Регуляция активности ферментов. Виды регуляций. Конкурентное и неконкурентное ингибирование. Значение токсикологии и фармакологии

Ферменты. Строение, структура. Понятие апоферментов, кофакторов, коферментов. Механизм ферментативного катализа. Основные пути регуляции активности ферментов.

Ферменты (энзимы) – высокоспециализированный класс веществ белковой природы, используемых живыми организмами для осуществления многих тысяч взаимосвязанных хим. реакций, включая синтез, распад и взаимопревращение огромного множества и разнообразия хим. соединений.

Строение: ферменты – простые и сложные белки. Простые: полипептидные цепи (при гидролизе распадаются только на АК). Сложные: полипептидные цепи (апофермент для связывания) - небелковый комп-нт (каталитическая часть – витамин и перех-ме). Активный центр – уникальная комбинация аминокислотных остатков в молекуле фермента, обеспечивающая непосредственное взаимодействие с молекулой субстрата и прямое участие в акте катализа (каталитический участок и «контактная площадка»).Апоферменты: полипептидная часть фермента.

Кофермент: дополнительная группа, легко отделяемая от апофермента (в соединениях небелковой природы). Кофактор: (в ионах Ме стабилизаторы молекулы субстрата).

Механизм ферментативного катализа: ферменты эффективны и проявляют высокую каталитическую активность в условиях умеренной t (тела), норм. давления и в области близких к нейтральным значениям РН среды.

Каждый фермент катализирует одну реакцию. Каждому ферменту характерны специфичная последовательность расположения аминокислотных остатков и пространственная конфигурация. Ферментная активность в клетках строго контролируется на генетическом уровне.

Основные пути регуляции активности ферментов. Активность ферментов в клетке зависит от количества молекул субстрата, продукта, наличия кофакторов и коферментов. Действие ферментов в клетке, как правило, строго упорядочено: продукт одной ферментативной реакции является субстратом другой, образуя т. о. «метаболические пути». Различают ферменты: ключевые (регуляторные) – в начале или в месте разветвления метаболического пути.

2.Общая схема метаболизма глюкозы. Глюкоза крови. Неэнзиматич-я гликация.Цикл Кори Печень Кровь Мышцы Гликоген Глюкоза ГЛЮ ГЛЮ гликоген

Неэнзимотич-я гликация и ее значение – связывание глюкозы с лизином белков и тканей, нарушается структура и функции белков.

Регуляция активности ферментов. Виды регуляций. Конкурентное и неконкурентное ингибирование. Значение токсикологии и фармакологии.

Регуляторные механизмы обеспечивают постоянство внутренней среды организма.1) Влияние закона действия масс – играет ограниченную роль, т.к. в реальных условиях реакция протекает в одном направлении, т.к. образовавшиеся продукты могут оказаться субстратами для действия других ферментов и выводится из сферы реакции. Устанавливается скорее устойчивое (стационарное) состояние, чем истинное равновесие.2) Изменение количества ферментов.3) Проферменты – протеолитические ферменты ЖКТ и поджел. железы синтезируются в неактивной форме, в виде проферментов (зимогенов). Регуляция сводится к превращению проферментов в активные ферменты под влиянием специфических агентов.4) Химическая модификация фермента. Ряд белков при формировании третичной структуры подвергается постсинтетической модификации. Уровень активности ключевых ферментов и соответствующая интенсивность процессов обмена будут определяться соотношением фосфорилированых и дефосфолированых форм этих ферментов.

5) Регуляция активности ферментов по принципу обратной связи. Во многих строго биосинтетических реакциях основным типом регуляции скорости многоступенчатого ферментативного процесса являются ингибирования по принципу обратной связи, когда конечный продукт биосинтетич. цепи подавляет активность ферментов, катализирующего первую стадию.6) Другие типы регуляции: а) конкуренция ферментов за общий Sub, б) выключение активности одного из изоферментов, в) влияние концентрации кофакторов и их ферментов, г) компартментализация. Ингибирование – снижение каталитической активности в присутствие определенных веществ – ингибиторов (участие в механизме ферментативного катализа). Ингибирование: Обратимое – конкурентное - обратимое снижение скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором, связывающимися с активным центром фермена и препятствующим образованию комплекса фермент – Sub. Когда ингибитор структурный аналог субстрата, в результате конкуренции за место в активном центре фермента фермент+ингибитор-> фермент+Sub-> увеличение соотношения концентрации Sub и ингибитора снижает степень ингибирования. При высокой концентрации ингибитора полностью исчезает.

Ингибирование: Обратимое – неконкуренное – ингибирование ферментативной реакции, при котором ингибитор взаимодействует с ферментом в участке, отличном от активного центра. Неконкурентное ингибирование не является структурным аналогом Sub. некоторые ингибиторы могут связываться либо с ферментом, либо с фермент – Sub комплексом образуя неактивный комплекс. Sub+активный центр-> снижение скорости ферм. р-и. Ингибирование: Необратимое (при образовании ковалентных стабильных связей между молекулой ингибитора и фермента, в результате фермент не может выполнять каталит-ю ф-ю). Необр-е ингиб-е: ионы тяжелых Ме).Токсикология и фармакология: конкурент. Ингибиторы: 1) четвертичные аммониевые основания ингибируют ацетилхоминэстерозу, катализирующую р-ю гидролиза ацетилхолина на холин и уксусную к-ту; 2) антиметаболиты – структурные аналоги природных Sub; используются при конк.-ингибир. ф., так и в качестве псевдосубстратов -> к синтезу аномальных продуктов (они не обладают функ-й активностью). Наблюдается снижение скорости опред-х метаболических путей. Как лекарственные препараты: сульфаниламидные (для лечения инфекций), аналоги нуклеатидов (лечение анкол-х заболеваний).

Необрат-е ингиб-ы: Аспирин (сниж-ет образ-е продуктов р-и простагландинов, к-е облад-ют широким спектром биолог-их ф-й, в том числе медиаторы воспаления).

2. 2.): перевод инф-и ,заключенной в полинуклеотидной последовательности мРНК в аминок-ю последовательность белка требует опред-го способа кодирования или , т.е. сущ-е опред-го з-на , по которому чередование 4 нуклеатидов в мРНКзадает специф. Последовательность амк-т в белке. Ген.код-словарь,к-й переводит.(св-ва: триплетность, смысл кодонов, специфичность, вырожденность, линейность записи инф-и, универсальность, коллинеарность. МРНК связывается с тРНК(антикодоны) по принципу комплементарности. На рибосомах сборка амк-т в белки.