Регуляция активности ферментов. Ферменты в медицинской практике
Методические указания к самоподготовке
Вопросы раздела
1. Организация химических реакций в организме. (пространственная: цитозоль, митохондрии и т.д., органоспецифичность).
2. Типы метаболических путей. (линейный, разветвленный, циклический, спиральный).
3. Общие неспецифические принципы механизма регуляции активности ферментов. (количество фермента, температурный оптимум, количество субстрата)
4. Аллостерическая регуляция активности фермента.
5. Зависимость активности ферментов от конформации белков.
6. Ингибиторы ферментов. Виды ингибиции.
7. Обратимое и необратимое ингибирование.
8. Конкурентное ингибирование.
9. Специфическое и неспецифическое ингибирование.
10. Понятие о сигнальных ферментах.
11. Понятие об изоферментах. Значение изоферментов в клинике.
12. Изоферменты ЛДГ и их роль в диагностике.
13. Локализация изоферментов ЛДГ.
14. Органоспецифичность ферментов. Трансаминазы и роль в диагностике заболеваний печени и сердца.
15. Значение определения ферментов с целью прогноза и лечения заболеваний. Иммобилизованные ферменты.
16. Заместительные ферменты, применение.
Для усвоения темы выполните задания, представленные в таблице 5.
Таблица 5. Кинетика ферментативных реакций
| Задание | Указания к выполнению задания |
| Изучите основы кинетики ферментативных реакций. | 1.Изучите зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата: напишите уравнение Михаэлиса-Ментен; Какой вид принимает уравнение Михаэлиса-Ментен при очень низких концентрациях и при высоких концентрациях субстрата? |
| Изучите влияние ингибиторов на активность фермента. | 1. Приведите классификацию типов ингибирования ферментов: 1) 2) 3) и.т.д. 2. Приведите примеры неспецифических ингибиторов и объясните механизм их действия. 3. Схематически изобразите механизм действия: а) конкурентного ингибитора б) неконкурентного ингибитора 4. Дайте определение понятию «аллостерический центр». В чем особенность кинетики аллостерических ферментов? 5. Приведите примеры использования различных типов ингибиторов ферментов в качестве лекарственных средств. |
| Изучите влияние активаторов на скорость ферментативных реакции. | 1.Перечислите основные типы активировании ферментов. 2.Изучите механизмы активирующего действия ионов металлов, анионов. Приведите примеры ферментов, активируемых металлами. 3. Активация путем ограниченного протеолиза. Для каких ферментов наиболее характерен такой тип активации? Какой это имеет биологический смысл? 4. Изучите аллостерическую активацию ферментов. Приведите примеры ферментов, активируемых путем ассоциации, диссоциации субъединиц, ковалентной модификации (фосфорилирования-дефосфорилирования). |
Примеры заданий для контроля исходного уровня знаний
Выберите один наиболее верный ответ.
1.ГЕКСОКИНАЗА КАТАЛИЗИРУЕТ РЕАКЦИЮ ВВЕДЕНИЯ ОСТАТКА ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ В ГЕКСОЗЫ. Кm ГЕКСОКИНАЗЫ ДЛЯ АЛЛОЗЫ СОСТАВЛЯЕТ 8´10-3 МОЛЬ/Л, А ДЛЯ МАННОЗЫ– 5´10-6 моль/л. КАКОЙ ИЗ СУБСТРАТОВ БУДЕТ ФОСФОРИЛИРОВАТЬСЯ С БОЛЬШЕЙ СКОРОСТЬЮ, ЕСЛИ ИХ КОНЦЕНТРАЦИЯ В СРЕДЕ ИНКУБАЦИИ ОДИНАКОВА И СОСТАВЛЯЕТ 8´10-7 МОЛЬ/Л?
1) аллоза
2) манноза
3) скорость превращения обоих субстратов будет одинакова
2. КОНСТАНТА МИХАЭЛИСА
1) численно равна ½ Vmax
2) не зависит от рН
3) численно равна [S], при которой скорость равна ½ Vmax
4) зависит от концентрации фермента
3.ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА –АНТИМЕТАБОЛИТЫ ЯВЛЯЮТСЯ КОНКУРЕНТНЫМИ ИНГИБИТОРАМИ, ЕСЛИ
1)необратимо связываются с ферментом
2)обратимо связываются с ферментом
3)нет зависимости между степенью ингибирования и концентрацией субстрата
4)прочно соединяются с простетической группой фермента
5)вызывают денатурацию фермента
4.АЛЛОСТЕРИЧЕСКИЕ ФЕРМЕНТЫ КАК ПРАВИЛО ИМЕЮТ
1) четвертичную структуру
2)сигмоидный график зависимости V от [S]
3)низкомолекулярный лиганд -регулятор
4)простетическую группу
5)высокие значения Кm
Эталоны ответов к тестовым заданиям
1. – 2); 2. –3);
3.- 2),4); 4- 1),2),3);
Для усвоения темы выполните также следующие задания согласно таблице 6.
Таблица 6.Ферменты в медицинской практике
| Задание | Указания к выполнению задания |
| Изучите изоферменты, множественные формы ферментов и мультиферментные комплексы. | 1. Дайте определение терминам «изоферменты» и «множественные формы ферментов». 2. Приведите примеры ферментов, имеющих изоферментный спектр. 3. Объясните, каков биологический смысл того, что многие регуляторные ферменты имеют изоферменты. Приведите примеры. 4. Объясните, какое диагностическое и прогностическое значение имеет определение изоферментного спектра ферментов сыворотки крови и мочи в клинике. 6. Дайте определение понятию «мультиферментный комплекс». 7. Приведите примеры мультиэнзимных комплексов. |
| Изучите методы определения активности ферментов. | 1. Укажите, на каком свойстве ферментов основано определение их активности в биологических жидкостях. 2. Напишите, что принимается за единицу каталитической активности фермента. Что такое катал, международные единицы активности МЕ? 4. Напишите, что называется числом оборота или молекулярной активностью, удельной активностью фермента. 5. В каких условиях производят измерение активности ферментов для того, чтобы скорость ферментативной реакции была пропорциональна концентрации фермента? |
| Изучите основные направления медицинской энзимологии. | 1.Что такое энзимопатология? Приведите примеры заболеваний, связанных с генетическими дефектами различных ферментов. 2. Приведите примеры использования ферментов в качестве лекарственных средств. 3. Что такое энзимодиагностика? Что такое органоспецифичные ферменты? |
Примеры заданий для контроля исходного уровня знаний
Один наиболее верный ответ.
1. МОЛЯРНАЯ АКТИВНОСТЬ (ЧИСЛО ОБОРОТОВ) ВЫРАЖАЕТСЯ В
1) моль/мг мин
б) моль/сек
в) кат/ г-моль
г) моль/кг сек
2. МУЛЬТИЭНЗИМНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙ
1) надмолекулярные структуры
2) иммобилизованные ферменты
3) олигомерные белки
4) множественные формы ферментов
Выберите несколько ответов.
3.ИЗОФЕРМЕНТЫ ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ ОТЛИЧАЮТСЯ
1)субъединичным составом
2) тканевой локализацией
3) электрофоретической подвижностью
4) внутриклеточной локализацией
5) катализируемой реакцией
Примеры ситуационных задач
Задача 1.При добавлении в среду 0,002мкмоль кристаллического фермента лактатдегидрогеназы наблюдается превращение субстрата со скоростью 9,6 мкмоль в минуту. Подсчитайте молярную активность (число оборотов) фермента.