Значение биохимии в фармацевтической практике. Принципы структурной и функциональной организации белков. Ферменты

Июль 26, 2022

Главная
Биология
Значение биохимии в фармацевтической практике. Принципы структурной и функциональной организации белков. Ферменты

Содержание

2. Что является предметом биохимии? Молекулярный уровень процессов рождения, развития и функционирования живых организмов. Биохимия изучает структуру
3. 1.Статическая биохимия изучает химический состав живых организмов и структуру биомолекул (белков, аминокислот,нуклеиновых кислот, нуклеотидов, углеводов, липидов,
5. Обмен веществ невозможен без резкого ускорения реакций, на которых он основан, без согласования во времени и
6. Энзимология – это наука, которая изучает структуру, свойства и механизм действия ферментов. Ферменты – это биологические
10. Ферментативная реакция А В Вещество А превращается в вещество В. Вещество А в такой реакции называется
11. Ферментативная реакция протекает внутри специальной полости в ферменте. Эта полость – главный функциональный участок фермента -активный
12. Активный центр – это участок молекулы фермента, который взаимодействует с субстратом во время ферментативной реакции и
13. Согласно гипотезе Фишера субстрат взаимодействует с активным центром фермента по принципу «ключ-замок» и затем химически превращается
14. Согласно гипотезе Кошланда («индуцированного соответствия») субстрат, взаимодействуя с активным центром фермента, вызывает изменение его конформации и
15. Стадии ферментативного катализа I - сближение и ориентация субстрата относительно активного центра фермента, II - образование
16. Ферменты ускоряют реакцию за счет понижения энергии активации субстрата 1.Для взаимодействия молекул нужна энергия. Молекулы взаимодействуют
17. Ферменты имеют свойства, характерные только для биологических катализаторов: 1.Высокую эффективность действия. Ускоряют реакции в тысячи и
18. Абсолютная субстратная специфичность Активный центр фермента с абсолютной субстратной специфичностью комплементарен только одному субстрату.
19. Относительная субстратная специфичность Фермент катализирует реакции одного типа с группой сходных по структуре субстратов.
20. Стереоспецифичность Фермент проявляет абсолютную специфичность к одному из стереоизомеров субстрата.
21. Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры и рН среды
22. Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата Уравнение зависимости V от [S] называется уравнением Михаэлиса-Ментен, где Vmax-максимальная
23. Химическая структура ферментов Ферменты простые белки сложные белки (холоферменты) кофактор (небелковая часть) апофермент (белковая часть) простетическая
24. Классификация кофакторов по химической природе: производные витамина В1 – тиаминдифосфат (ТДФ); производные витамина В2 – флавинадениндинуклеотид
25. Классификация ферментов
26. Шифр фермента – четырёхзначное цифровое обозначение, где первая цифра обозначает класс фермента, вторая цифра (подкласс) уточняет
27. Аллостерический центр – это пространственно иной участок молекулы фермента, с которым взаимодействуют эффекторы (активаторы и ингибиторы).
28. Ингибирование необратимое обратимое конкурентное неконкурентное
29. Конкурентное ингибирование – обратимое снижение скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором, связывающимся с активным центром фермента и
30. Неконкурентное ингибирование – обратимое снижение максимальной скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором, связывающимся с участком фермента, отличным
31. Необратимое ингибирование наблюдают в случае образования стабильных ковалентных связей между ингибитором и ферментом. Чаще всего модификации
32. Регуляция активности ферментов 1. Аллостерическая 2. Частичный протеолиз 3. Ковалентная модификация (фосфорилирование-дефосфорилирование, метилирование, аденилирование, АДФ-рибозилирование) 4.
33. Ретроингибирование Большие количества продукта F аллостерически ингибируют активность фермента, который обычно катализирует первую стадию биохимического процесса
34. Аденилатциклазная система Передает сигнал от гормона, который не может проникнуть внутрь клетки, на внутри-клеточные ферменты. Гормон
35. Аденилатциклазная система 1.Гормон 2.Рецептор 3.G-белок 4.Аденилатциклаза
36. Фосфорилирование ферментов изменяет их активность. Одни ферменты становятся активными, а другие ферменты становятся неактивными.
37. Ковалентная модификация ферментов
38. Изоферменты Изоферменты- это разные формы одного и того же фермента, которые катализируют одну и ту же
39. Строение и распределение на электрофореграмме различных изоформ креатинкиназы
40. Ферменты, используемые в клинической диагностике
41. КК – креатинкиназа, АСТ – аспартатаминотрансфераза, ЛДГ – лактадегидогеназа.
42. Ферментные средства Пептидазы: ацидин-пепсин. 2. Протеазы: химотрипсин, химопсин. 3. Нуклеазы: рибонуклеаза, дезоксирибонуклеаза. 4. Фибринолитические ферменты: альтеплаза
44. Скачать презентацию

Слайд 2

Что является предметом биохимии?
Молекулярный уровень процессов рождения, развития и функционирования живых

организмов.
Биохимия изучает структуру молекул, вовлеченных в эти процессы, их взаимодействие и организацию во времени и пространстве.

Слайд 3

1.Статическая биохимия изучает химический состав живых организмов и структуру биомолекул (белков,

аминокислот,нуклеиновых кислот, нуклеотидов, углеводов, липидов, витаминов, гормонов и т.д.)
2.Динамическая биохимия изучает метаболизм живых организмов (химические реакции обмена веществ)
3.Функциональная биохимия изучает реакции, лежащие в основе физиологических функций организма
4.Биохимия человека (медицинская) биохимия изучает закономерности обмена веществ и их нарушения в организме человека.
Клиническая биохимия изучает диагностику биохимических нарушений.

Слайд 4

Слайд 5

Обмен веществ невозможен без резкого ускорения реакций, на которых он основан,

без согласования во времени и в пространстве множества биохимических процессов, т.е. без участия ферментов.

Слайд 6

Энзимология – это наука, которая изучает структуру, свойства и механизм действия

ферментов.
Ферменты – это биологические катализаторы белковой природы. Они синтезируются в клетках живых организмов и обеспечивают необходимые скорость и координацию биохимических реакций, которые составляют метаболизм.

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Ферментативная реакция
А В
Вещество А превращается в вещество В.
Вещество А в

такой реакции называется субстратом, вещество В - продуктом реакции.
Субстрат – вещество, на которое действует фермент.
Продукт- вещество, которое получается в результате реакции.
Субстрат обозначают S, а продукт реакции - P.
фермент (Е)
S P

Слайд 11

Ферментативная реакция протекает внутри специальной полости в ферменте. Эта полость –

главный функциональный участок фермента -активный центр, который обеспечивает присоединение субстрата к ферменту и катализ реакции.

Слайд 12

Активный центр – это участок молекулы фермента, который взаимодействует с субстратом

во время ферментативной реакции и необходимый для превращения субстрата в каталитическом процессе.
В структуре активного центра находятся 2 зоны:
1 – контактная зона связывает субстрат за счёт водородных, дипольных или неполярных взаимодействий.
2 – каталитическая зона содержит химические группы, которые участвуют в непосредственном превращении субстрата.

Активный
центр
фермента

Участок
связывания

Каталитический
участок

Слайд 13

Согласно гипотезе Фишера субстрат взаимодействует с активным центром фермента по

принципу «ключ-замок» и затем химически превращается в продукт. Активный центр рассматривается как стабильная, жёсткая структура.

Слайд 14

Согласно гипотезе Кошланда («индуцированного соответствия») субстрат, взаимодействуя с активным центром фермента,

вызывает изменение его конформации и образование комплекса фермент-субстрат. При этом молекула субстрата также меняет конформацию.

Слайд 15

Стадии ферментативного катализа
I - сближение и ориентация субстрата относительно активного центра

фермента,
II - образование комплекса фермент-субстрат (ES),
III - деформация субстрата и образование нестабильного комплекса фермент-продукт (EP),
IV - распад комплекса EP с высвобождением фермента и продукта.

Слайд 16

Ферменты ускоряют реакцию за счет понижения энергии активации субстрата
1.Для взаимодействия молекул

нужна энергия. Молекулы взаимодействуют друг с другом, если они обладают дополнительной энергией для реакции. Такое состояние молекулы называется активированным состоянием, а энергия – энергией активации.
2.За счет сближения субстратов в активном центре фермента и деформации связей для реакции нужно меньше энергии и реакция идет быстрее.

Слайд 17

Ферменты имеют свойства, характерные только для биологических катализаторов:
1.Высокую эффективность действия. Ускоряют

реакции в тысячи и миллионы раз.
2.Высокую специфичность действия. Выбирают определенный субстрат и катализируют специфическую реакцию.Благодаря действию ферментов реакции в клетке не беспорядочны, не перепутываются, а образуют строго определенные метаболические пути.
3.Способность действовать в мягких условиях
при нормальном атмосферном давлении, близким к нейтральному рН, низкой температуре – 37оС.
4.Способность к регуляции. Активность фермента может изменяться.

Слайд 18

Абсолютная субстратная специфичность
Активный центр фермента с абсолютной субстратной специфичностью комплементарен только

одному субстрату.

Слайд 19

Относительная субстратная специфичность
Фермент катализирует реакции одного типа с группой сходных по

структуре субстратов.

Слайд 20

Стереоспецифичность
Фермент проявляет абсолютную специфичность к одному из стереоизомеров субстрата.

Слайд 21

Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры и рН среды

Слайд 22

Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата
Уравнение зависимости V от [S]
называется

уравнением Михаэлиса-Ментен,
где Vmax-максимальная скорость реакции, [S] – концентрация субстрата, Km- константа Михаэлиса.

Слайд 23

Химическая структура ферментов
Ферменты
простые белки
сложные белки
(холоферменты)
кофактор
(небелковая часть)
апофермент
(белковая часть)
простетическая группа (прочно связана с

ферментом)

Кофермент (непрочно связан с ферментом)

Слайд 24

Классификация кофакторов по химической природе:
производные витамина В1 – тиаминдифосфат (ТДФ);
производные витамина

В2 – флавинадениндинуклеотид (ФАД), флавинмононуклеотид (ФМН);
3) производные витамина В3 (РР) – никотинамидадениндинуклеотид (НАД), никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ);
4) производные витамина В5 – коэнзим А;
5) производные витамина В6 – пиридоксальфосфат (ПАЛФ), пиридоксамин фосфат;
производные фолиевой кислоты – тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК);
производные витамина В12 – метилкобаламин, дезоксиаденозилкобаламин;
производные витамина Н – карбоксибиотин;
9) ионы металлов и др.

Слайд 25

Классификация ферментов

Слайд 26

Шифр фермента – четырёхзначное цифровое обозначение, где первая цифра обозначает

класс фермента, вторая цифра (подкласс) уточняет преобразуемую группировку, третья цифра (подподкласс) уточняет дополнительных участников реакции, например, донора или акцептора, четвёртая цифра обозначает порядковый номер фермента (Например, алкогольдегидрогеназа -1.1.1.1.).
Номенклатура ферментов:
согласно систематической номенклатуре название фермента включает название субстрата, тип катализируемой реакции и окончание –аза (лактатдегидрогеназа);
2) тривиальная номенклатура включает название субстрата и окончание –аза (сахараза), а также общепринятые, исторически сложившиеся названия (пепсин, химотрипсин).

Слайд 27

Аллостерический центр – это пространственно иной участок молекулы фермента, с которым

взаимодействуют эффекторы (активаторы и ингибиторы).
Эффекторы вызывают изменение конформации фермента. Активаторы увеличивают, а ингибиторы тормозят каталитическую активность фермента.

Ферменты, имеющие аллостерический центр, называются аллостерическими или регуляторными.

Активация Ингибирование

Повышение
активности

Понижение
активности

Слайд 28

Ингибирование
необратимое
обратимое
конкурентное
неконкурентное

Слайд 29

Конкурентное ингибирование – обратимое снижение скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором, связывающимся

с активным центром фермента и понижающим сродство субстрата к ферменту (увеличение Km). Ингибитор подобен по структуре субстрату и образует комплекс фермент-ингибитор. При ингибировании одновременно могут протекать реакции:

Слайд 30

Неконкурентное ингибирование – обратимое снижение максимальной скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором,

связывающимся с участком фермента, отличным от активного центра. Ингибитор не является аналогом субстрата. Он вызывает изменение конформации фермента и нарушение взаимодействия фермента с субстратом:

Слайд 31

Необратимое ингибирование наблюдают в случае образования стабильных ковалентных связей между ингибитором

и ферментом. Чаще всего модификации подвергается активный центр. Фермент теряет каталитическую функцию:

E+I EI.

Слайд 32

Регуляция активности ферментов
1. Аллостерическая
2. Частичный протеолиз
3. Ковалентная модификация (фосфорилирование-дефосфорилирование, метилирование,

аденилирование, АДФ-рибозилирование)
4. Белками-регуляторами (кальмодулин, ингибиторы протеиназ)

Слайд 33

Ретроингибирование
Большие количества продукта F аллостерически ингибируют активность фермента, который обычно катализирует

первую стадию биохимического процесса образования этого продукта:

Слайд 34

Аденилатциклазная система
Передает сигнал от гормона, который не может проникнуть внутрь клетки,

на внутри-клеточные ферменты.
Гормон (глюкагон) связывается с рецептором. Рецептор передает сигнал на G-белок.
G-белок передает сигнал ферменту аденилатциклазе. Она катализирует синтез цАМФ, который активирует фермент протеинкиназу.
Протеинкиназа фосфорилирует ферменты.

Слайд 35

Аденилатциклазная система
1.Гормон
2.Рецептор
3.G-белок
4.Аденилатциклаза

Слайд 36

Фосфорилирование ферментов изменяет их активность.
Одни ферменты становятся активными, а другие ферменты

становятся неактивными.

Слайд 37

Ковалентная модификация ферментов

Слайд 38

Изоферменты
Изоферменты- это разные формы одного и того же фермента, которые катализируют

одну и ту же реакцию, но различаются по некоторым свойствам: аминокислотной последовательности, молекулярной массе, аминокислотному составу, составу субъединиц, субстратной специфичности, электрофоретической подвижности.
Изоферменты являются продуктами экспрессии разных генов.
В разных тканях могут присутствовать разные формы изоферментов.

Строение и распределение на электрофореграмме различных изоформ лактатдегидрогеназы

Слайд 39

Строение и распределение на электрофореграмме различных изоформ креатинкиназы

Слайд 40

Ферменты, используемые в клинической диагностике

Слайд 41

КК – креатинкиназа, АСТ – аспартатаминотрансфераза, ЛДГ – лактадегидогеназа.

Слайд 42

Ферментные средства
Пептидазы: ацидин-пепсин.
2. Протеазы: химотрипсин, химопсин.
3. Нуклеазы: рибонуклеаза, дезоксирибонуклеаза.
4. Фибринолитические ферменты:

альтеплаза (актилизе), фибринолизин.
5. Гиалуронидазы: лидаза, коллагеназа.
6. Полиферментные средства: панкреатин, фестал, фобензим, панзинорм, мезим форте.
7. Другие ферментные средства: аспарагиназа, пенициллиназа, цитохром С.

Значение биохимии в фармацевтической практике. Принципы структурной и функциональной организации белков. Ферменты

Содержание

Что является предметом биохимии?Молекулярный уровень процессов рождения, развития и функционирования живых

1.Статическая биохимия изучает химический состав живых организмов и структуру биомолекул (белков,

Обмен веществ невозможен без резкого ускорения реакций, на которых он основан,

Энзимология – это наука, которая изучает структуру, свойства и механизм действия

Ферментативная реакция А ВВещество А превращается в вещество В.Вещество А в

Ферментативная реакция протекает внутри специальной полости в ферменте. Эта полость –

Активный центр – это участок молекулы фермента, который взаимодействует с субстратом

Согласно гипотезе Фишера субстрат взаимодействует с активным центром фермента по

Согласно гипотезе Кошланда («индуцированного соответствия») субстрат, взаимодействуя с активным центром фермента,

Стадии ферментативного катализаI - сближение и ориентация субстрата относительно активного центра

Ферменты ускоряют реакцию за счет понижения энергии активации субстрата1.Для взаимодействия молекул

Ферменты имеют свойства, характерные только для биологических катализаторов:1.Высокую эффективность действия. Ускоряют

Абсолютная субстратная специфичностьАктивный центр фермента с абсолютной субстратной специфичностью комплементарен только

Относительная субстратная специфичностьФермент катализирует реакции одного типа с группой сходных по

СтереоспецифичностьФермент проявляет абсолютную специфичность к одному из стереоизомеров субстрата.