Тема 1.7. Регуляция активности ферментов. Медицинская энзимология

Цель занятия. Рассмотреть механизмы регуляции активности ферментов, уметь дать характеристику основным типам ингибирования. Получить представление о значении ферментов в регуляции обмена веществ, изменении их активности при заболеваниях. Знать основные направления использования ферментов при лечении и диагностике заболеваний. Изучить влияние ингибиторов и активаторов на активность α-амилазы слюны.

Исходный уровень. Структура, механизм действия и свойства ферментов. Строение и функции аллостерических ферментов.

Повторить. Денатурация белков. Кооперативные эффекты.

Содержание теоретического материала. 1. Активаторы и ингибиторы ферментов. Типы ингибирования в живой клетке. Конкурентное и неконкурентное ингибирование: определение и примеры. Охарактеризовать графики Лайнуивера – Берка для конкурентного и неконкурентного ингибирования. Применение ингибиторов в качестве лекарств. 2. Типы регуляция активности ферментов: частичный протеолиз, фосфорилирование-дефос-форилирование, отщепление-присоединение белков-ингибиторов, аллостерические механизмы. 3. Изоферменты: определение, характеристика. Диагностическое значение определения изоферментов в сыворотке крови (на примере ЛДГ). 4. Энзимодиагностика, энзимотерапия, наследственные энзимопатии. 5. Ферменты и обмен веществ. Физиологическое значение регуляции действия ферментов.

Для усвоения материала темы следует обратить внимание на то, что:

1) Действие ферментов можно полностью или частично подавить (ингибировать) определенными химическими веществами (ингибиторами).

2) В основе деления действия ингибиторов на обратимое и необратимое лежит прочность соединения их с ферментом.

3) Обратимое ингибирование может быть конкурентным, если ингибитор является аналогом субстрата и обратимо связывается в активном центре фермента. Его действие можно ослабить или полностью устранить, повысив концентрацию субстрата.

4) В основе действия многих лекарственных препаратов и токсических веществ лежит ингибирование активности ферментов.

5) Регуляция активности ферментов происходит путем изменения конформации молекул фермента, т.е. обусловлена их конформационной лабильностью.

6) Аллостерические ферменты могут участвовать в регуляции по принципу обратной отрицательной связи, которая регулирует поток веществ через метаболический путь.

7)Ферменты, регулирующие скорость метаболических путей, действуют на ранних стадиях метаболических путей; в местах ключевых разветвлений метаболических путей и катализируют необратимые реакции (либо реакции, протекающие наиболее медленно).

8) Количество фермента в клетке определяется соотношением скоростей его синтеза и распада.

9) Нарушение синтеза фермента может привести к болезням – энзимопатиям (дисахаридозы, гликогенозы, агликогенозы). При этом недостаток одного фермента в метаболическом пути может привести к нарушению образования конечного продукта и, следовательно, к целой серии в нарушении обмена веществ.

10) В основе энзимодиагностики лежат особенности состава и распределения белков – ферментов в организме человека: состав белков и их тканевое распределение у взрослого человека в основном постоянны и могут изменяться при болезнях.

Вопросы и упражнения для самоподготовки и контроля усвоения темы

1. Что такое ингибиторы ферментов? Назовите виды ингибирования ферментов.

2. С чем может быть связано изменение активности ферментов?

3. Что такое ретроингибирование?

4. Охарактеризуйте типы ингибирования ферментов: конкурентный и неконкурентный. На чем основано деление ингибиторов.

5. Охарактеризуйте графики Лайнуивера – Берка для конкурентного и неконкурентного ингибирования. Обозначьте отрезки, отсекаемые прямыми линиями на осях Х и Y.

6. Перечислите свойства, характерные для конкурентных и неконкурентных ингибиторов.

7. Вспомните, какие ферменты называют регуляторными? Как их иначе называют? Каковы особенности их строения? В каком месте биохимического процесса они обычно расположены?

8. Какие из перечисленных веществ могут быть ингибиторами ферментов: 1) коферменты; 2) субстраты; 3) продукты реакции;.4) структурные аналоги субстратов (антиметаболиты); 5) конечные продукты метаболических путей?

9. При каком виде ингибирования активность фермента восстанавливается при добавлении избытка субстрата?

10. Выберите вещества, играющие роль аллостерических активаторов: 1) субстраты; 2) гормоны; 3) витамины; 4) конечные продукты метаболических путей; 5) ионы.

11. Что такое активаторы ферментов? Каков механизм их действия? Приведите примеры (не менее 4).

12. Как называются регуляторные ферменты, для которых молекула субстрата является не только субстратом, но и аллостерическим модулятором: 1) гетеротропные; 2) гомотропные; 3) гомогетеротропные?

13. Для какого вида ингибирования характерно уменьшение V_мах при неизменной величине К_м?

14. К какому виду регуляции активности фермента липазы относится следующий механизм: Липаза + АТФ → Липаза – фосфат + АДФ?

15. Что понимают под энзимопатологией? Назовите не менее четырех типов энзимопатий, охарактеризуйте их.

16. Что понимают под энзимодиагностикой? На чем она основана? В каких объектах определяют активность ферментов с целью диагностики заболевания?

17. Опишите не менее трех типов изменения ферментативной активности в сыворотке крови при патологических состояниях. Что такое изоферментный спектр?

18. Назовите ферменты, активность которых увеличивается в сыворотке крови при рахите, поражении поджелудочной железы, инфаркте миокарда, печени, заболеваниях скелетных мышц.

19. Что такое энзимотерапия? Назовите не менее четырех типов препаратов, используемых для энзимотерапии.

20. Изучите содержание лабораторной работы «Влияние ингибиторов и активаторов на активность альфа-амилазы слюны» и подготовтесь к ее выполнению на лабораторном занятии.

Литература для самоподготовки.  Лекционный материал; (1) - С. 86-88, 92-100; (2) - С. 126-129, 145-157, 163-168; (3) - С. 49-58; (4) - С.88-90, 98-100.

Тема 1.8. Биохимия белков и ферментов (контрольно – итоговое занятие №1)

Цель занятия. Контроль усвоения материала по разделу № 1 «Биохимия белков и ферментов»

Вопросы к контрольно-итоговому занятию № 1.

1. См. вопросы к темам 1.2 – 1.7.

2. Белки - важнейшие компоненты организма: функции, классификация, форма и размеры белковых молекул; молекулярная масса, физико-химические свойства.

3. Первичная структура белков; её роль. Наследственные и приобретенные протеинопатии. Полиморфизм белков.

4. Конформация белковых молекул (вторичная и третичная структуры). Типы внутримолекулярных связей в белках. Нативная структура и денатурация белков. Структура белков и функция.

5. Четвертичная структура белков. Кооперативные изменения конформации протомеров (гемоглобин в сравнении с миоглобином, другие примеры), Способность белков к специфическим взаимодействиям. Самосборка многомолекулярных белковых структур.

6. Схема и методы выделения индивидуальных белков и характеристика гомогенности выделенного белка. Количественное определение белков.

7. История открытия и изучения ферментов. Особенности биокатализаторов. Специфичность действия ферментов. Особенности выделения ферментов. Классификация и номенклатура ферментов.

8. Структурная и функциональная организация ферментов. Активный и аллостерический центры. Изоферменты. Механизмы и стадии ферментатив­ного катализа. Единицы измерения активности ферментов,

9. Зависимость скорости ферментативных реакций от концентрации субстрата, фермента, температуры и рН среды.

10. Активаторы и ингибиторы ферментов. Применение ингибиторов в качестве лекарств. Антиметаболиты. Энзимодиагностика, энзимотерапия, наследственные энзимопатии.

11. Регуляция действия ферментов: аллостерические механизмы, химическая модификация, по принципу обратной связи, понятие о проферментах. Примеры метаболических путей, регулируемых этими механизмами. Физиологическое значение регуляции действия ферментов.

12. Цветные реакции на белки и отдельные аминокислоты (принципы реакций).

13. Реакции осаждения белков. Значение реакций осаждения белков для медицины.

14. Впишите в верхнюю строку таблицы соответствующие свойствам ферментов и неорганических катализаторов буквенные обозначения: а) присущи и ферментам и неорганическим катализаторам, б) обусловлены белковой природой, в) характерны только для биокатализаторов.

?	?	?
1.Подчинение закону действующих масс	1.Высокая молекулярная масса	1. Воздействие факторов на скорость реакции
2. Не сдвигают подвижного равновесия	2. Перемещение в электрическом поле	2 Высокая специфичность
3. Влияют только на скорость химических реакций	3. Термолабильность	3.Регулируемость количества и активности
4. Выход из реакции в неизменном виде	4.Высаливание
	5. Денатурация
	6. Расщепление протеолитическими ферментами

Литература для самоподготовки. См. литературу к темам №№ 1.1 – 1.7.

РАЗДЕЛ № 2

Дата добавления: 2015-07-25