АТФ (в аэробных условиях), затем до В1.

Отмечена неврологическая симптоматика. Накопление пирувата означает, что снижается его окисление в аэробных условиях при участии В1. Так же симптоматика исчезает при потреблении В1 (мяса).

Причина нарушения со стороны ЦНС: 1) дефицит ацетилхолина, как результат нарушения сокращения мышц. 2) будет дефицит АТФ. 3) накопление пирувата, что ведет к ацидозу.

Недостаточность витамина А вызывает ксерофтальмию – заболевание, сопровождающееся сухостью и тусклостью роговицы глаз, потерей зрения. Дети в значительно большей степени подвержены этому заболеванию, при этом симптомы более выражены по сравнению со взрослыми. Почему?

У детей печень незрелая, поэтому синтез витамина А снижен, поэтому витамин они получают с пищей. Если с питанием будет мало витамина А, то будет гиповитаминоз. Также, витамин А запасается в печен, так как у детей печень незрелая, запасы витамина А почти не создаются, в сравнении со взрослыми.

Химическая природа ферментов. Сходство и различие ферментов и небиологических катализаторов.

Ферменты – белки с каталитической активностью, то есть они участвуют во всех химических реакциях, происходящих в организме человека. Ни одна реакция не осуществляется без участия ферментов.

Сходство:

1) Не расходуются в процессе реакции.

2) Не инициируют реакцию, противоречащих законам термодинамики.

3) Снижают энергию активации реакции.

Различия:

1) Ферменты активны в мягких условиях, так как они являются белками: 37 С и нормальных значениях рН.

2) Ферменты обладают специфичностью действия.

3) Активность ферментов регулируется.

Вещество, которое превращается ферментом, называется субстратом.