Раздел 2. Ферменты, коферменты, витамины

1. Каковы химическая природа и особенности ферментов как биокатализаторов? Ответ аргументируйте конкретными примерами.

2. Чем отличаются простые и сложные ферменты? Приведите примеры.

3. Охарактеризуйте механизм действия ферментов. Какова роль ES-комплексов в обеспечении эффективности ферментативного катализа?

4. Как влияют на активность ферментов температура и показатель рН среды? Чем обусловлены особенности влияния физических и химических факторов на активность биокатализаторов?

5. Охарактеризуйте специфичность действия ферментов, влияние конкурентных и неконкурентных ингибиторов, ионов металлов на активность ферментов. Приведите примеры.

6. Охарактеризуйте практические аспекты использования ферментов в пищевой промышленности. Приведите примеры использования ферментов класса оксидоредуктаз и гидролаз.

7. Что такое иммобилизованные ферменты? В чем заключаются их преимущества по сравнению со свободными ферментами? Приведите использование глюкозоизомеразы в современных технологиях производства сахаристых веществ.

8. Какие принципы лежат в основе современной номенклатуры и классификации ферментов? Напишите уравнение ферментативной реакции, укажите класс и подкласс фермента, охарактеризуйте строение и свойства, практическое использование в пищевых технологиях:

а) Фермент глюкозооксидаза катализирует превращение глюкозы в глюконовую кислоту по схеме:

b, D-глюкоза + Н₂О+О₂+ФАД ® D-глюконовая кислота + Н₂О₂+ФАД·2Н

б) Фермент липооксигеназа катализирует превращение пилиненасыщенных высших жирных кислот с образованием высокотоксичных и реакционноспособных гидропероксидов по схеме:

R... Ch₂–CH=CH–CH₂–CH=CH–CH₂ ... COOH+O₂ ®

® R... Ch₂–CH=CH–CH–CH=CH–CH₂ ... COOH

ï

ООН

в) Фермент полифенолоксидаза катализирует превращение моно-, ди- и полифенолов по схеме:

пирокатехин + ½ О₂ ® орто-хинон + Н₂О

(2-гидроксифенол)

г) Фермент лактатдегидрогеназа в анаэробных условиях катализирует превращение пировиноградной кислоты, образующейся из лактозы (молочного сахара), в молочную кислоту по семе:

пируват + НАДН ... Н⁺ ® лактат + НАД⁺

д) Фермент алкогольдегидрогеназа катализирует превращение ацетальдегида, образующегося из глюкозы (глюкоза ® пировиноградная кислота ® ацетальдегид), в этиловый спирт по схеме:

ацетальдегид + НАДН ... Н⁺ ® этанол + НАД⁺

е) Фермент липаза катализирует реакцию расщепления триглицеридов (жиров) по следующему суммарному уравнению:

3Н₂О

триглицерид ¾® глицерин + смесь жирных кислот

ж) Фермент b-амилаза солода катализирует расщепление крахмала до b-мальтозы в соответствии с суммарным уравнением:

m Н₂О

(С₆Н₁₀О₅)_n ¾® m С₁₂Н₂₂О₁₁

з) Фермент инвертаза (b-фруктофуранозидаза) катализирует превращение сахарозы до смеси эквимолярных количеств a, d-глюкозы и b, d-фруктозы, получившей название инвертного сахара, что можно выразить следующей схемой:

(+)сахароза + Н₂О ® a, d(+)-глюкоза + b, d(–)-фруктоза

Что означает термин «инверсия»?

и) Фермент b-галактозидаза (лактаза) катализирует распад лактозы (молочного сахара) по схеме:

лактоза + Н₂О ® b-d-галактоза +a, d-глюкоза

к) Фермент пепсин катализирует распад белков до пептидов по схеме:

H₂N ... ала-фен-гис-вал-иле-тир-глу ... СООН + 2Н₂О

® (H₂N) ала-фен(ОН) + (H₂N) гис-вал-иле-тир(ОН) + H₂N глу ... СООН)

л) Фермент a-амилаза катализирует расщепление крахмала до менее сложных полисахаридов – декстринов по схеме:

(С₆Н₁₀О₅)_n ® растворимый ® (С₆Н₁₀О₅)_х

крахмал декстрины

9. Используя структурные формулы, напишите схему ферментативного превращения:

лактатдегидрогеназа

молочная кислота + НАД⁺ ¾¾® пировиноградная кислота + НАДН + Н⁺

Укажите класс и подкласс фермента и витамин, входящий в состав никотинамидных коферментов. Какова роль этого витамина, строение и функции кофермента НАД⁺ в обменных процессах?

10. Используя структурные формулы, напишите схему ферментативного превращения:

ацил-КоА-синтетаза

пальмитиновая кислота+HSKoA+АТФ¾¾®пальмитил-КоА+АМФ+пирофосфат

Укажите класс, подкласс фермента и витамин, входящий в состав кофермента А (HSKoA).

Каковы строение и функции этого кофермента в обменных процессах?

11. Используя структурные формулы, напишите схему ферментативного превращения:

сукцинатдегидрогеназа

янтарная кислота + ФАД ¾¾® фумаровая кислота + ФАД · 2Н

Укажите класс, подкласс фермента и витамин, входящий в состав флавиновых коферментов. Какова роль витамина, строение и функции кофермента ФАД в обменных процессах?

12. Используя структурные формулы, напишите схему ферментативного превращения:

аминотрансфераза

L-аланин + a-кетоглутаровая ¾¾® пировиноградная + L-глутаминовая

кислота кислота кислота