Биохимия

6.Эффект индуцированного соответствия.

Он объясняет специфичность действия ферментов. По этому поводу имеется 2 точки зрения:

А). Гипотеза Фишера.

Согласно ей имеется строгое стерическое соответствие субстрата и активного центра фермента. По Фишеру, фермент - это жёсткая структура, а субстрат является как бы слепком его активного центра. Если субстрат подходит к активному центру фермента как ключ к замку, то реакция возможна. Но эта теория не могла объяснить групповую специфичность фермента.

Б). Теория индуцированного соответствия Кошленда дополнила теорию Фишера. Согласно ей молекула фермента - это не жёсткая, а гибкая структура. После связывания фермента с субстратом, изменяется конформация активного центра фермента и всей молекулы субстрата.  

 

Предыдущий раздел

Раздел верхнего уровня

2.8.  

 

  

 это снижение каталитической активности в присутствии  определенных веществ – ингибиторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По характеру  действия ингибиторы делятся на 2 большие  группы:

1.Обратимые  - это соединения, которые НЕКОВАЛЕНТНО  взаимодействуют с ферментом,  при этом образуется комплекс, способный к диссоциации.

2.Необратимые  - это соединения, которые могут  специфически связывать определенные  функциональные группы активного  центра фермента. Они образуют  с ним прочные КОВАЛЕНТНЫЕ  связи, поэтому такой комплекс  трудно разрушить.  

 

Виды ингибирования.

 По механизму  действия выделяют следующие  виды ИНГИБИРОВАНИЯ:

1. Конкурентное  ингибирование - это торможение  ферментативной реакции, вызванное  связыванием с активным центром  фермента ингибитора, который по  своей структуре близок к структуре субстрата. При этом и субстрат, и ингибитор могут взаимодействовать с ферментом, но они будут конкурировать за активный центр фермента, и связываться будет то вещество, которого больше.

пример:

 

 сукцинатдегидрогеназная реакция.  

 

Конкурентным  ингибитором данной реакции является малоновая кислота, поэтому с  активным центром фермента связывается  и та, и другая кислота, в зависимости от их соотношения в растворе. Чтобы снять частично или полностью действие конкурентного ингибитора, нужно повысить концентрацию субстрата. При этом весь фермент будет находиться в форме фермент-субстратного комплекса, а доля комплекса фермент-ингибитор будет резко понижаться, поэтому скорость ферментативной реакции может быть максимальной даже в присутствии ингибитора.

Многие лекарственные  препараты действуют по типу конкурентного  ингибитора. При этом они тормозят активность ряда ферментов, необходимых для функционирования бактериальных клеток. Примером является применение сульфаниламидов. При различных инфекционных заболеваниях, которые вызываются бактериями, применяются сульфаниламидные препараты.

Эти препараты  имеют структурное сходство с парааминобензойной кислотой, которая используется бактериями для синтеза фолиевой кислоты, необходимой для роста и размножения бактерий

Введение сульфаниламидов  приводит к ингибированию ферментов  бактерий, которые синтезируют фолиевую кислоту. Нарушение синтеза этой кислоты проводит к нарушению роста микроорганизмов и их гибели.

По принципу конкурентных ингибиторов действует  целая группа различных препаратов – это антихолинэстеразы. Они  являются конкурентными ингибиторами фермента холинэстеразы, катализирующего гидролиз ацетилхолина. Ацетилхолин обеспечивает проведение нервного импульса. Антихолинэстеразы конкурируют с ацетилхолином за активный центр фермента холинэстеразы. В результате этого распад ацетилхолина тормозится, он накапливается в организме, вызывая нарушение проведения нервного импульса.

2. Неконкурентное  ингибирование - это торможение  ферментативной реакции, вызванное  влиянием ингибитора на каталитическое  превращение субстрата. При этом  ингибитор не влияет на связывание  фермента с субстратом. Неконкурентный ингибитор может связываться либо с каталитическими группами активного центра фермента, либо вне активного центра фермента, но при этом он изменяет конформацию фермента и затрагивает каталитический участок его активного центра. При неконкурентном ингибировании, возможно образование тройного, неактивного комплекса.

 

Схема неконкурентноеого  ингибирования

В качестве неконкурентного  ингибитора выступают цианиды. Они прочно связываются с ионами железа, которые входят в состав каталитического геминового фермента -цитохромоксидазы. Этот фермент является одним из компонентов дыхательной цепи. Блокирование дыхательной цепи выключает её из работы, что приводит к мгновенной гибели организме.

 Примером  неконкурентного ингибитора является  действие солей тяжёлых металлов. Они блокируют -SH группы, которые  входят в каталитический участок  фермента. При этом образуется  комплекс фермент-ингибитор. Он  способен присоединять субстрат, но дальнейшего превращения субстрата не происходит, т.к. каталитические группы фермента заблокированы. Реакция непродуктивна. Снять действие неконкурентного ингибитора очень сложно, т.к. ионы металлов очень прочно связываются с активным центром фермента. Действие этого ингибитора можно снять только с помощью специальных веществ - реактиваторов.

3.Субстратное  ингибирование - это торможение  ферментативной реакции, вызванное  избытком субстрата. При этом  образуется фермент-субстратный  комплекс, но он не подвергается каталитическим превращениям, т.к. делает молекулу фермента неактивной. Действие субстратного ингибитора снимается путём уменьшения концентрации субстрата.

4.Аллостерическое  ингибирование характерно для  ферментов, имеющих четвертичную  структуру, молекула которых состоит из нескольких единиц (протомеров). Аллостерические ферменты могут иметь 2 и более единиц. При этом одна имеет каталитический центр и называется каталитической, а другая - аллостерический центр и называется регуляторной. В отсутствии аллостерического ингибитора субстрат присоединяется к каталитическому центру, и идёт обычная каталитическая реакция. При появлении аллостерического ингибитора, он присоединяется к регуляторной единице, т.е. к аллостерическому центру, и изменяет конформацию центра фермента, в результате этого активность фермента снижается.

Предыдущий раздел

Раздел верхнего уровня

Следующий раздел

3. Обмен углеводов

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

1. Основные  углеводы  животного  организма,   их  биологическая роль.

2. Превращение  углеводов в органах пищеварительной  системы.

3. Биосинтез  и распад гликогена в тканях.

4. Гликогеновые болезни.

Углеводы - это полиоксикарбонильные соединения и их производные.

Основными углеводами организма  человека являются:

1.    Моносахариды (глицеральдегид, диоксиацетон,эритроза, рибоза, дезоксирибоза, рибулоза, ксилулоза,глюкоза, галактоза, фруктоза, манноза, арабиноза и др.);

2.    Олигосахариды (мальтоза, лактоза, сахароза);

3.    Гомополисахариды (крахмал, гликоген, клетчатка);

4.    Гетерополисариды (гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат, дерматансульфат, кератансульфат, гепарин). 

 

 

  

 

 

 

 

• 3.1. Биологическая роль углеводов
• 3.2. Превращение углеводов в пищеварительном тракте
• 3.3. Биосинтез и распад гликогена
• 3.4. Основные пути катаболизма глюкозы
• 3.4.1. Анаэробный гликолиз
• 3.4.2. Аэробный гликолиз (гексозодифосфатный путь)
• 3.4.3. Гексозомонофосфатный путь
• 3.4.4. Глюконеогенез

Раздел верхнего уровня

Следующий раздел

3.1. Биологическая роль углеводов

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ УГЛЕВОДОВ:

1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ.

 При окислении1  г углеводов до конечных продуктов  (СО2 и Н2О) выделяется 4,1-ккал энергии.  На долю углеводов приходится  около 60-70 % всей суточной калорийности  пищи. Суточная потребность в  углеводах для взрослого человека  в среднем массой 60-70 кг составляет около 400-500 г.

2. СТРУКТУРНАЯ.

 Углеводы используется  как строительный материал для  образования структурных компонентов  клеток (гликолипиды, гликопротеины,  гетерополисахариды межклеточного  вещества).

3.РЕЗЕРВНАЯ. Углеводы  откладываются в клетках в виде резервного полисахарида гликогена.

4. ЗАЩИТНАЯ.

 Гликопротеины принимают  участие в образовании антител.  Гиалуроновая кислота, входя в  состав соединительной ткани,  препятствует проникновению чужеродных  веществ. Гетерополисахариды участвуют в образовании вязких секретов покрывающей слизистые оболочки дыхательных путей, мочевыводящих путей, пищеварительного тракта, предохраняя их от повреждений.

5. РЕГУЛЯТОРНАЯ.

 Некоторые гормоны  гипофиза, щитовидной железы являются  гликопротеинами. Простаноиды и лейкотриены образуются из полиненасыщенных высших жирных кислот и являются регуляторами обмена веществ.

6. Участвуют в процессах  узнавания клеток.

 Важная роль при  этом отводятся сиаловым кислотам  и нейраминовой кислоте.

7. Гетерополисахариды входя в состав оболочек эритроцитов, определяют группы крови.

8. Участвуют  в процессах  свёртывания крови, входя в  состав  фибриногена и протромбина.  Препятствуют свёртыванию крови,  входя в состав гепарина.

˜

Предыдущий раздел

Раздел верхнего уровня

Следующий раздел

3.2. Превращение углеводов в пищеварительном тракте

 

  

ПРЕВРАЩЕНИЕ УГЛЕВОДОВ  В

 ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОМ ТРАКТЕ

Основными углеводами пищи для организма человека являются: крахмал, гликоген, сахароза, лактоза.

Поступивший с пищей  крахмал (гликоген) в ротовой полости  подвергается гидролизу под действием альфа-амилазы слюны, которая относится к эндоамилазам. Она расщепляет альфа (1,4)-гликозидные связи в структуре крахмала. РН оптимум для альфа-амилазы слюны находится в слабощелочной среде (рН = 7-8). Поскольку пища в ротовой полости находится недолго, то крахмал  переваривается лишь частично. Его гидролиз завершается образованием амилодекстринов .

 Далее пища поступает  в желудок. Слизистой оболочкой  желудка гликозидазы не вырабатываются. В желудке среда резко кислая (рН=1,5-2,5), поэтому действие альфа-амилазы слюны внутри пищевого комка прекращается. Однако в более глубоких слоях действие фермента продолжается, и крахмал успевает пройти следующую стадию гидролиза, с образованием эритродекстринов.

Основным местом переваривания крахмала служит тонкий отдел кишечника. Здесь проходит наиболее важная фаза гидролиза крахмала. В переваривании крахмала принимает участие ферменты, вырабатываемые в поджелудочной железе (альфа-амилаза, амило-1,6-гликозидаза и олиго-1,6-гликозидаза ).

Выделяющийся панкреатический  сок содержит бикарбонаты , которые принимают участие в нейтрализации кислого желудочного содержимого,  создаётся слабощелочная среда (рН=8-9) -  оптимальная для гликозидаз. Образующиеся катионы (Na⁺,K⁺) принимают участие в активации ферментов.

Три панкреатических  фермента завершают гидролитический  разрыв внутренних гликозидных связей в структуре крахмала. Эритродекстрины переходят в ахродекстрины .

Альфа-амилаза завершает разрыв внутренних альфа(1,4)-гликозидных связей, амило-1,6-гликозидаза гидролитически расщепляет внутренние альфа-1,6-гликозидные связи в точках ветвления, а олиго-1,6-гликозидаза является терминальной в этом процессе.

 Таким образом,  три панкреатических фермента  завершают гидролиз крахмала  в кишечнике с образованием мальтоз (изомальтоз). Образованная мальтоза – является только временным продуктом гидролиза крахмала, т.к. она после всасывания в энтероцитах гидролизуется под действием мальтаз (изомальтаз) до глюкоз .

 В составе пищи  в организм человека поступают и дисахариды: лактозы и сахарозы, которые подвергаются гидролизу только в тонком кишечнике. В клетках кишечника, кроме мальтаз синтезируются лактазы и сахаразы , которые осуществляют гидролиз соответствующих дисаридов пищи с образованием глюкоз, галактоз, фруктоз.

Продукты полного гидролиза - моносахариды - всасываются в кровь и на этом  завершается начальный этап обмена углеводов - пищеварение.

С пищей в организм человека поступает клетчатка , которая в пищеварительном тракте не переваривается, поскольку отсутствуют бета -гликозидазы.

Однако биологическая  роль клетчатки велика: она формирует  пищевой комок, продвигаясь по желудочно-кишечному  тракту она раздражает слизистые  оболочки усиливая сокоотделение, клетчатка  усиливает перистальтику кишечника, нормализует кишечную микрофлору.