Шпаргалка: Шпора к экзамену по биохимии

Шпаргалка для подготовки к экзамену по биохимии

Дата добавления на сайт: 02 марта 2024


Скачать работу 'Шпора к экзамену по биохимии':


1.Ферменты – высокоспецифичные белки, которые выполняют ф-и юиологических катализаторов (в-во, ускоряющее хим-ю р-ю, но само в ней не участвующее). Не влияют на энергетический итог. В обратимых р-ях ускоряют как прямую, так и обратную р-и. Не влияют на направленность обратимой р-и, которая опр-ся только соотношением конц-й субстратов и конечных продуктов. Не влияют на равновесие обратимой р-и, а только ускоряют ее достижение. Субстрат - в-во, хим-е превращения которого в продукт катализирует ф-т. Участок пов-ти молекулы, который непосредственно взаимодействует с молекулой субстрата, наз-ся активным центром ф-та. А.Ц. образован из остатков аминокислот, находящийся в различных уч-х полипептидной цепи, или цепей, пространственно сближенных. Образуется на уровне третичной стр-ры белка-ф-та. В его пределах различают адсорбционный уч-к (область активного центра, на котором происходит связывание молекул субстрата. Форм-ся связыванием 1-3 радикалами а.к., которые обычно расположены рядом с каталитическим центром. Ф-я-связывание молекул субстрата и передача этой молекулы каталитическому центру в наиболее удобном положении) и каталитический уч-к (область активного центра ф-та, которая непосредственно учавствует в химических преобразованиях субстрата. Формируется за счет радикалов 2-3 аминокислот, расположенных в разных частях полипептидной цепи ф-та, но пространственно сближенных за счет изгиба цепи). Апофермент-это полипептидная часть ф-та. Кофактор-это небелковый компонент, присутствие которого является существенным для энзиматической активности.
2.катализатор – в-во, которое направляет р-ю по такому обходному пути, на котором обходные барьеры ниже. Ф-ы обладают всеми св-ми обычных катализаторов. Но все ф-ы являются белками. Главные отличия: высокая эффективность действия; высокая избирательность ф-та к субстратам и к типу катализируемой р-и; высокая чувствительность ф-ов к неспецифическим физико-химическим ф-м среды, t, рН, ионной силе р-ра; высокая чувствительность к химическим реагентам; высокая и избирательная чувствительность к физико-химическим воздействиям тех или иных химических в-в, которые благодаря этому могут взаимодействовать с ф-ом, улучшая или затрудняя его работу; отличаются высокой специфичностью действия.
Механизм действия. При ферментативном энзиматическом катализе ф-т соединяется со своим субстратом, образуя нестойкий промежуточный ф-т – субстратный комплекс, который в конце р-и распадается с освобождением ф-та и продукта р-и. В процессе р-и различают следующие стадии: присоединение молекулы субстрата к ф-ту, преобразование первичного промежуточного соединения в один или несколько последовательных комплексов и протекающее в одну или несколько стадий, отделение конечных продуктов р-и от ф-та. В образовании ф-т – субстратных комплексов участвуют водородные связи, электростатические и гидрофобные взаимодействия, ковалентные и коардинационные связи.
3. АВТОНОМНАЯ САМОРЕГУЛЯЦИЯ ФЕРМЕНТАТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ
Существуют различные механизмы регуляции процессов, протекающих в организме.
3 уровня регуляции:
1) Самый молодой уровень филогенетически - НЕЙРОГУМОРАЛЬНАЯ регуляция (с участием центральной нервной системы, классических гормонов и гормонов местного действия)
2) РЕГУЛЯЦИЯ НА ГЕНЕТИЧЕСКОМ УРОВНЕ - изменение скорости биосинтеза белка.
3) Филогенетически наиболее старый уровень - АВТОНОМНАЯ САМОРЕГУЛЯЦИЯ ФЕРМЕНТОВ.
АВТОНОМНАЯ САМОРЕГУЛЯЦИЯ - это регуляция, которая происходит благодаря только самим участникам реакции, то есть за счет фермента, его субстрата (или субстратов) и/или продуктов деятельности данного фермента. Фермент не только работает, но еще и сам себя регулирует.
Механизмы автономной саморегуляции очень многочисленны, но построены на двух основных принципах.
1) Механизмы, основанные на кинетических свойствах фермента, количественно характеризуемых Км и Vmax - это механизмы КИНЕТИЧЕСКОГО ТИПА.
2) Второй принцип связан с аллостерическими свойствами фермента, то есть со способностью фермента угнетаться или активироваться под действием субстрата и/или продуктов. Это механизмы АЛЛОСТЕРИЧЕСКОГО ТИПА.
Такие аллостерические механизмы есть не у каждого фермента. Они обычно акладываются на механизмы кинетического типа и определяют особенности регуляции данного фермента.
4. ХАРАКТЕРИСТИКА КОНКУРЕНТНЫХ ИНГИБИТОРОВ
Конкурируют с субстратом за обладание активным центром фермента. По структуре они похожи на субстрат. Присоединяются к адсорбционному центру фермента: действуют на стадии I-го этапа ферментативного катализа. Поэтому конкурентные ингибиторы увеличивают Km и уменьшают сродство фермента к субстрату. Они не изменяют Vmax ферментативной реакции: при повышении концентрации субстрата действие конкурентных ингибиторов можно преодолеть - молекулы конкурентного ингибитора постепенно вытесняются субстратом с активного центра фермента.
ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОНКУРЕНТНЫХ (АЛЛОСТЕРИЧЕСКИХ) ИНГИБИТОРОВ
Связываются с аллостерическим центром фермента. Происходят изменения конформации аллостерического центра, а затем, через всю молекулу, они передаются на каталитический центр. Изменение конформации каталитического центра вызывает снижение активности фермента. Поэтому неконкурентные ингибиторы уменьшают Vmax - снижают скорость протекания II-го этапа ферментативного катализа. Не влияют на Km и не изменяют сродство фермента к субстрату.
Измеряя скорость реакции при разных концентрациях субстрата в присутствии и в отсутствие ингибитора, можно не только распознать тип ингибирования, но и по степени изменения Км или Vmax количественно оценить степень сродства данного ингибитора к ферменту.
5. КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ
I класс - ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ.
К данному классу относятся ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции. При окислении может происходить либо отнятие водорода от окисляемого вещества, либо присоединение кислорода к окисляемому веществу. В зависимости от способа окисления различают следующие подклассы оксидоредуктаз:
1) ДЕГИДРОГЕНАЗЫ. Катализируют реакции, при которых происходит отнятие водорода от окисляемого вещества.
2) ОКСИГЕНАЗЫ. Ферменты этого подкласса катализируют включение кислорода в окисляемое вещество.
a) Монооксигеназы - включают один атом кислорода в окисляемое вещество.
б)Диоксигеназы - включают 2 атома кислорода в окисляемое вещество. Часто это сопровождается разрывом циклической структуры. По месту разрыва связи (на рисунке обозначено стрелкой) присоединяются атомы кислорода.
II класс - ТРАНСФЕРАЗЫ
ктализируют реакции переноса химических групп с молекулы одного вещества на молекулу другого вещества.
III класс - ГИДРОЛАЗЫ
Катализируют реакции разрушения химических связей с участием воды.
IV класс - ЛИАЗЫ
Катализируют реакции разрушения химических связей без участия воды.
V класс - ИЗОМЕРАЗЫ
Катализируют реакции изомерных превращений.
VI класс - ЛИГАЗЫ (СИНТАЗЫ, СИНТЕТАЗЫ)
Катализируют реакции синтеза.
Одна и та же химическая реакция в организме может катализироваться разными белками-ферментами. В таком случае они называются изоферментами - это разные молекулярные формы одного и того же фермента. Они могут отличаться обычно очень незначительно. Например, в молекуле один или несколько аминокислотных остатков могут быть заменены другими. Но этого достаточно, чтобы возникли различия в значениях ИЭТ, оптимальном значении рН для действия фермента (рН-оптимум), и в субстратной специфичности, и в величинах Vmax и Km. Называют такие ферменты, как правило, одинаково, но добавляют к названию номер или иное дополнение (для идентификации). И в этом случае, если определять кинетику ферментативных реакций изоферментов, то кривые будут отличаться друг от друга. Если ферменты находятся в клетках разного типа, то изоферменты будут определять специфику метаболизма своих клеток.
Но если изоферменты находятся в одной клетке, то их кинетические кривые будут сливаться в одну общую кривую, которая имеет двухступенчатую форму. Такая система регуляции работает при разных концентрациях субстрата, которые изменяются в очень широких пределах. Наличие двух изоферментов позволяет успешно превращать субстрат и при малых, и при больших концентрациях субстрата.
6.СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА БЕЛКОВ.
БЕЛКИ или ПРОТЕИНЫ - это высокомолекулярные азотсодержащие органические вещества, линейные гетерополимеры, структурным компонентом которых являются аминокислоты, связанные пептидными связями. Кроме понятия «белок», в химии встречается термины «ПЕПТИД» и «ПОЛИПЕПТИД». Пептидом обычно называют олигомер, состоящий не более чем из 10 аминокислот. Но встречаются и молекулы, содержащие от 10 до 100 аминокислот – они относятся к группе небольших ПОЛИПЕПТИДОВ, крупные же полипептиды могут содержать и более 100 аминокислот. Столько же аминокислот могут содержать и некоторые небольшие белки. Поэтому граница по количеству аминокислотных остатков, а, стало быть, и по молекулярной массе, между белками и полипептидами, весьма условна.
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БЕЛКОВОЙ МОЛЕКУЛЫ
В основе каждого белка лежит полипептидная цепь. Она не просто вытянута в пространстве, а организована в трехмерную структуру. Поэтому существует понятие о 4-х уровнях пространственной организации белка, а именно - первичной, вторичной, третичной и четвертичной структурах белковых молекул.
Первичная структура белка - последовательность аминокислотных фрагментов, прочно (и в течение всего периода существования белка) соединенных пептидными связями. Существует период полужизни белковых молекул - для большинства белков около 2-х недель. Если произошел разрыв хотя бы одной пептидной связи, то образуется уже другой белок.
Вторичная структура - это пространственная организация стержня полипептидной цепи. Существуют 3 главнейших типа вторичной структуры:
1) Альфа-спираль - имеет определенные характеристики: ширину, расстояние между двумя витками спирали. Для белков характерна правозакрученная спираль. В этой спирали на 10 витков приходится 36 аминокислотных остатков. У всех пептидов, уложенных в такую спираль, эта спираль абсолютно одинакова. Фиксируется альфа-спираль с помощью водородных связей между NH-группами одного витка спирали и С=О группами соседнего витка. Эти водородные связи расположены параллельно оси спирали и многократно повторяются, поэтому прочно удерживают спиралеобразную структуру. Более того, удерживают в несколько напряженном состоянии (как сжатую пружину).
Бета-складчатая структура - или структура складчатого листа. Фиксируется также водородными связями между С=О и NH-группами. Фиксирует два участка полипептидной цепи. Эти цепи могут быть параллельны или антипараллельны. Если такие связи образуются в пределах одного пептида, то они всегда антипараллельны, а если между разными полипептидами, то параллельны.
Нерегулярная структура - тип вторичной структуры, в котором расположение различных участков полипептидной цепи относительно друг друга не имеет регулярного (постоянного) характера, поэтому нерегулярные структуры могут иметь различную конформацию.
ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА
Это трехмерная архитектура полипептидной цепи – особое взаимное расположение в пространстве спиралеобразных, складчатых и нерегулярных участков полипептидной цепи. У разных белков третичной структуры различна. В формировании третичной структуры участвуют дисульфидные связи и все слабые типы связей.
Выделяют два общих типа третичной структуры:
1) В фибриллярных белках (например, коллаген, эластин) молекулы которых имеют вытянутую форму и обычно формируют волокнистые структуры тканей, третичная структура представлена либо тройной альфа-спиралью (например, в коллагене), либо бета-складчатыми структурами.
2) В глобулярных белках, молекулы которых имеют форму шара или эллипса (латинское название: GLOBULA - шар), встречается сочетание всех трех типов структур: всегда есть нерегулярные участки, есть бета-складчатые структуры и альфа-спирали.
Обычно в глобулярных белках гидрофобные участки молекулы находятся в глубине молекулы. Соединяясь между собой, гидрофобные радикалы образуют гидрофобные кластеры (центры). Формирование гидрофобного кластера вынуждает молекулу соответствующим образом изгибаться в пространстве. Обычно в молекуле глобулярного белка бывает несколько гидрофобных кластеров в глубине молекулы. Это является проявлением двойственности свойств белковой молекулы: на поверхности молекулы - гидрофильные группировки, поэтому молекула в целом - гидрофильная, а в глубине молекулы - спрятаны гидрофобные радикалы.
ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА
Встречается не у всех белков, а только у тех, которые состоят из двух или более полипептидных цепей. Каждая такая цепь называется СУБЪЕДИНИЦЕЙ данной молекулы (или ПРОТОМЕРОМ). Поэтому белки, обладающие четвертичной структурой, называют ОЛИГОМЕРНЫМИ белками. В состав белковой молекулы могут входить одинаковые или разные субъединицы. Например, молекула гемоглобина «А» состоит из двух субъединиц одного типа и двух субъединиц другого типа, то есть является тетрамером. Фиксируются четвертичные структуры белков всеми типами слабых связей, а иногда еще и дисульфидными связями.
НАТИВНОСТЬ - это уникальный комплекс физических, физико-химических, химических и биологических свойств белковой молекулы, который принадлежит ей, когда молекула белка находится в естественном, природном (нативном) состоянии.
Например: белок хрусталика глаза - кристаллин - обладает высокой прозрачностью только в нативном состоянии).
7.ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА
Первичная структура белка - последовательность аминокислотных фрагментов, прочно (и в течение всего периода существования белка) соединенных пептидными связями. Существует период полужизни белковых молекул - для большинства белков около 2-х недель. Если произошел разрыв хотя бы одной пептидной связи, то образуется уже другой белок.
Вторичная структура - это пространственная организация стержня полипептидной цепи. Существуют 3 главнейших типа вторичной структуры:
1) Альфа-спираль - имеет определенные характеристики: ширину, расстояние между двумя витками спирали. Для белков характерна правозакрученная спираль. В этой спирали на 10 витков приходится 36 аминокислотных остатков. У всех пептидов, уложенных в такую спираль, эта спираль абсолютно одинакова. Фиксируется альфа-спираль с помощью водородных связей между NH-группами одного витка спирали и С=О группами соседнего витка. Эти водородные связи расположены параллельно оси спирали и многократно повторяются, поэтому прочно удерживают спиралеобразную структуру. Более того, удерживают в несколько напряженном состоянии (как сжатую пружину).
Бета-складчатая структура - или структура складчатого листа. Фиксируется также водородными связями между С=О и NH-группами. Фиксирует два участка полипептидной цепи. Эти цепи могут быть параллельны или антипараллельны. Если такие связи образуются в пределах одного пептида, то они всегда антипараллельны, а если между разными полипептидами, то параллельны.
Нерегулярная структура - тип вторичной структуры, в котором расположение различных участков полипептидной цепи относительно друг друга не имеет регулярного (постоянного) характера, поэтому нерегулярные структуры могут иметь различную конформацию.
8.ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА
Это трехмерная архитектура полипептидной цепи – особое взаимное расположение в пространстве спиралеобразных, складчатых и нерегулярных участков полипептидной цепи. У разных белков третичной структуры различна. В формировании третичной структуры участвуют дисульфидные связи и все слабые типы связей.
Выделяют два общих типа третичной структуры:
1) В фибриллярных белках (например, коллаген, эластин) молекулы которых имеют вытянутую форму и обычно формируют волокнистые структуры тканей, третичная структура представлена либо тройной альфа-спиралью (например, в коллагене), либо бета-складчатыми структурами.
2) В глобулярных белках, молекулы которых имеют форму шара или эллипса (латинское название: GLOBULA - шар), встречается сочетание всех трех типов структур: всегда есть нерегулярные участки, есть бета-складчатые структуры и альфа-спирали.
Обычно в глобулярных белках гидрофобные участки молекулы находятся в глубине молекулы. Соединяясь между собой, гидрофобные радикалы образуют гидрофобные кластеры (центры). Формирование гидрофобного кластера вынуждает молекулу соответствующим образом изгибаться в пространстве. Обычно в молекуле глобулярного белка бывает несколько гидрофобных кластеров в глубине молекулы. Это является проявлением двойственности свойств белковой молекулы: на поверхности молекулы - гидрофильные группировки, поэтому молекула в целом - гидрофильная, а в глубине молекулы - спрятаны гидрофобные радикалы.
ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА
Встречается не у всех белков, а только у тех, которые состоят из двух или более полипептидных цепей. Каждая такая цепь называется СУБЪЕДИНИЦЕЙ данной молекулы (или ПРОТОМЕРОМ). Поэтому белки, обладающие четвертичной структурой, называют ОЛИГОМЕРНЫМИ белками. В состав белковой молекулы могут входить одинаковые или разные субъединицы. Например, молекула гемоглобина «А» состоит из двух субъединиц одного типа и двух субъединиц другого типа, то есть является тетрамером. Фиксируются четвертичные структуры белков всеми типами слабых связей, а иногда еще и дисульфидными связями.
9. ДЕНАТУРАЦИЯ
Для обозначения процесса, при котором нативные свойства белка теряются, используют термин ДЕНАТУРАЦИЯ.
ДЕНАТУРАЦИЯ - это лишение белка его природных, нативных свойств, сопровождающееся разрушением четвертичной (если она была), третичной, а иногда и вторичной структуры белковой молекулы, которое возникает при разрушении дисульфидных и слабых типов связей, участвующих в образовании этих структур. Первичная структура при этом сохраняется, потому что она сформирована прочными ковалентными связями. Разрушение первичной структуры может произойти только в результате гидролиза белковой молекулы длительным кипячением в растворе кислоты или щелочи.
ФАКТОРЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ДЕНАТУРАЦИЮ БЕЛКОВ
Факторы, которые вызывают денатурацию белков, можно разделить на физические и химические.
Физические факторы
1. Высокие температуры. Для разных белков характерна различная чувствительность к тепловому воздействию. Часть белков подвергается денатурации уже при 40-500С. Такие белки называют термолабильными. Другие белки денатурируют при гораздо более высоких температурах, они являются термостабильными.
2. Ультрафиолетовое облучение
3. Рентгеновское и радиоактивное облучение
4. Ультразвук
5. Механическое воздействие (например, вибрация).
Химические факторы
1. Концентрированные кислоты и щелочи. Например, трихлоруксусная кислота (органическая), азотная кислота (неорганическая).
2. Соли тяжелых металлов (например, CuSO4).
3. Органические растворители (этиловый спирт, ацетон)
4. Растительные алкалоиды.
5. Мочевина в высоких концентрациях
Обратимость...

Похожие материалы:

Шпаргалка: Шпора к экзамену по инфекционным болезням

Шпаргалка: Акушерство. Шпора к экзамену

Шпаргалка: Шпора к экзамену по ОЗЗ 2

Шпаргалка: Шпора к экзамену по детской стоматологии

Шпаргалка: Шпора к экзамену по медицине экстремальных ситуаций