Билет 14
Механизм действия ферментов. Влияние ферментов на энергию активации и стерический коэффициент. Общие сведения о структуре активных центров ферментов. Роль взаимных конформационных изменений молекул фермента и субстрата.
Механизм действия ферментов
Скорость ферментативных реакций определяется энергией активации и рядом других факторов.
Константа скорости химической реакции рассчитывается по уравнению:
К - константа скорости реакции;
Р – пространственный (стерический) коэффициент;
Z – количество взаимодействующих молекул;
Еа – энергия активации;
R – газовая постоянная;
Т – универсальная абсолютная температура;
е – основание натуральных логарифмов.
В данном уравнении Z, е, R, T – постоянные величины, а Р и Еа - переменные. Причём, между скоростью реакции и стерическим коэффициентом зависимость прямая, а между скоростью и энергией активации – обратная и степенная зависимость (чем ниже Еа, тем выше скорость реакции).
Механизм действия ферментов сводится к увеличению ферментами стерического коэффициента и уменьшению энергии активации.
Снижение ферментами энергии активации
Уменьшение Еа происходит в результате образования промежуточных фермент-субстратных комплексов по схеме: F+S <=> FS-комплекс → F + продукты реакции.
теория индуцированного соответствия фермента и субстрата - теория Д. Кошланда (теория «резиновой перчатки»). Её суть состоит в следующем: активный центр фермента сформирован и содержит все функциональные группы ещё до взаимодействия с субстратом Однако эти функциональные группы находятся в неактивном состоянии. Субстрат при присоединении к ферменту индуцирует изменение положения, структуры радикалов в активном центре фермента. В результате активный центр фермента под действием субстрата переходит в активное состояние и, в свою очередь, начинает воздействовать на субстрат, т.е. происходит взаимодействие активного центра фермента и субстрата . Вследствие этого субстрат переходит в нестабильное, неустойчивое состояние, что ведёт к уменьшению энергии активации и образованию продуктов реакции с переходом структуры активного центра в исходное состояние.
Увеличение ферментами стерического коэффициента
Стерический коэффициент вводится для реакций, в которых участвуют крупные молекулы, имеющие пространственную структуру. Стерический коэффициент показывает долю удачных пространственно соответствующих столкновений активных молекул. Например, он равен 0,4, если 4 из 10 столкновений активных молекул привели к образованию продукта реакции.
Ферменты увеличивают стерический коэффициент, так как они изменяют строение молекулы субстрата в фермент - субстратном комплексе, в результате чего комплементарность фермента и субстрата возрастает. Кроме того, ферменты за счёт своих активных центров упорядочивают расположение молекул субстрата в пространстве (до взаимодействия с ферментом молекулы субстрата располагаются хаотично) и облегчают протекание реакции.
2.
Глицеринсодержащие липиды тканей организма человека. Их виды, химическая структура, значение. Синтез и распад различных глицерофосфолипидов в тканях. Лизофосфатиды, их химическая структура и биологическая роль.
Триацилглицерины поэтапно расщепляется тканевыми липазами.
Ключевым ферментом липолиза является гормональнозависимая ТАГ-липаза. Образующиеся на этом этапе распада жиров глицерин и жирные кислоты окисляются в тканях с образованием энергии.
Лизофосфатиды образуются под действием фермента фисфолипазы – А2. Обладает гемолитическим эффектом, улучшает распространение ядов.
. Глицерофосфолипиды (ФЛ)
Большинство глицерофосфолипидов построены на основе фосфатидной кислоты, которая состоит из глицерина, двух остатков жирных кислот и остатка Н3РО4:
В различных фосфолипидах остаток фосфатидной кислоты (фосфатидил) соединяется эфирной связью с дополнительными компонентами, имеющими спиртовую группу: с холином, коламином, серином, инозитом. В ацетальфосфатидах (плазмалогенах) в альфа - положении содержится не жирные кислоты, а их альдегид. Кардиолипины представляют собой дифосфатидилглицерины.
Все фосфолипиды являются дифильными веществами, т.е. содержат в своем составе гидрофильную (I) и гидрофобную часть (II), в силу чего являются структурными компонентами клеточных мембран.
. Лизофосфолипиды являются поверхностно активными веществами и усиливают процессы эмульгирования жиров.
Под действием фосфолипазы А отщепляется остаток жирной кислоты в α – положении. Фосфолипаза С отрывает остаток фосфорной кислоты, а фосфолипаза Д – остаток холина. Таким образом, при полном распаде глицерофосфолипидов образуются глицерин, жирные кислоты, Н3РО4, холин.
3.Вода, её биологические функции, содержание в органах и тканях человека. Суточная потребность. Механизм перераспределения воды между сосудами и тканями. Пути выведения из организма. Регуляция водного баланса и его нарушения. Причины обезвоживания организма и механизм развития отёков. Особенности распределения воды в организме ребенка.
Функции:
Транспортная функция которую вода выполняет как универсальный растворитель
Определяет диссоциацию солей как диэлектрик
Участник химических реакций: гидратация, гидролиз, окислительно-востановительные реакции (β-окисление)
Общее содержание воды в организме взрослого человека составляет 60 – 65% (около 40 л). Наиболее гидратированы головной мозг, почки. Жировая, костная ткань, наоборот, содержат небольшое количество воды.Вода в организме распределена в разных отделах (компартментах, бассейнах): в клетках, в межклеточном пространстве, внутри сосудов.
Сут .потребность 2-4л
Факторы движения воды в организме.
Вода в организме постоянно перераспределяется между кровью и тканями Движение воды в организме осуществляется при участии ряда факторов, к которым относятся:
осмотическое давление, создаваемое различной концентрацией солей (вода движется в сторону более высокой концентрации соли);
онкотическое давление, создаваемое перепадом концентрации белков (вода движется в сторону более высокой концентрации белка);
гидростатическое давление, создаваемое работой сердца.
Обмен воды тесно связан с обменом Na и К.
Обмен воды.
Общий объём обмениваемой жидкости для взрослого человека равен 3-3,5 литра (50 г /кг массы тела) в сутки. Для взрослого человека характерен водный баланс, т.е. поступление жидкости равно её выведению.
Вода поступает в организм как таковая в виде жидких напитков (около 50% потребляемой жидкости), в составе пищевых продуктов. 500 мл составляет эндогенная вода, образующаяся в результате окислительных процессов в тканях,
Выведение воды из организма происходит через почки (1,5 л – диурез), путём испарения с поверхности кожи, лёгких (около 1 л), через кишечник (около 100 мл).
Регуляция обмена воды и солей осуществляется при участии центральной нервной системы, вегетативной нервной системы и эндокринной системы.
В центральной нервной системе при повышении осмотических свойств крови формируется чувство жажды. Возбуждение питьевого центра, находящегося в гипоталамусе, приводит к потреблению воды и восстановлению её количества в организме.
Вегетативная нервная система участвует в регуляции водного обмена путём регуляции процесса потоотделения.
К гормонам, участвующим в регуляции водно–солевого обмена, относятся антидиуретический гормон, минералокортикоиды, натрийуретический гормон предсердий..
Антидиуретический гормон синтезируется в гипоталамусе, перемещается в заднюю долю гипофиза, откуда выделяется в кровь. Данный гормон задерживает воду в организме путём усиления обратной реабсорбции воды в почках, за счёт активации синтеза в них белка аквапорина.
Альдостерон – гормон коркового слоя надпочечников способствует задержке натрия в организме и потере ионов калия через почки. Считается, что данный гормон способствует синтезу белков натриевых каналов, определяющих реабсорбцию натрия. Он также активирует цикл Кребса и синтез АТФ, необходимого для процессов реабсорбции натрия. Альдостерон активирует синтез белков - транспортёров калия, что сопровождается повышенным выведением калия из организма.
Функция и антидиуретического гормона, и альдостерона тесно взаимосвязана с ренин - ангиотензиновой системой крови.
Ренин-ангиотензивная система крови.
При уменьшении кровотока через почки в результате обезвоживания организма в почках вырабатывается протеолитический фермент ренин, который переводит ангиотензиноген (α2 - глобулин) в ангиотензин I - пептид, состоящий из 10 аминокислот. Ангиотензин I под действием ангиотезинпревращающего фермента (АПФ) подвергается дальнейшему протеолизу и переходит в ангиотензин II, включающий 8 аминокислот, Ангиотензин II суживает сосуды, стимулирует выработку антидиуретического гормона и альдостерона, которые задерживают воду.
Натрийуретический пептид вырабатывается в предсердиях в ответ на увеличение объёма воды в организме и на растяжения предсердий. Он состоит из 28 аминокислот, представляет собой циклический пептид с дисульфидными мостиками. Натрийуретический пептид способствует выведению натрия и воды из организма.