ФМН – флавинмононуклеотид

5) HS – коэнзим А (HS – КоА)

У ОКФ роль активного центра выполняет часть белковой молекулы. Это уникальное сочетание определенных аминокислот. Активный центр возникает в тот момент, когда белок-фермент приобретает определенную специфическую 3-ю структуру. Чаще в активный центр входят аминокислоты: сер, гис, асп, глу, арг, цис, тир, три. Они располагаются в разных точках полипептидной цепи и оказываются поблизости (в одной области) при складывании цепи.

Кроме активного центра у ферментов различают ещё 2 центра: субстратный и аллостерический.

Субстратный центр – участок молекулы фермента, ответственный за присоединение субстрата. Здесь аминокислоты: лиз, глу, цис.

Аллостерический центр – участок молекулы фермента, при присоединении к которому низкомолекулярного вещества изменяется 3-я структура. А, следовательно – каталитическая активность фермента.

2-й вопрос.

Ферменты – биокатализаторы, по ряду признаков отличаются от неорганических катализаторов, хотя они, как и неорганические катализаторы, не вызывают новых реакций, а лишь ускоряют существующие.

1. Интенсивность действия. Ферменты в отличие от неорганических катализаторов работают очень интенсивно.

Пример: а) кислотный гидролиз белка идет при t ^о 100^оС за несколько часов;

б) ферментативный гидролиз белка идет при t ^о 40^о за несколько минут;

а) кислотный гидролиз крахмала проходит при t^о 100^о за несколько часов;

б) ферментативный гидролиз крахмала проходит при t^о 40^о за несколько секунд.

2. Ферменты обладают специфичностью действия. Каждый фермент ускоряет одну реакцию или реакции одного типа.

Пример: каталаза – только распад Н₂О₂; амилаза – гидролиз крахмала; дегидрогеназа – реакции окисления, т.е. отделения Н₂.

3. Ферменты работают в мягких условиях (низкая температура, нормальное давление, невысокое значение pH-среды). В этом правиле есть и исключения. Каталаза работает при температуре от 0°С до 10°С, а миокиназа – до 100°С. Пепсин работает при pH среды от 1,5 до 2, а аргиназа – до 9,9.

4. На активность ферментов влияют активаторы и ингибиторы. Например, NaCl активирует фермент амилазу:

NaCl		амилаза	гидролизует	крахмал
ингибитор
HCl		пепсин	гидролизует	белок
желчь		липаза	гидролизует	жир

5. Все процессы ферментативного катализатора представляют собой серию превращений, многоступенчатый процесс. Жесткая запрограммированность этапов действия – вот что отличает биокатализаторы от неорганических катализаторов.

3-й вопрос.

Ферменты, переваривающие белок пищи, – протеолитические: пепсин, трипсин, химотрипсин. Они вырабатываются в неактивной форме – проферменты (зимогены). Затем при определенных условиях превращаются в активные. Поэтому вырабатывающие их ткани не подвергаются самоперевариванию.

Н+ (НCl)

Пепсиноген пепсин + полипептид

М = 42 000 (в полости М = 35 000 М = 7 000

(в стенке желудка) желудка) (он блокировал акт.центр)

энтерокиназа

трипсиноген трипсин + гексапептид

(в поджелудочной (в тонком изменение (вал, 4асп, лиз)

железе) кишечнике) 3-й стр-ры

трипсин

химотрипсиноген химотрипсин

(в тонком кишечнике)

			NH2		COOH

Эти ферменты обладают специфичностью действия (выборочный, селективный характер действия). Они ускоряют гидролиз пептидных связей в молекуле белка между определенными аминокислотами:

Пепсин трипсин химотрипсин

-фен – лей - - арг – лиз - - фен – тир – три –

У растений фермент папаин гидролизует связи, образованные аминокислотами: арг, лиз, фен.

4-й вопрос.

Из известных более 2500 ферментов каждый имеет свое название.

1. Тривиальная номенклатура. Имена ферментам давали по случайным признакам. Например, «пепсин» – «разжижаю», «трипсин» – «перевариваю».

2. Рациональная номенклатура. Названия ферментам стали давать по названию субстрата действия данного фермента с добавлением окончанием «-аза». Например, сахароза (субстрат) – сахараза (фермент), лактоза – лактаза, крахмал – амилаза.

3. Систематическая номенклатура.Название ферменту давали по типу катализируемой реакции.

а) Дегидрогеназа – фермент, отделяющий водород, то есть происходит окисление.

		COOH		COOH
		|		|
		CH2		CH
		|		||
		CH2		CH
		|		|
		COOH		COOH
	янтарная кислота (сукцин)	фумаровая кислота (фумарат)

б) Декарбоксилаза – фермент, отделяющий карбоксильную группу.

									O
	CH3	—	C	—	COOH				||
			||				CH3	—	C
			O						|
									H
	ПВК (пируват)		альдегид уксусной кислоты

4. Научная номенклатура.Она была принята в 1961 году на пятом Международном биохимическом конгрессе. То есть в названии фермента указывается субстрат, акцептор и тип катализируемой реакции. Например, α-аланин-α-кетоглутарат-аминотрансфераза:

					COOH					COOH
					|					|
	COOH				αC = O		COOH			CH — NH2
	|				|	аминотрансфераза	|			|
	αCH	—	NH2	+	CH2		C	O	+	CH2
	|				|		|			|
	βCH3				CH2		CH3			CH2
					|					|
					COOH					COOH
	α-аланин			α-кетоглутарат		ПВК			глутаминовая к-та

На этом же конгрессе была принята классификация ферментов, согласно которой все ферменты делят на шесть классов. Составлен общий список известных ферментов. Каждому ферменту в этом списке дан индивидуальный номер (шифр). Примеры: уреаза – 3.5.1.5; лактатдегидрогеназа – 1.1.1.27.

Оксидоредуктазы.

Ферменты этого класса катализируют реакции окисления-восстановления, участвуют в биологическом окислении (тканевом дыхании). Окисление (дегидрирование) – процесс отнятия атомов Н (Н⁺е^-) от субстрата. Восстановление – процесс присоединения атомов Н (Н⁺е^-) к акцептору.

Оксидоредуктазы образуют системы (цепи) дыхательных ферментов, в которых осуществляется многоступенчатый перенос атомов Н (или Н⁺, е^-) от субстрата к акцептору. Конечным акцептором Н в клетках как правило является О₂, в результате образуется Н₂О.

В природных объектах обнаружено более 500 оксидоредуктаз. Это Д.К.Ф. Они отличаются коферментом и апоферментом. К ним относятся: дегидрогеназы, флавопротеины, цитохромы, пероксидаза, каталаза.

а) Дегидрогеназы – Д.К.Ф. Кофермент НАД или НАДФ. Это первичные дегидрогеназы – осуществляют отнятие Н от окисляемого субстрата

	CH3	—	CH	—	COOH		CH3	—	C	—	COOH
			|						||
			OH						O
	молочная кислота		ПВК

б) Флавиновые ферменты – Д.К.Ф. Их кофермент – рибофлавин – ФАД, ФМН (Вит.В₂). Их функция – перенос Н от восстановленных форм дегидрогеназ (НАД^.Н_{2 и} НАДФ^.Н₂₎ к цитохромам, т.е. они – вторичные дегидрогеназы.

В) Цитохромы – Д.К.Ф. Их коферменты – гем (Fe+2). Их несколько типов, отличаются апоферментом. Сейчас известно несколько десятков цитохромов, их обозначают латинскими буквами: а₁, а₂, а₃, b₁, b₂, b₃, c, d…

Цитохромы способны переносить только е^-, снятые с Н от флавопротеинов. Они переносят е^- на О и его ионизируют, последний, соединяясь с Н⁺, образует Н₂О. Из всех цитохромов только а₃ передает е^-на О₂. Он называется цитохромоксидаза (он в геме кроме Fe²⁺ содержит также Cu²⁺).

Г) Пероксидазы (каталаза) – Д.К.Ф. Кофермент – гем (Fe³⁺).Отличаются апоферментом. Различие в функциях пероксидазы и каталазы объясняется разницей белковой части. Субстрат их действия – пероксид водорода:

пероксидаза

Н₂О₂ 2 Н₂О + О

каталаза

2 Н₂О₂ 2 Н₂О + О₂

Каталаза и пероксидаза содержатся в тканях животных, в молоке, крови, много в растениях.

2. Трансферазы.Ускоряют перенос групп атомов от одной молекулы к другой. В зависимости от того, какую группу они переносят, различают: аминотрансферазы, фосфотрансферазы, метилтрансферазы, ацилтрансферазы, гликозилтрансферазы.

а) Аминотрансфераза

COOH

COOH

COOH

|

COOH

|

|

C

O

аминотрансфераза

|

CH

—

NH2

CH

—

NH2

+

|

C

O

+

|

|

CH2

|

CH2

CH3

|

CH3

|

COOH

COOH

аланин

щавелево-

ПВК

аспарагиновая кислота

уксусная кислота

фосфотрансфераза

б) АТФ + глюкоза АДФ + глюкозо-6-фосфат

(гексокиназа)

- n АДФ

Метилтрансферазы – переносят -СН₃; ацилтрансферазы – ацильные остатки жирных кислот; гликозилтрансферазы – гликозильные остатки при синтезе олиго- и полисахаридов.

3. Гидролазы.Ферменты ускоряют реакции гидролиза, то есть распад веществ (кроме С-С- связей) при участии воды. Сюда относятся: эстеразы, глюкозидазы, пептидазы, амидазы, фосфатазы.

а) Гидролиз жира

O

CH2

—

O

—

C

—

R1

CH2

—

OH

|

O

липаза

|

CH

—

O

—

C

—

R2

+

H2O

CH

—

OH

+

3R

—

COOH

|

O

|

CH2

—

O

—

C

—

R3

CH2

—

OH

жир

глицерин

жирная к-та

б) Гидролиз углеводов

			амилаза
	…	+	H2O		n
крахмал						α-глюкоза

в) Гидролиз белка

O

H

O

H

||

|

||

|

пепсин, трипсин, химотрипсин

NH2

—

CH

—

C

—

N

—

CH

—

C

—

N

—

CH

—

COOH

+

H2O

n+2

NH2

—

CH

—

COOH

|

|

|

|

R

R

n

R

R

4. Лиазы.Ферменты этого класса ускоряют реакции распада по связям С–С; С–N; С–О без участия воды.

а) декарбоксилазы аминокислот:

СН₃-СН-СООН СН₃-СН₂-NН₂ + СО₂

| этиламин

NH₂ ала

б) декарбоксилазы кетокислот:

СН₃-С-СООН СН₃-С=О + СО₂

|| уксусный \

О ПВК альдегид Н

в) альдолаза

CH2—O—P

P

фосфодиоксиацетон

|

|

(ФДОА)

HO

—

C

O

O

OH

|

|

||

|

HO

—

C

—

H

C

—

C

—

CH2

|

H

—

C

—

OH

CH2

—

CH

—

C

—

H

|

|

|

||

H

—

C

O

OH

O

|

|

(3-ФГА)

CH2—O—P

P

3-фосфоглицериновый альдегид

фруктозо-1,6-дифосфат

г) аспартат-аммиак-лиаза

СООН СООН

| |

CH-NH₂ CH + NH₃

| ||

CH₂ CH

| |

COOH COOH

Аспарагиновая к-та фумарат

5. Изомеразы. Ускоряют структурные изменения в пределах одной молекулы.

глюкозо-6-фосфат		фруктозо-6-фосфат

 

2) Лигазы (синтетазы).Ускоряют реакции синтеза веществ за счёт энергии АТФ.

а) Синтез аспарагина (амида аспарагиновой кислоты)

NH2

—

CH

—

COOH

NH2

—

CH

—

COOH

|

АТФ

|

CH2

+

NH3

синтетаза

CH2

|

-АДФ -Ф(н)

|

OH

—

C

=

O

NH2

—

C

=

O

аспарагиновая кислота

аспарагин

 

б) Синтез глутамина (амида глутаминовой кислоты)

NH2

—

CH

—

COOH

NH2

—

CH

—

COOH

|

|

(CH2)2

+

NH3

(CH2)2

|

|

OH

—

C

=

O

NH2

—

C

=

O

глутаминовая кислота

глутамин

 

 

Лекция 7 «Гормоны»

План:

1. Общее представление о гормонах как регуляторах биохимических процессов, образующихся в железах внутренней секреции. Химическая природа гормонов. Гормоны-белки, гормоны-производные аминокислот, стероидные гормоны.

2. Функции важнейших гормонов в организме. Влияние гормонов на биохимические процессы: на изменение активности ферментов, регуляцию белкового синтеза, на проницаемость клеточных мембран. Изменение секреции при мышечной деятельности.

3. Биохимическая сущность антагонизма и синергизма действия гормонов. Гормональные ансамбли, их биологическая роль.

 

ВОПРОС 1. Гормоны – специфические физиологически активные вещества, вырабатываемые специальными эндокринными органами или тканями, секретируемые в кровь или лимфы и действующие на строение и функции организма вне места своего образования. Гормоны участвуют в регуляции функций организма как единого целого.

Термин «гормон» (от греческого побуждаю, привожу в движение) был предложен У.Бейлиссом и Э Старлингом в 1905 г. Несмотря на разную химическую природу, гормоны имеют общие биологические признаки:

· Дистантность действия – гормоны регулируют обмен и функции эффекторных клеток на расстоянии;

· Строгая специфичность действия – один гормон нельзя заменить другим;

· Высокая биологическая активность – для функционирования организма достаточно очень малых количеств гормонов.

По химической природе гормоны делятся на:

I. Гормоны белковой природы:

1. Поджелудочная железа (островки Лангерганса): инсулин, глюкагон.

2. Гипофиз:

Передняя доля: соматотропный гормон (СТГ),

адренокортикотропный гормон (АКТГ),

тиреотропный гормон (ТТГ),

фолликулостимулирующий гормон (ФСГ),

лютеинизирующий гормон (два последних гормона являются гонадотропными гормонами).

Задняя доля: вазопрессин, окситоцин.

3. Околощитовидные железы: паратгормон.

II. Гормоны, производные аминокислот:

1. Щитовидная железа: тироксин.

2. Надпочечники (мозговое вещество): адреналин, норадреналин.

III. Стероидные гормоны:

1. Надпочечники (кора): глюкокортикоиды (кортикостерон, кортизон, гидрокортизон),

минералокортикоиды (дезоксикортикостерон),

альдостерон,

андрогенные гормоны.

2. Половые железы:

Мужские половые гормоны: андростерон, дегидроандростерон, тестостерон.

Женские половые гормоны: экстрадиол, эстрон, эстриол.

IV. Тканевые гормоны (гормоноподобные вещества):

1. Двенадцатиперстная кишка: секретин.

2. Желудок: гастрин.

3. Кишечник: панкреозимин.

4. Гистамин, серотонин.

ВОПРОС 2.