Ферменты

Сентябрь 2, 2022

Содержание

2. Содержание: 1.Механизм регуляции активности ферментов. Аллостерическая регуляция. 2.Характеристика аллостерических ферментов. Виды ингибирования( обратимое, необратимое, конкурентное, неконкурентное,
4. При знакомстве с материалом по кинетике ферментов могло сложиться впечатление, что кинетика всех ферментов основана на
5. У ферментов, подчиняющимся принципам кинетики Михаэлиса и Ментен с позиций процессов, протекающих в клетке, имеется ряд
6. Поэтому природа вынуждена обратиться к "кооперативным" системам, в которых маленькие изменения в одном параметре, например концентрации
7. Графически результат работы такой кооперативной системы (график зависимости скорости реакции от концентрации субстрата) выражается не гиперболой,
9. Аллостерический белок определяется как белок, содержащий два или больше топологически различающихся центра связывания лигандов (субстраты, ингибиторы
10. Кооперативность - это модификация константы связывания (Кs)лиганда, белком, предшествующим связыванию другого лиганда. Константы связывания - подобны
11. Км обычно принимается как константа связывания субстрата, поскольку ее проще измерять, чем Ks. Понятие кооперативность означает,
13. Значения Vmax и Km определяются при экстраполяции линий до пересечения с осью абсцисс и ординат. Как
14. Два лиганда один из которых влияет на связывание другого, могут быть химически идентичны, например, одна молекула
15. У аллостерических ферментов особые свойства Полимерная структура Сигмоидная ( в отличие от гиперболической для не аллостерических)
17. Центральная линия графика - типичная сигмовидная кривая в отсутствии любого эффектора. В присутствии активатора (А) скорость
18. Ингибитор увеличил сигмовидную форму, удлиняя «носок» кривой, в то время как активатор оказывал противоположный эффект. При
19. Денатурация – нарушение пространственной структуры фермента с последующей потерей активности фермента. Денатурация вызывается рядом факторов, включая
20. Инггибиторы бывают обратимые и необратимые Вещества со свойствами ингибиторов ферментов можно грубо разделить на обратимые и
21. Следствием такого связывания обратимого ингибитора является эффективное мгновенное действие, но после удаления ингибитора фермент сохраняет свою
22. Необратимые ингибиторы известны также как инактиваторы фермента. Они связываются с ферментом, формируя прочные, обычно ковалентные связи:
23. Среди примеров необратимо действующих ингибиторов можно назвать диизопропилфторфосфат (ДИПФФ). Это соединение вошло в историю энзимологии как
24. ДИПФФ ковалентно связывается с гидроксильной группой серина и если эта группа важна в катализе реакции, фермент
25. Ацетилсалициловая кислота (известный всем аспирин) является необратимым ингибитором циклооксигеназы- фермента участвующего в синтезе простагландинов.
26. Ингибитором синтеза протеогликанов стенки бактерий является пенилиллин, структура которого напоминает D-аланин, встраиваемый в структуру протеогликанов. Связываясь
27. Различают два механизма конкурентного торможения. 1.Конкурентное торможение путем связывания активного центра. 2. Конкурентное торможение путем изменения
28. Если связывание субстрата с АЦ фермента предшествует изменению конформации центра связывания ингибитора, то последний не связывает
29. И субстрат и ингибитор не могут одновременно связаться с ферментом. В этом виде конкурентного торможения ингибитор
30. Конкурентные ингибиторы не влияют на Vmax, они понижают Км. Оказывая эффект на: Km, тем самым оказывают
31. Малоновая кислота тормозит активность дегидрогеназы янтарной кислоты, занимая активный центр на ферменте. Учитывая обратимость реакции, избыток
32. Конкурентное торможение путем изменения конформации фермента. В отличие от классического варианта, ингибитор связывается не с активным
33. Регуляция активности ферментов путем химической модификации: Реакции ограниченного протеолиза, аденилирования, рибозилирования, ацетилирования, фосфорилирования (роль гормонов, АЦ-комплекса,
34. Активность фермента можно изменить путем ковалентной модификации его структуры. Ковалентная модификация структуры ферментов может быть обратимой
35. Гормональная регуляция активности ферментов Осуществляется при: -функционировании АЦ комплекса, - с помощью вторичных посредников- цАМФ, цГМФ,
36. Регуляция активности ферментов Гормональная регуляция осуществляется на генетическом уровне путем обратного фосфорилирования, и осуществляется при: -функционировании
37. Аденилатциклазный комплекс В ходе этого процесса образуется небелковое соединение - цАМФ, цАМФ - внутриклеточный гормон (вторичный
38. В ходе этого процесса образуется небелковое соединение - цАМФ, цАМФ - внутриклеточный гормон (вторичный посредник) яв-ся
39. См. мультимедийную презентацию-Сигнальная трансдукция.
40. Гормон, циркулирующий в крови, попадает в межклеточную жидкость и контактирует с поверхностью клетки, где расположены рецепторы
41. Уровень, образовавшийся под действием АЦ, цАМФ определяется не только активностью АЦ, но и активностью фосфодиэстераз, которые
42. Наибольшее значение имеет цГМФ. Она образуется под действием гуанилатциклазы, расположенной как в наружной мембране, так и
43. цГМФ оказывает эффекты противоположные цАМФ. цАМФ находится в тесном контакте с ионами Ca2+: высокая концентрация цАМФ
44. Аденилатциклазный механизм
45. Некоторые клеточные ответы на действие гормонов, опосредуемое циклическим АМФ
46. ИФ3 обеспечивает повышение уровня кальция
48. Сигнальные роли ДАГ
49. Если ИФ3 повышает концентрацию ионов Са2+ в цитозоле, другой продукт расщепления фосфатидилинозитол -4,5- дифосфата – ДАГ
50. Фермент, активируемый ДАГ, называется протеинкиназой С (ПКС) или С–киназой, так как активность его зависит от уровня
51. Связывание диацилглицерола изменяет конформацию протеинкиназы С, что сопровождается повышением ее сродства к ионам Са2+ и липидам.
52. С-киназа, активированная диацилглицеролом и Са2+, переносит концевую фосфатную группу с АТФ на специфические сериновые или треониновые
53. Концентрация С-киназы выше всего в нейронах головного мозга, где, помимо, прочего она фосфорилирует ионные каналы нейронов
54. Взаимосвязь цАМФ и ИФ3 зависимых путей
55. Изоферменты, их природа, биологическая роль, строение ЛДГ. Изоферменты - это группа родственных ферментов, катализирующих одну и
56. Изоферменты
57. 1) скоростью катализа; 2) направлением катализируемой реакции; 3) условиями протекания реакции; 4) чувствительностью к регуляторам, факторам
58. Тетрамерный фермент, состоящий из двух кодируемых генетически субъединиц А и В может быть представлен пятью изоферментами
59. Изоферменты имеют адаптивное значение, т. е. придают специфику метаболизма. Изоферменты обеспечивают межорганную связь, например, в процессе
60. ЛДГ4, и 5 в печени: ПВК -----> лактат ЛДГ1, и 2 в сердце: лактат ------> ПВК
61. Существует 5 изоферментных форм: HHHH HHHM HHMM HMMM MMMM H4 H3M H2M2 HM3 M4 ЛДГ1, ЛДГ2,
62. Остальные изоферменты занимают промежуточное положение. Изоферменты ЛДГ локализованы в различных тканях: ЛДГ1,2 ----> мозг, аэробные ткани
63. Изменение активности ферментов в онтогенезе. Онтогенез человека развивается по определенной генетической программе, которая записана на уровне
64. Глюкоза утилизируется анаэробным путем (анаэробный гликолиз), т. к. ткани плода не способны к ГНГ, и идет
65. 3. Грудной Потребность в глюкозе резко возрастает, она начинает утилизироваться аэробно, но примерно до двух лет
66. 6. Зрелый. Происходит стабилизация массы тела, репродуктивного гомеостаза. После 35-40 лет основным источником энергии являются опять
67. Активная регуляция ферментов возможна - на геномном уровне ( лактозный оперон); Регуляция конститутивными и индуцибельными ферментами.
68. Роль ПКС в регуляции транскрипции
69. Известны два внутриклеточных пути, через которые активированная С-киназа усиливает транскрипцию генов. В одном, С-киназа активирует протеинкиназный
70. Elk-1 связан с короткой последовательностью ДНК (обозначаемой serum response element – SRE) и ассоциирован с другим
71. В другом пути, активация С-киназы приводит к фосфорилированию ингибиторного белка Ik-B, что сопровождается высвобождением из комплекса
72. Существует группа соединений, среди которых наиболее хорошо изучены форболовые эфиры, которые являются мощными активаторами ПКС. Они
73. Метаболизм ферментов Превращение ферментов сходно с обменом других белков. Определенный уровень ферментов в тканях поддерживается их
75. Имея высокую молекулярную массу, большая часть ферментов не экскретируется с мочой. Ферменты экскретируемые с желчью -ЩФ,
76. Активность фермента Активность - это изменение количества субстрата под влиянием фермента в единицу времени. Под изменением
77. Понятие "активность фермента" по сути дела идентична понятию "скорость ферментативной" реакции. Ферментативная активность выражается в единицах
78. В системе СИ в качестве единицы ферментативной активности используют "катал" (kat). Катал определяется как 1 моль/сек.
79. Размерность её слишком велика, на практике пользуются меньшими кратными значениями, начиная с нанокатала (нкат). Это одна
80. В практике лабораторий широко пользуются понятием удельная активность. Для этого число cтандартных единиц пересчитывают на какую-либо
81. При исследовании кинетики реакций используется и такое понятие как молекулярная активность. Она показывает, сколько молекул субстрата
82. Пример для вычисления активности фермента Исходные данные:25.0 x 10-3 моль л--1 пептида-субстрата, объем реакционной смеси 2.5
83. Изменение активности ферментов у больного ИМ в разные сроки заболевания
84. Номенклатура и классификация ферментов Каждый фермент получает специфический кодовый номер-шифр фермента, отражающий его положение в классификации:
85. Шифр КФК и ее место в классификации ферментов
86. Каждый подподкласс представляет собой список ферментов. Порядковый номер фермента в этом списке – четвертая цифра кода.
87. Оксидоредуктазы Оксидоредуктазы (1.0.0.0.) 1.1.0.0. Действуют на СН-ОН группы доноров 1.1.1.0. НАД+ или НАДФ+ в качестве акцепторов
88. Трансферазы Трансферазы (2.0.0.0.) 2.1.0.0.Переносят одноуглеродные группы 2.1.1.0. Метилтрансферазы 2.1.1.1. Никотинамид метилтрансфераза 2.1.1.45. Тимидилат синтаза 2.3.0.0. Ацилтрансферазы
89. Гидролазы (3.0.0.0.) 3.1.0.0.Действуют на эфирные связи 3.1.1.0.Гидролазы эфиров карбоновых кислот 3.1.1.17. Ацетилхолинэстераза 3.2.1.0. Гликозидгидролазы 3.2.1.1. a-амилаза
90. Лиазы(4.0.0.0) 4.1.0.0.Углерод-углерод лиазы 4.1.1.0.Карбокси лиазы 4.1.1.1. Пируватдекарбоксилаза 4.2.0.0. Углерод-кислород-лиазы 4.2.1.0. Гидролиазы 4.2.1.11. Енолаза 4.2.1.12. Фосфоглюконатдегидраза
91. Лигазы (6.0.0.0) 6.1.0.0. Образуют С-О связи 6.1.1.0.Образуют молекулы аминоацил-тРНК и родственные им соединения. 6.1.1.1. Тирозил-тРНК синтаза
93. Скачать презентацию

Слайд 2

Содержание:
1.Механизм регуляции активности ферментов. Аллостерическая регуляция.
2.Характеристика аллостерических ферментов. Виды ингибирования(

обратимое, необратимое, конкурентное, неконкурентное, бесконкурентное)
3. Регуляция активности путем химической модификации ферментов.
4.Изоферменты.
5. Изменение активности ферментов в онтогенезе.

Слайд 3

Слайд 4

При знакомстве с материалом по кинетике ферментов могло сложиться впечатление, что кинетика

всех ферментов основана на принципах Михаэлиса и Ментен.
Кинетика многих ферментов не подчиняется принципам кинетики Михаэлиса и Ментен

Слайд 5

У ферментов, подчиняющимся принципам кинетики Михаэлиса и Ментен с позиций процессов,

протекающих в клетке, имеется ряд недостатков :
-узкий диапазон допустимых концентраций субстратов в клетке, способных для удовлетворения потребности, быстро реагировать на условия;
- потребность в тонкой регуляции концентраций большинства метаболитов для сохранения нормальной жизнедеятельности.

Слайд 6

Поэтому природа вынуждена обратиться к "кооперативным" системам, в которых маленькие изменения

в одном параметре, например концентрации ингибитора, вызывают большие изменения в скорости. Существует большое семейство ферментов, которые представляют собой кооперативные системы. Это аллостерические ферменты

Слайд 7

Графически результат работы такой кооперативной системы (график зависимости скорости реакции от

концентрации субстрата) выражается не гиперболой, а S-образной сигмоидной кривой (сигмоидальные кривые всегда сдвинуты вправо в сравнении с гиперболой

Слайд 8

Слайд 9

Аллостерический белок определяется как белок, содержащий два или больше топологически различающихся

центра связывания лигандов (субстраты, ингибиторы и т.д), которые функционально взаимодействуют друг с другом. Связывание лиганда, с одним центром изменяет свойства другого (их).
Большая часть аллостерических белков – аллостерические ферменты, но некоторые белки, типа гемоглобина, выполняют и другие функции.

Слайд 10

Кооперативность - это модификация константы связывания (Кs)лиганда, белком, предшествующим связыванию другого

лиганда. Константы связывания - подобны Ks для субстрата или Ki для ингибитора,и являются в основном константами диссоциации белка и лиганда.Это указывает на силу связывания, или сродство белка и лиганда.

Слайд 11

Км обычно принимается как константа связывания субстрата, поскольку ее проще

измерять, чем Ks. Понятие кооперативность означает, что связывание одного лиганда с белком, либо увеличит, либо уменьшит способность белка, связывать вторую молекулу лиганда. Если модификация увеличивает способность связывания (или сродство), это называют положительной кооперативностью. Если способность связывания снижается - это отрицательная кооперативность.

Слайд 12

Слайд 13

Значения Vmax и Km определяются при экстраполяции линий до пересечения с

осью абсцисс и ординат. Как видно исследуемый фермент отличается по значению Км от Км контрольного фермента более высокими значениями, что может свидетельствовать о более низком сродстве этого фермента к субстрату и возможном дефекте фермента

Слайд 14

Два лиганда один из которых влияет на связывание другого, могут быть

химически идентичны, например, одна молекула субстрата, изменяет связывание другой молекулы субстрата. Такое взаимодействие называют гомотропным эффектом. Если они химически различаются, например, влияние ингибитора на связывание субстрата, тогда это - гетеротропный эффект.

Слайд 15

У аллостерических ферментов особые свойства
Полимерная структура
Сигмоидная ( в отличие от гиперболической

для не аллостерических) форма кривой зависимости скорости реакции от концентрация субстрата
Существование эффекторов
Двухфазный ответ на конкурентные ингибиторы
Потеря аллостерических свойств при денатурации

Слайд 16

Слайд 17

Центральная линия графика - типичная сигмовидная кривая в отсутствии любого эффектора.

В присутствии активатора (А) скорость реакции повышается при любой данной концентрации субстрата, в то время как ингибитор уменьшает скорость реакции. Интересны и изменения общей формы кривой по сравнению с центральной линией.

Слайд 18

Ингибитор увеличил сигмовидную форму, удлиняя «носок» кривой, в то время как

активатор оказывал противоположный эффект. При более высокой концентрации активатора график в целом приобретает характер гиперболы. Это указывает на то, что аллостерический ингибитор увеличивает уровень субстратной кооперативности, в то время как активатор уменьшает его.

Слайд 19

Денатурация – нарушение пространственной структуры фермента с последующей потерей активности фермента.

Денатурация вызывается рядом факторов, включая высокую температуру, экстремальные значения рН и химические денатурирующие реактивы типа мочевины.

Слайд 20

Инггибиторы бывают обратимые и необратимые
Вещества со свойствами ингибиторов ферментов можно грубо

разделить на обратимые и необратимые. Обратимые ингибиторы связываются с ферментом, используя слабые связи, подобные тем, которые используются ферментом в связывании субстрата. Эти связи формируются быстро, но также быстро и легко разрушаются

Слайд 21

Следствием такого связывания обратимого ингибитора является эффективное мгновенное действие, но после

удаления ингибитора фермент сохраняет свою активность. Ингибитор находится в равновесии с ферментом, формируя комплекс ингибитора фермента: Е + I ->EI (реакция обратима).

Слайд 22

Необратимые ингибиторы известны также как инактиваторы фермента. Они связываются с

ферментом, формируя прочные, обычно ковалентные связи: Необратимые ингибиторы известны также как инактиваторы фермента. Они связываются с ферментом, формируя прочные, обычно ковалентные связи:
E+I = EI (реакция необратима).

Слайд 23

Среди примеров необратимо действующих ингибиторов можно назвать диизопропилфторфосфат (ДИПФФ). Это соединение

вошло в историю энзимологии как соединение использовавшееся для исследования роли химических групп в в структуре активного центра.

Слайд 24

ДИПФФ ковалентно связывается с гидроксильной группой серина и если эта

группа важна в катализе реакции, фермент терял свою активность. Эти исследования позволило выявить группу ферментов, в активном центре которых активную роль играет серин (сериновые протеазы).

Слайд 25

Ацетилсалициловая кислота (известный всем аспирин) является необратимым ингибитором циклооксигеназы- фермента

участвующего в синтезе простагландинов.

Слайд 26

Ингибитором синтеза протеогликанов стенки бактерий является пенилиллин, структура которого напоминает

D-аланин, встраиваемый в структуру протеогликанов. Связываясь с активным центром фермента бактерии благодаря своей схожести с переходным состоянием промежуточного продукта в активном центре, пенициллин образует ковалентную связь и тормозит работу фермента

Слайд 27

Различают два механизма конкурентного торможения.
1.Конкурентное торможение путем связывания активного центра.
2.

Конкурентное торможение путем изменения конформации фермента.

Слайд 28

Если связывание субстрата с АЦ фермента предшествует изменению конформации центра

связывания ингибитора, то последний не связывает фермент.

Слайд 29

И субстрат и ингибитор не могут одновременно связаться с ферментом.

В этом виде конкурентного торможения ингибитор может иметь любую химическую структуру, поскольку они связываются с различными участками фермента.

Слайд 30

Конкурентные ингибиторы не влияют на Vmax, они понижают Км.
Оказывая эффект

на:
Km, тем самым оказывают Эффект на Vmax
Наиболее часто приводимый пример конкурентного ингибирования - это использование малоновой кислоты для торможение дегидрогеназы янтарной кислоты. Наиболее близким структурным аналогом сукцината является малоновая кислота.

Слайд 31

Малоновая кислота тормозит активность дегидрогеназы янтарной кислоты, занимая активный центр

на ферменте. Учитывая обратимость реакции, избыток янтарной кислоты снимет действие малоновой кислоты.

Слайд 32

Конкурентное торможение путем изменения конформации фермента.
В отличие от классического

варианта, ингибитор связывается не с активным центром, а со специальным центром, связывающим ингибитор, который расположен вдали от активного центра. Связывание ингибитора вызывает изменение пространственной структуры (изменение конформации) в области активного центра, которое не позволяет присоединиться субстрату.

Слайд 33

Регуляция активности ферментов путем химической модификации: Реакции ограниченного протеолиза, аденилирования, рибозилирования,

ацетилирования, фосфорилирования (роль гормонов, АЦ-комплекса, цАМФ, цГМФ, ионов Ca).

Слайд 34

Активность фермента можно изменить путем ковалентной модификации его структуры.
Ковалентная

модификация структуры ферментов может быть обратимой и необратимой.

Слайд 35

Гормональная регуляция активности ферментов
Осуществляется при:
-функционировании АЦ комплекса,
- с помощью вторичных

посредников-
цАМФ, цГМФ, Са-Кальмодулина, ИТФ,
ДАГ, NO, олигоаденилатами.

Слайд 36

Регуляция активности ферментов
Гормональная регуляция осуществляется на генетическом уровне путем обратного

фосфорилирования, и осуществляется при:
-функционировании АЦ комплекса,
- с помощью вторичных посредников-
- цАМФ, цГМФ, Са-Кальмодулина, ИТФ,
- ДАГ, NO, олигоаденилатами.

Слайд 37

Аденилатциклазный комплекс
В ходе этого процесса образуется небелковое соединение - цАМФ, цАМФ

- внутриклеточный гормон (вторичный посредник) яв-ся аллостерическим регулятором большого числа протеинкиназ. цАМФ образуется из АТФ под действием фермента-аденилатциклазы

Слайд 38

В ходе этого процесса образуется небелковое соединение - цАМФ, цАМФ

Слайд 39

См. мультимедийную презентацию-Сигнальная трансдукция.

Слайд 40

Гормон, циркулирующий в крови, попадает в межклеточную жидкость и контактирует

с поверхностью клетки, где расположены рецепторы (Rs и Ri), белки узнающие и связывающие гормон.
Гормональный сигнал поступает на АЦ через белки посредники (Gs и Gi), которые активируются в условиях присоединения ГТФ.

Слайд 41

Уровень, образовавшийся под действием АЦ, цАМФ определяется не только активностью

АЦ, но и активностью фосфодиэстераз, которые циклизируют цАМФ до АМФ.
Кроме цАМФ, существуют цГМФ, цУМФ, цЦМФ.

Слайд 42

Наибольшее значение имеет цГМФ. Она образуется под действием гуанилатциклазы, расположенной

как в наружной мембране, так и внутри клетки, цГМФ единственный фермент, который реагирует на концентрацию Н2О2 и активируется под действием продуктов перекисного окисления.

Слайд 43

цГМФ оказывает эффекты противоположные цАМФ.
цАМФ находится в тесном контакте

с ионами Ca2+: высокая концентрация цАМФ в возбудимых тканях приводит к высокой [Ca2+] и стимуляции клетки. И наоборот, резкое уменьшение [Ca2+] тормозит АЦ и снижает уровень цАМФ.

Слайд 44

Аденилатциклазный механизм

Слайд 45

Некоторые клеточные ответы на действие гормонов,
опосредуемое циклическим АМФ

Слайд 46

ИФ3 обеспечивает повышение уровня кальция

Слайд 47

Слайд 48

Сигнальные роли ДАГ

Слайд 49

Если ИФ3 повышает концентрацию ионов Са2+ в цитозоле, другой продукт

расщепления фосфатидилинозитол -4,5- дифосфата – ДАГ – остается в плазматической мембране и вызывает совершенно иные молекулярные эффекты. У него есть две "сигнальные" роли: он может гидролизоваться дальше с образованием арахидоновой кислоты, необходимой для синтеза простагландинов и родственных им медиаторов липидной природы, или способен активировать специфическую протеинкиназу, которая затем фосфорилирует ряд белков с различными функциями в клетке-мишени.

Слайд 50

Фермент, активируемый ДАГ, называется протеинкиназой С (ПКС) или С–киназой, так как

активность его зависит от уровня Са2+ в цитозоле клетки. Полипептидная цепь этого фермента содержит четыре консервативных домена и пять вариабельных областей. Консервативные области включают АТФ-, Са2+ - , диацилглицерол- и субстрат-связывающий домены. При низком внутриклеточном уровне Са2+ и отсутствии диацилглицерола протеинкиназа С находится в цитоплазме в неактивном состоянии.

Слайд 51

Связывание диацилглицерола изменяет конформацию протеинкиназы С, что сопровождается повышением ее сродства

к ионам Са2+ и липидам. Это приводит к связыванию протеинкиназы С с цитоплазматической поверхностью плазматической мембраны и переводу фермента в активное состояние. Активация С-киназы кратковременна, так как через несколько секунд диацилглицерол фосфорилируется до фосфатидной кислоты или расщепляется с высвобождением арахидоновой кислоты.

Слайд 52

С-киназа, активированная диацилглицеролом и Са2+, переносит концевую фосфатную группу с АТФ

на специфические сериновые или треониновые остатки белков-мишеней, которые в разных клетках различны. Например, во многих животных клетках С-киназа фосфорилирует и тем самым активирует Na+/H+ обменный насос плазматической мембраны, контролирующий внутриклеточный рН.

Слайд 53

Концентрация С-киназы выше всего в нейронах головного мозга, где, помимо, прочего

она фосфорилирует ионные каналы нейронов и, изменяя их проницаемость, может влиять на возбудимость этих клеток.
В некоторых клетках активация С - киназы усиливает транскрипцию определенных генов.

Слайд 54

Взаимосвязь цАМФ и ИФ3 зависимых путей

Слайд 55

Изоферменты, их природа, биологическая роль, строение ЛДГ.
Изоферменты - это группа родственных

ферментов, катализирующих одну и ту же реакцию. Они происходят из одного предшественника за счет дупликациии гена с последующей мутацией образуемых аллелей. Они отличаются между собой:

Слайд 56

Изоферменты

Слайд 57

1) скоростью катализа;
2) направлением катализируемой реакции;
3) условиями протекания реакции;
4) чувствительностью к

регуляторам, факторам среды. (Более или менее устойчивы к ингибиторам);
5) сродством к субстрату;
6) особенностями структуры молекулы, ее ИЭТ, Mr, размерами и зарядом.

Слайд 58

Тетрамерный фермент, состоящий из двух кодируемых генетически субъединиц А и В

может быть представлен пятью изоферментами А4, АЗВ1, А2В2, А1ВЗ и В4. Каждый из изоферментов может катализировать одинаковую реакцию, но отличается по своим свойствам, что важно при использовании этих ферментов в разных условиях. Таким путем Природа «экономит» генетический материал, создавая многообразие.

Слайд 59

Изоферменты имеют адаптивное значение, т. е. придают специфику метаболизма.
Изоферменты

обеспечивают межорганную связь, например, в процессе мышечной деятельности.
В миокарде и печени существуют различные изоферменты ЛДГ, которые обеспечивают метаболизм лактата:

Слайд 60

ЛДГ4, и 5
в печени: ПВК -----> лактат
ЛДГ1, и

2
в сердце: лактат ------> ПВК
ЛДГ - олигомерный фермент, состоящий из 4-х субъединиц 2 типов.
H (heart) и M (muscle).

Слайд 61

Существует 5 изоферментных форм:
HHHH HHHM HHMM HMMM MMMM
H4

H3M H2M2 HM3 M4
ЛДГ1, ЛДГ2, ЛДГ3, ЛДГ4, ЛДГ5.
Поскольку H-протомеры несут более выраженный отрицательный заряд, то изофермент H4 (ЛДГ1) будет мигрировать при электрофорезе с наибольшей скоростью к аноду.
С наименьшей скоростью к аноду будет двигаться М4.

Слайд 62

Остальные изоферменты занимают промежуточное положение.
Изоферменты ЛДГ локализованы в различных

тканях:
ЛДГ1,2 ----> мозг, аэробные ткани (миокард).
ЛДГ3 ----> лейкозные клетки.
ЛДГ4,5 ----> анэробные ткани: мышечная, скелетная.
Изоферменты появляются на различных этапах онтогенеза и реализуют программу индивидуального развития.
Изоферментный профиль меняется в процессе развития.
При патологиях имеется существенный изоферментный сдвиг.

Слайд 63

Изменение активности ферментов в онтогенезе.
Онтогенез человека развивается по определенной генетической

программе, которая записана на уровне ткани, всего организма в гипоталамусе.
1. Внутриутробный период.
Характеризуется высокой активностью ферментов синтеза белка, липидов, происходит увеличение массы организма. Плод находится в анаэробных условиях и для метаболизма характерно анаэробная направленность.
Основной источник энергии - жирные кислоты, поступающие из организма матери; ЖК также выполняют строительную функцию (фосфолипиды мембран).

Слайд 64

Глюкоза утилизируется анаэробным путем (анаэробный гликолиз), т. к. ткани плода

не способны к ГНГ, и идет на развитие ЦНС.
2. Пренатальный период.
Характеризуется изменением активности ферментов, происходит подготовка организма к пребыванию в аэробной среде. Изменяется спектр гемоглобина, уменьшается его сродство к кислороду, изменяется активность митохондриальных ферментов

Слайд 65

3. Грудной
Потребность в глюкозе резко возрастает, она начинает утилизироваться аэробно,

но примерно до двух лет основным источником энергии является все же липиды, причиной чего является соматотропин. (Гормон роста).
4. Ранний дошкольный период.
С 3-х до 5-и лет. В этот период клетки начинают питаться углеводами. Происходит стабилизация обмена и интенсивная миелизация нервных волокон.
5. Школьный и пубертантный период.
Обмен веществ модулируется под действием половых гормонов

Слайд 66

6. Зрелый.
Происходит стабилизация массы тела, репродуктивного гомеостаза. После 35-40 лет

основным источником энергии являются опять липиды, что связано с ослаблением чувствительности тканей к Гл и изменение гормонального фона: гиперстресс (увеличивается уровень гормонов) заставляет клетку работать на пределе, т. е. использовать в качестве энергии жиры.

Слайд 67

Активная регуляция ферментов возможна - на геномном уровне ( лактозный

оперон);
Регуляция конститутивными и индуцибельными ферментами. Синтез первых не зависит от индуктора, т.к. есть определенный уровень фермента, даже при отсутствии индуктора- это базовый уровень.
Индуцибельные ферменты это ферменты ЦСМ, цитохром Р-450, бета-ГОМГ-КоА-редуктаза.
Биосинтез аргиназы увеличивается при повышенном потреблении белков и ускорении ЦСМ.
Биосинтез липазы возрастает при голодании, обеспечивая мышцы, в том числе и миокард жирными кислотами.

Слайд 68

Роль ПКС в регуляции транскрипции

Слайд 69

Известны два внутриклеточных пути, через которые активированная С-киназа усиливает транскрипцию

генов. В одном, С-киназа активирует протеинкиназный каскад, приводяций к фосфорилированию митоген-активируемой протеинкиназы (МАП – киназы), которая фосфорилирует и активирует ген-регуляторный белок Elk-1.

Слайд 70

Elk-1 связан с короткой последовательностью ДНК (обозначаемой serum response element

– SRE) и ассоциирован с другим ДНК - связывающим белком (обозначаемым serum response factor – SRF).

Слайд 71

В другом пути, активация С-киназы приводит к фосфорилированию ингибиторного белка

Ik-B, что сопровождается высвобождением из комплекса ген-регуляторного белка NF – kB, который мигрирует из цитозоля в ядро и активирует транскрипцию соответствующего гена.

Слайд 72

Существует группа соединений, среди которых наиболее хорошо изучены форболовые эфиры,

которые являются мощными активаторами ПКС. Они действуют подобно ДАГ как вторичные посредники, но в отличие от естественного ДАГ, они разрушаются медленно. Постоянно активируя ПКС, эти синтетические вещества вмешиваются в нормальную регуляцию клеточного роста и деления и служат факторами, стимулирующими образование опухолей..

Слайд 73

Метаболизм ферментов
Превращение ферментов сходно с обменом других белков. Определенный уровень ферментов

в тканях поддерживается их постоянным синтезом и распадом. В результате гибели клеток ферменты попадают в крвь, где при участии протеаз или в клетках РЭС подвергаются деградации.

Слайд 74

Слайд 75

Имея высокую молекулярную массу, большая часть ферментов не экскретируется с

мочой. Ферменты экскретируемые с желчью -ЩФ, ГГТП, 5- нуклеотидаза, аминотрансферазы.

Слайд 76

Активность фермента
Активность - это изменение количества субстрата под влиянием фермента

в единицу времени. Под изменением субстрата понимают снижающееся в единицу времени количество субстрата или же увеличивающееся количество продукта.

Слайд 77

Понятие "активность фермента" по сути дела идентична понятию "скорость ферментативной"

реакции. Ферментативная активность выражается в единицах активности. В связи с существованием различных систем единиц исчисления введена интернациональная (стандартная) единица активности. Она носит символ "U" (unit-единица) и определяется как 1 мкмоль субстрата/мин. В системе СИ в качестве единицы

Слайд 78

В системе СИ в качестве единицы ферментативной активности используют

"катал" (kat). Катал определяется как 1 моль/сек.
1kat = 1 моль/сек.

Слайд 79

Размерность её слишком велика, на практике пользуются меньшими кратными значениями,

начиная с нанокатала (нкат). Это одна миллиардная катала или 10-9 кат. В сравнении с международной единицей следующее уравнение
1 U = 16,67 нкат

Слайд 80

В практике лабораторий широко пользуются понятием удельная активность. Для этого

число cтандартных единиц пересчитывают на какую-либо единицу сравнения. Это может быть мг белка в пробе или объем исследуемой биологической жидкости. Определение активности ферментов широко распространено в любой современной клинической лаборатории.

Слайд 81

При исследовании кинетики реакций используется и такое понятие как молекулярная

активность. Она показывает, сколько молекул субстрата в секунду превращаются в продукт 1 молекулой фермента и используется для сравнительной характеристики активности нескольких ферментов.

Слайд 82

Пример для вычисления активности фермента
Исходные данные:25.0 x 10-3 моль л--1

пептида-субстрата, объем реакционной смеси 2.5 мл, 0.50 µг химотрипсина[1]

Слайд 83

Изменение активности ферментов у больного ИМ в разные сроки заболевания

Слайд 84

Номенклатура и классификация ферментов
Каждый фермент получает специфический кодовый номер-шифр фермента, отражающий

его положение в классификации: первая цифра характеризует класс фермента, вторая –подкласс и третья подподкласс.

Слайд 85

Шифр КФК и ее место в классификации ферментов

Слайд 86

Каждый подподкласс представляет собой список ферментов. Порядковый номер фермента в

этом списке – четвертая цифра кода. Например- показан шифр креатинфосфокиназы – КФ.2.7.3.2. Этот фермент катализирует реакцию фосфорилирования креатина. Систематическое название фермента АТФ: креатинфосфотрансфераза. Рабочее название этого фермента креатинкиназа или креатинфофокиназа

Слайд 87

Оксидоредуктазы
Оксидоредуктазы (1.0.0.0.)
1.1.0.0. Действуют на СН-ОН группы доноров
1.1.1.0. НАД+

или НАДФ+ в качестве акцепторов 1.1.1.1. Алкогольдегидрогеназа
1.14.0.0. Действуют на парные доноры при включении в один из них кислорода
1.14.15.0. Один из доноров восстановленный железо-серный белок и включение одного атома кислорода
1.14.15.1. Цитохром Р-450
1.14.15.5. Кортикостерон 18-монооксигеназа

Слайд 88

Трансферазы
Трансферазы (2.0.0.0.)
2.1.0.0.Переносят одноуглеродные
группы
2.1.1.0. Метилтрансферазы
2.1.1.1. Никотинамид метилтрансфераза
2.1.1.45. Тимидилат

синтаза
2.3.0.0. Ацилтрансферазы
2.3.1.6. Холинацетил трансфераза

Слайд 89

Гидролазы (3.0.0.0.)
3.1.0.0.Действуют на эфирные связи 3.1.1.0.Гидролазы эфиров карбоновых кислот

3.1.1.17. Ацетилхолинэстераза
3.2.1.0. Гликозидгидролазы 3.2.1.1. a-амилаза
3.2.1.2. b-амилаза
3.4.0.0. Действуют на пептидные связи 3.4.21.0.Сериновые протеазы 3.4.21.1.Химотрипсин 3.4.21.4. Трипсин 3.4.21.5. Тромбин

Слайд 90

Лиазы(4.0.0.0)
4.1.0.0.Углерод-углерод лиазы
4.1.1.0.Карбокси лиазы
4.1.1.1. Пируватдекарбоксилаза
4.2.0.0. Углерод-кислород-лиазы
4.2.1.0. Гидролиазы
4.2.1.11. Енолаза

4.2.1.12. Фосфоглюконатдегидраза

Слайд 91

Лигазы (6.0.0.0)
6.1.0.0. Образуют С-О связи
6.1.1.0.Образуют молекулы аминоацил-тРНК

и родственные им соединения.
6.1.1.1. Тирозил-тРНК синтаза 6.5.0.0. Образуют фосфоэфирные связи 6.5.1.1. ДНК-лигаза (АТФ -зависимая) 6.5.1.2. ДНК-лигаза (НАД+-зависимая)