САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ «ФЕРМЕНТЫ»
1. ОСОБЕННОСТИ ФЕРМЕНТОВ КАК БЕЛКОВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ.
Что такое ферменты? Какова химическая природа ферментов?
Используя опорную схему «Общие свойства ферментов», запишите в тетради сходства и различия ферментов и химических (небиологических) катализаторов.
Используя опорную схему и материал учебника, приведите виды специфичности действия ферментов. Укажите принцип каждого вида специфичности и примеры.
Что такое изоферменты? Приведите примеры.
1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СТРОЕНИЯ ФЕРМЕНТОВ.
Как устроены ферменты? Что такое апофермент, активный центр, аллостерический центр, субстратный центр, каталитический центр, холофермент, кофермент, кофактор, простетическая группа. Каковы их функции?
Задание 1: назовите коферменты, имеющие следующий состав:
изоаллоксазин+рибитол+фосфорный остаток = ?
ФМН+фосфорный остаток+рибоза+аденин = ?
Каковы их функции? Какой витамин необходим для их синтеза?
Какие металлы выполняют роль кофакторов и какова их роль в ферментативном катализе. Приведите не менее трех функций с примерами.
2. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ.
Напишите общую схему ферментативной реакции. Каковы основные стадии ферментативной реакции? В чем заключается механизм узнавания ферментом своего субстрата в модели Фишера («жесткая матрица») и модели Кошланда («рука-перчатка»)?
Используя учебник, разберите механизм ковалентного катализа на примере сериновых протеаз и механизм кислотно-основного катализа на примере алкогольдегидрогеназы.
3. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА ФЕРМЕНТОВ.
В название фермента положено название субстрата или тип катализируемой реакции + оканчание «аза» Пример: аргиназа, алкогольдегидрогеназа. Часто у фермента есть 2 названия: рабочее и систематическое (например, амилаза (α-1,4-глюкан – 4-глюканогидролаза; КФ 3.2.1.1.); сахараза (β-D-фруктофуранозид – фруктогидролаза; КФ 3.2.1.26) + есть тривиальные, исторически закрепленные (например, пепсин, каталаза).
В 1961 г. предложена классификация ферментов по типу катализируемой химической реакции. Используя схему и учебник, заполните таблицу.
Класс | Реакции | Основные классы, группы |
В 1672 г появилась номенклатура ферментов, введен четырехзначный код ферментов:
1-ая цифра – класс фермента
2-ая – подкласс (уточняет преобразуемую группировку)
3-я – подподкласс (уточняет дополнительных участников реакции, например донора и акцептора)
4-ая – порядковый номер фермента в данной подгруппе
Задание 2: Рассмотрите схему ферментативной реакции. Сравните структурные формулы субстрата и продукта:
а) Назовите класс фермента, катализирующего данную реакцию.
б) С участием какого кофермента протекает реакция? Какой витамин является его предшественником?
4. ОСНОВЫ КИНЕТИКИ ФЕРМЕНТАТИВНОГО КАТАЛИЗА.
Нарисуйте графики зависимости скорости ферментативной реакции от: 1) температуры, 2) рН раствора, 3) концентрации фермента, 4) концентрации субстрата.
Что такое константа Михаэлиса? Как она рассчитывается и что показывает?
Задача №1: Измеряли кинетику ферментативной реакции каталазы в зависимости от концентрации перекиси водорода, были получены следующие данные:
Концентрация перекиси, M: 0,3х10-5 0,5х10-5 1,0х10-5 3,0х10-5 9,0х10-5 13,0х10-5 16,0х10-5
Скорость реакции, мкмоль/мин: 10,4 14,5 22,5 33,8 40,5 41,5 41,6
Чему равны Vmax данной реакции и Kм каталазы?
Задача №2: Фермент сахараза может катализировать следующие реакции:
а) сахароза + Н2О = глюкоза + фруктоза
б) рафиноза + Н2О = фруктоза + глюкоза + галактоза
Если субстратом является сахароза, то КМ = 0,05 мМ, если рафиноза, то КМ = 2,0 мМ. В каком случае при одинаковой концентрации субстратов скорость реакции будет больше?
Как определяют активность ферментов? Ознакомьтесь с разными способами выражения активности ферментов. Что такое катал, международная единица (МE), молярная активность или число оборотов фермента, удельная активность фермента.
Задача №3: Рассчитайте удельную активность фермента, если за 30 с 1 мг фермента при оптимальных условиях инкубации (рН 7,2; 37 0С) превращает 50 мкмоль пирувата.
5. ИНГИБИРОВАНИЕ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ.
Используя опорную схему, назовите виды ингибирования и разберите их механизмы и приведите примеры.
Как изменяется график зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата в присутствии конкурентного и неконкурентного ингибитора? Как изменяется при этом константа Михаэлиса?
6. РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ.
Регуляция активности ферментов может осуществляется на 3 независимых уровнях:
· Изменение количества молекул фермента (синтез, фолдинг и распад белка)
· Доступность молекул субстрата и кофермента
· Изменение каталитической активности молекулы фермента (аллостерическая регуляция, фосфорилирование/дефосфорилирование, частичный протеолиз, белок-белковые взаимодействия)
Используя учебник и ксерокопию табл 2.3. изучите основные виды регуляции активности ферментов, их механизмы и примеры.
