Факторы, влияющие на скорость ферм. реакции

Скорость ферментативной реакции, как и активность фермента, в значительной степени определяется также присутствием в среде активаторов и ингибиторов: первые повышают скорость реакции, а вторые тормозят эту реакцию. Активирующее влияние на скорость ферментативной реакции оказывают разнообразные вещества органической и неорганической природы.

одним из наиболее существенных факторов, определяющих скорость ферментативной реакции, является концентрация субстрата (или субстратов) и продукта (продуктов). При постоянной концентрации фермента скорость реакции постепенно увеличивается, достигая определенного максимума, когда дальнейшее увеличение количества субстрата практически не оказывает влияния на скорость ферментативной реакции. Ограничивающим скорость реакции фактором в последнем случае становится концентрация фермента. Именно при этих условиях определяют величину максимальной скорости (V_max) и значения константы Михаэлиса (K_m) Скорость любой ферментативной реакции непосредственно зависит от концентрации фермента. Существующая линейная зависимость между этими величинами, когда скорость реакции прямо пропорциональна количеству присутствующего фермента, справедлива только в определенных условиях, например в начальный период ферментативной реакции, так как в этот период практически не происходит обратной реакции, а концентрация продукта оказывается недостаточной для обратимости реакции. Именно в этом случае скорость реакции (точнее, начальная скорость реакции v) будет пропорциональна концентрации фермента.

Биосинтез триглицерина и глицеролфосфолипидов

БИОСИНТЕЗ ТРИГЛИЦЕРИДОВ

Известно, что скор биосинтеза ЖК во многом определяется скоростью обр-ния триглицеридов и фосфолипидов, так как свободные ЖК присутствуют в тканях и плазме крови в небольших количествах и в норме не накапливаются.

Синтез триглицеридов происходит из глицерина и жирных кислот (главным образом стеариновой, пальмитиновой и олеиновой). Путь биосинтеза триглицеридов в тканях протекает через образование α-глице-рофосфата (глицерол-3-фосфата) как промежуточного соединения.

В почках, а также в стенке киш-ка, где акт-сть фермента глицеролкиназы высока, глицерин фосфорилируется за счет АТФ с образованием глицерол-3-фосфата:

В жировой ткани и мышцах вследствие очень низкой активности глицеролкиназы образование глицерол-3-фосфата в основном связано с процессами гликолиза и гликогенолиза. Известно, что в проц гли-колитического распада глюкозы образуется дигидроксиацетонфосфат. Последний в присутствии цитоплазматической глицерол-3-фос-фатдегидрогеназы способен превращаться в глицерол-3-фосфат:

Отмечено, что если содержание глюкозы в жир ткани понижено, то обр-ся лишь незначит кол-во глицерол-3-фосфата и освободившиеся в ходе липолиза свободные ЖК не мб использ для ресинтеза триглицеридов, поэтому ЖК покидают жировую ткань. Напротив, активация гликолиза в жировой ткани способствует накоплению в ней триглицеридов, а также входящих в их состав жирных кислот. В печени наблюдаются оба пути образования глицерол-3-фосфата.

Образовавшийся глицерол-3-фосфат последовательно ацилируется двумя молекулами КоА-производного ЖК (т.е. «активными» формами жирной кислоты – ацил-КоА). В результате образуется фосфатидная кислота (фосфатидат):

Как отмечалось, ацилирование глицерол-3-фосфата протекает последовательно, т.е. в 2 этапа. Сначала глицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза кат-ет обр-ние лизофосфатидата (1-ацилглицерол-3-фосфата, а затем 1-ацилглицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза кат-ет обр-ние фосфатидата (1,2-диацилглицерол-3-фосфата).

Далее фосфатидная кислота гидролизуется фосфатидат-фосфогидро-лазой до 1,2-диглицерида (1,2-диацилглицерола):

Затем 1,2-диглицерид ацилируется третьей молекулой ацил-КоА и превращается в триглицерид (триацилглицерол). Эта реакция катализируется диацилглицерол-ацилтрансферазой:

Синтез триглицеридов (триацилглицеролов) в тканях происходит с учетом двух путей образования глицерол-3-фосфата и возможности синтеза триглицеридов в стенке тонкой кишки из β-моноглицеридов, поступающих из полости кишечника в больших количествах после расщепления пищевых жиров. На рис. 11.6 представлены глицерофосфатный, дигидроксиацетон-фосфатный и β-моноглицеридный (моноацилглицероловый) пути синтеза триглицеридов.

Установлено, что большинство ферментов, участвующих в биосинтезе триглицеридов, находятся в эндоплазматическом ретикулуме, и только некоторые, например глицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза,– в митохондриях

Стр. нуклеотида

Нуклеотиды (нуклеозидфосфаты) - это фосфорные эфиры нуклеозидов обычно по 3'- и 5'-ОН группам остатка моносахарида. Большинство природных нуклеотидов имеют β-конфигурацию N-гликозидной связи. В живых объектах встречаются моно-, ди-, три- (реже тетра- и поли-) фосфопроизводные нуклеозидов. Пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды представлены в виде рибонуклеотидов и дезоксирибонуклеотидов. Основные представители нуклеотидов перечислены в таблице, а принцип строения показан на рисунке. Поскольку нуклео-тиды могут реаги-ровать друг с дру-гом, их класси-фицируют по чис-лу структурных мономеров на мо-нонуклеотиды, олигонуклеотиды (ди-, три-, тетра- и т.д.) и полинук-леотиды. В природ-ных мононуклео-тидах доминирует 5'-фосфоэфирная связь, как показано на рисунке.Причем такое общеизвестное соединение, как АТФ, обычно реализует свою биологическую активность в виде координационного комплекса с ионом магния. К числу важнейших полинуклеотидов относят ДНК и РНК. При физиологических знач рН среды нуклеотиды заряжены
отрицательно, причем величина заряда на единицу меньше числа фосфатных остатков в молекуле. Нуклеотиды обладают меньшей конформационной подвижностью, чем нуклеозиды. Фосфатная группа может отщепляться ферментами фосфатазами. Нуклеотиды – это мономерные звенья и промежуточные продукты реакций биосинтеза нуклеиновых кислот и нуклеотидных коферментов, биоактивированные формы АМК (аминоациладенилаты, аминоацил-тРНК), олиго- и полисахаридов (нуклеозидфосфаты сахаров, например уридиндифосфатглюкоза), углеводных компонентов гликопротеинов (долихолфосфатсахара), компонентов фосфолипидов (цитидиндифосфатхолин) и др. Для построения нуклеиновых кислот, коферментов и большинства других соединений используются только 5’-фосфопроизводные нуклеозидов. Иногда встречаются 2’-фосфопроизводные – продукты распада нуклеиновых кислот. Особую группу нуклеотидов составляют т.наз. циклич нуклеотиды (3’,5’-цАМФ и 3’,5’-цГМФ) - универсальные регуляторы метаболизма. Под действием гормонов и других внеклеточных регуляторов в клетках животных циклические нуклеотиды образуются из АТФ и ГТФ ферментами аденилатциклазой и гуанилатциклазой в очень низких концентрациях (< 10^-7 М). Для сравнения концентрация обычных метаболитов в клетках и во внеклеточной среде находится в диапазоне 10^-5 - 10^-3 М. Однако даже в таких ничтожных концентрациях циклические нуклеотиды способны включать АТФ-зависимое обратимое фосфорилирование внутриклеточных белков и в тысячи раз активировать разнообразные биохимические реакции. Регуляторное действие циклических нуклеотидов строго контролируется и ограничивается путем их разрушения ферментами фосфодиэстеразами. Таким образом, циклические нуклеотиды (3’,5’-цАМФ и 3’,5’-цГМФ) вовлечены в регуляцию метаболизма в качестве посредников или мессенджеров, осуществляющих перевод внеклеточных регуляторных сигналов на “язык” клетки. В бактериях 3’,5’-цАМФ также выполняет роль внутриклеточного регулятора метаболизма. Но в этом случае 3’,5’-цАМФ используется по-другому – он регулирует транскрипции генов.

Все прокариоты и эукариоты располагают особыми ферментативными системами как биосинтеза нуклеотидов de novo, так и их разрушения. Причем не существует отдельного пути биосинтеза дезоксинуклеотидов, а они являются продуктами биохимического преобразования готовых нуклеотидов.

В водных растворах нуклеотиды подвергаются таутомерии. Основная таутомерная форма азотистых оснований – лакт а мная форма. Появление лакт и мной формы азотистых оснований в составе ДНК влечет невозможность правильного спаривания азотистых оснований разных нитей ДНК в процессе репликации и, следовательно, может привести к мутации. Изредка встречаются минорные нуклеозиды - продукты О-, С- или N-алкилирования азотистых оснований, а также продукты алкилирования ОН-групп остатков моносахарида.

 

Вит. РР

Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, ниацин) получил также название антипеллагрического витамина (от итал. preventive pellagra – предотвращающий пеллагру), поскольку его отсутствие является причиной заболевания, называемого пеллагрой.

Никотиновая к-та предст собой соединение пиридинового ряда, содержащее карбоксильную группу (никотинамид отличается наличием амидной группы).

Витамин РР малорастворим в воде (примерно 1%), но хорошо растворим в водных растворах щелочей. Никотиновая кислота кристаллизуется в виде белых игл.

Наиболее характерными признаками авитаминоза РР, т.е. пеллагры (от итал. pelle agra – шершавая кожа), являются поражения кожи (дерматиты), пищеварительного тракта (диарея) и нарушения нервной деятельности (деменция).

Дерматиты чаще всего симметричны и поражают те участки кожи, которые подвержены влиянию прямых солнечных лучей: тыльную поверхность кистей рук, шею, лицо; кожа становится красной, затем коричневой и шершавой. Поражения кишечника выражаются в развитии анорексии, тошнотой, болями в области живота, поносами. Диарея приводит к обезвоживанию организма. Слизистая оболочка толстой кишки сначала воспаляется, затем изъязвляется. Специфичными для пеллагры являются стоматиты, гингивиты, поражения языка со вздутием и трещинами. Поражения мозга проявляются головными болями, головокружением, повышенной раздражимостью, депрессией и другими симптомами, включая психозы, психоневрозы, галлюцинации и др. Симптомы пеллагры особенно резко выражены у больных с недостаточным белковым питанием. Установлено, что это объясняется недостатком триптофана, который является предшественником никотинамида, частично синтезируемого в тканях человека и животных, а также недостатком ряда других витаминов (пиридоксина; см. главу 12).

Биологическая роль. Витамин РР входит в состав НАД или НАДФ, являющихся коферментами большого числа обратимо действующих в ОВР дегидрогеназ.

Показано, что ряд дегидрогеназ использует только НАД и НАДФ (соответственно малатдегидрогеназа и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа), др могут кат-вать ОВР в присутствии любого из них (например, глутаматдегидрогеназа). В проц био окисления НАД и НАДФ выполняют роль промежут переносчиков электронов и протонов между окисляемым субстратом и флавиновыми ферментами.

Распространение в природе и суточная потребность. Никотиновая кислота также относится к витаминам, широко распространенным в растительных и животных организмах. Для человека основными источниками никотиновой кислоты и ее амида являются рис, хлеб, картофель, мясо, печень, почки, морковь и другие продукты. Суточная потребность для взрослого человека составляет 18 мг.

Горм. гипофиза

В гипофизе синтезируется ряд биологически активных гормонов белковой и пептидной природы, оказывающих стимулирующий эффект на различные физиологические и биохимические процессы в тканях-мишенях (табл. 8.2). В зависимости от места синтеза различают гормоны передней, задней и промежуточной долей гипофиза.

Вазопрессин и окситоцин

Гормоны вазопрессин и окситоцин синтезируются рибосомальным путем.

Вазопрессин отличается от окситоцина двумя АМКами: он содержит в положении 3 от N-конца фенилаланин вместо изолейцина и в положении 8 – аргинин вместо лейцина. Указанная последовательность 9 АМК характерна для вазопрессина человека, обезьяны, лошади, крупного рогатого скота, овцы и собаки. В молекуле вазопрессина из гипофиза свиньи вместо аргинина в положении 8 содержится лизин, отсюда название «лизин-вазопрессин».

Основной био эффект окситоцина у млекопитающих связан со стимуляцией сокращения гладких мышц матки при родах и мышечных волокон вокруг альвеол молочных желез, что вызывает секрецию молока. Вазопрессин стимулирует сокращение гладких мышечных волокон сосудов, оказывая сильное вазопрессорное действие, однако основная роль его в орг-ме сводится к регуляции водного обмена, откуда его второе название антидиуретического гормона. В небольших концентрациях (0,2 нг на 1 кг массы тела) вазопрессин оказывает мощное антидиуретическое действие – стимулирует обратный ток воды через мембраны почечных канальцев. В норме он контролирует осмотическое давление плазмы крови и водный баланс орг-ма человека. При патологии, в частности атрофии задней доли гипофиза, развивается несахарный диабет – заболевание, характеризующееся выделением чрезвычайно больших количеств жидкости с мочой. При этом нарушен обратный проц всасыв воды в канальцах почек.

Относительно механизма действия нейрогипофизарных гормонов известно, что гормональные эффекты, в частности вазопрессина, реализуются через аденилатциклазную систему.