Презентация на тему: ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація

ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
Корифеї вітчизняної біохімії
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
Властивості ферментів як біологічних каталізаторів
Умовні позначення в ензимології
Номенклатура ферментів
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
Металозалежні ферменти
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
Коферменти – похідні водорозчинних вітамінів
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
Субстратна специфічність ферментів
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
Властивості ферментів
Меха нізм дії ферментів
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
Рівняння Лайнуівера-Берка
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
Малонат – конкурентний інгібітор сукцинатдегідрогенази
Конкурентні інгібітори в медицині
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
Ферменти – індикатори захворювань
Іммобілізація ферментів
Переваги іммобілізованих ферментів:
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
Причини виникнення ензимопатії
Галактоземія
ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація
Дякую за увагу
1/43
Средняя оценка: 4.3/5 (всего оценок: 31)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (3374 Кб)
1

Первый слайд презентации

ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація білків. Ферменти : будова, властивості, класифікація та механізм дії. Кінетика ферментативних реакцій. Лектор к.б.н., доцент кафедри фармацевтичної, біологічної та токсикологічної хімії Кузнецова О.В.

Изображение слайда
2

Слайд 2: Корифеї вітчизняної біохімії

Г ОРБАЧЕВСЬКИЙ І ван Якович (1854 - 1942) Український біохімік, 1882 р. вперше у світі синтезував сечову кислоту У 1888 році відкрив фермент ксантиноксидазу. У 1883 році у Празькому університеті започатковує новий напрям медицини - лікарську хімію. Працював над створенням української хімічної термінології. Запропонував нову методику визначення місткості азоту в сечі та інших речовинах. БАХ Олексій Миколайович (1857 - 1946) Вчений, основоположник радянської школи біохіміків, академік АН СРСР з 1929 р. В Москві заснував Інститут біохімії та біохімічний журнал і вивчав процеси біологічного окислення (теорія «Активного» кисню). ПАЛЛАДІН Олександр Володимирович (1885 -1972). Один з засновників вітчизняної наукової біохімічної школи. В перше встановив, що першим етапом тканинного дихання є реакція дегідрування. Синтезував новий водо-розчинний аналог вітаміну К — вікасол (1943). З асновник і голова Українського товариства фізіологів, біохіміків і фармакологів (1928–1959), Українського біохімічного товариства (1959–1972), БЄЛІЦЕР Володимир Олександрович (1906—1988) А кадемік НАН України, В перше у світі виявив процес фосфорилювання АДФ, спряжений з окисненням глюкози в процесі дихання. За цикл робіт, присвячених вивченню проблеми молекулярних механізмів збирання волокон фібрину був нагороджений  Премією АН УРСР імені А.В.Палладіна за 1981 рік. ЧАГОВЕЦЬ Ростислав Всеволодович (1904-1982 ) Український біохімік, його основні праці з питань біохімії м’язів, біохімії вітаміновмісних ферментів. Він довів, що вітаміни впливають на метаболізм. Розробив теорію еволюції вітамінів. ДАНИЛЕВСЬКИЙ Олександр Якович (1838-1923 ) Завідувач кафедрою біохімії медичного факультету Харківського університету (1885). В 1886 році експериментально дослідив можливість синтезу білковоподібних речовин із пептонів за участю ферментів, довів наявність у клітинах агентів, які стимулюють дію ферментів. ПАРНАС Яков Оскарович (1884-1949). В идатний біохімік, професор Варшавського університету (1916-1919) Дав теоретичний аналіз механізму гліколізу і спиртового бродіння і зв'язку між реакціями гліколізу та іншими перетвореннями в м'язах. Схема Ембдена - Мейергофа - Парнаса є головним досягненням біохімії першої половини XX століття. Ервін ЧАРГАФФ  (1905-2002) Біохімік, член Національної АН США (з 1965  року), народився в місті Чернівц і. Головним напрямком наукової діяльності було вивчення хімічного складу і структури нуклеїнових кислот. .

Изображение слайда
3

Слайд 3

Ферменти (ензими) – це біокаталізатори переважно білкової природи та каталітичні молекули РНК ( рибозими ), які беруть участь в хімічних реакціях в організмі. лат. « fermentatio» - бродіння ; грец. «en zyme» - у дріжджах, у заквасці. Ензимологія (ферментологія) – наука про ферменти

Изображение слайда
4

Слайд 4: Властивості ферментів як біологічних каталізаторів

Ферменти мають високу специфічність дії Ферменти мають високу каталітичної активністю ( прискорюють швидкість реакції в 10 6 – 10 11 разів ). Ферменти для своєї дії вимагають строго певного значення рН Ферменти для своєї дії вимагають строго певного значення температури Ферменти можуть регулюватися

Изображение слайда
5

Слайд 5: Умовні позначення в ензимології

Е – фермент, ензим (“еnzуме”) S – субстрат - речовина, на яку діє фермент Р – продукт реакції - речовина, яка утворюється в результаті ферментативної реакції Умовні позначення в ензимології

Изображение слайда
6

Слайд 6: Номенклатура ферментів

6 Номенклатура ферментів Робоча (зручна для використання) назва ферменту = хім.назва субстрату + «-аза» мальтоза + «-аза» = мальтаза назва ферменту = хім.назва субстрату + тип хім. реакції + «-аза» лактат + дегідрогенізація + «-аза» = лактатдегідрогеназа історично усталена (тривіальна) назва пепсин, тромбін, трипсин, ренін

Изображение слайда
7

Слайд 7

7 2. Систематична ( 1961 р. М іжнародни й союз біохіміків та молекулярних біологів) побудована за типом хімічної реакції згідно класифікації ферментів (КФ)!!! Систематична назва = Субстрат 1: Субстрат 2 - тип хім.реакції за КФ + «-аза» L-Лактат: НАД + - оксидоредуктаза (лактатдегідрогеназа)

Изображение слайда
8

Слайд 8

Принципи міжнародної класифікації Шість класів відповідно до типу реакції Кожний фермент має класифікаційний номер, що складається з чотирьох цифр : EC: 2.3.4.2 Перша цифра – клас фермента ; друга – підклас ; третя – підпідклас ; четверта – порядковий номер фермента в підпідкласі.

Изображение слайда
9

Слайд 9

9 Класифікація ферментів КФ 1:  Оксидоредуктази   — ферменти, що каталізують   окислення   або   відновлення. Приклад:  каталаза,  алкогольдегідрогеназа КФ 2:  Трансферази  — ферменти, що каталізують перенесення хімічних груп з однієї молекули субстрата на іншу. Серед трансфераз особливо виділяють кінази, що переносять   фосфатну групу, як правило, з молекули   АТФ. КФ 3:  Гідролази  — ферменти, що каталізують   гідроліз   хімічних зв'язків. Приклад:  естерази,  пепсин,  трипсин,  амілаза,  ліпопротеїнліпаза КФ 4:  Ліази  — ферменти, що каталізують розрив хімічних зв'язків без гідролізу з утворенням подвійного зв'язку в одному з продуктів. КФ 5:  Ізомерази  — ферменти, що каталізують структурні або геометричні зміни в молекулі субстрату. КФ 6:  Лігази  — ферменти, що каталізують утворення хімічних зв'язків між субстратами за рахунок гідролізу   АТФ. Приклад:  ДНК-полімераза

Изображение слайда
10

Слайд 10

Будова ферментів Ферменти Складні - холоферменти ( білкова частина - апофермент і небілкова частина – кофактор ) Прості ( апоферменти ) Апофермент ( білкова частина ) Кофактор Простетична група -як правило, постійно зв ’ язана з апоферментом Кофермент - велика органічна молекула; -зв ’ язується з ферментом тільки в момент реакції як правило мала неорганічна молекула або атом;

Изображение слайда
11

Слайд 11: Металозалежні ферменти

Фермент І он метал у Функция і он у металла Гексок і наза Mg 2+ З в ’ яз у ван ня субстрат у П і руватк і наза Mg 2+, К + З в ’ яз у ван ня субстрат у та катал і з Арг і наза 4М n 2+ * 1,4 α - ам і лаза Са 2+ ( та ан і он С l) Стаб і л і зац і я третин н о ї структур и Карбоксипептидаза А Zn 2+ Катал і з Транскетолаза Са 2+ Стабил і зац і я четвертин н о ї структур и Супероксиддисмутаза 2 Zn 2+, 2 С u 2+ Катал і з Церулоплазм і н 8С u 2+ « Ксантиноксидаза 2Мо 6+ «

Изображение слайда
12

Слайд 12

Коферменти приймають участь в стабілізації оптимальної конформації молекули ферменту; приймають участь у приєднанні субстрату; безпосередня участь в хімічній реакції в якості ще одного S До коферментів відносять такі сполуки : • похідні вітамінів ; • геми, що входять до складу цитохромів, каталази, пероксидази, гуанілатциклази, NO- синтази і є простетичної групою ферментів ; • нуклеотиди - донори і акцептори залишку фосфорної кислоти ; • уб і хінон, або кофермент Q, який бере участь в перенесенні електронів і протонів в ЦПЕ; • ФАФС ( фосфоаденозілфосфосульфат ), що бере участь в перенесенні сульфату; • S- аденозілметіонін ( SAM) - донор метильної групи ; • глутатіон, що бере участь в окисно- відновних реакціях.

Изображение слайда
13

Слайд 13: Коферменти – похідні водорозчинних вітамінів

Изображение слайда
14

Слайд 14

14 Структура активного центру ферменту контактна (якірна) ділянка - зв’язує S каталітичн а ділянка - перетворює S В активний центр входять групи: - ОН (сер, тре, тир) - SН (цис) - NН (гіс) - СООН (глу, асп) - NН 2 (арг, ліз) У складних ферментів в каталітичній ділянці –кофактори !!! Активний центр Ділянка зв'язування Каталітична ділянка забезпечує субстратну специфічність забезпечує вибір шляху хімічного перетворення S

Изображение слайда
15

Слайд 15: Субстратна специфічність ферментів

Абсолютна – каталізує перетворення одного субстрату (уреаза, аргіназа, сахараза, лактаза ), активний центр є комплементарним лише до одного субстрату. Стереоструктурна - каталізує перетворення певного стереоізомера (лактатдегідрогеназа - L- лак тат) Відносна (Групова) – каталізує перетворення групи сполук з одним типом зв ’ язку (пептидази, естерази, глікозидази) В організмі людини спостерігають специфічність ферментів до наступних стереоізомерів: стереоспецифічність до D- цукрів; стереоспецифічність до L-амінокислот; стереоспецифічність до цис-транс-ізомерів; стереоспецифічність до -, -глікозидних зв'язків. Субстратна специфічність ферментів

Изображение слайда
16

Слайд 16

Каталітична специфічність Фермент каталізує перетворення приєднаного субстрату за одним із можливих шляхів його перетворення. Ця властивість забезпечується будовою каталітичної ділянки активного центру ферменту і називається каталітичною специфічністю, або специфічністю шляху перетворення субстрату.

Изображение слайда
17

Слайд 17: Властивості ферментів

Термолабільність - залежність активності від температури - Більшість ферментів мають температурний оптимум при 37 o Залежність швидкості ферментативної реакції від від рН Залежність швидкості ферментативної реакції від температури Залежність активності від рН Кожний фермент проявляє максимальну активність при певному pH ( оптимум pH) Для більшості ферментів оптимум pH = ~7 ( є виключення )

Изображение слайда
18

Слайд 18: Меха нізм дії ферментів

Фермент знижує енергію активації Е а, тобто знижує висоту енергетичного бар'єру, в результаті зростає частка реакційно-здатних молекул, отже, збільшується швидкість реакції. Зміна вільної енергії під час хімічної реакції, що каталізується і не каталізується ферментом І - етап зближення й орієнтації субстрату відносно активного центру ферменту; ІІ - утворення фермент-субстратного комплексу (ЕS) у результаті індукованої відповідності; ІІІ - деформація субстрату й утворення нестабільного комплексу фермент – продукт (ЕР) ІV - розпад комплексу (ЕР) з вивільненням продуктів реакції із активного центру ферменту та звільнення ферменту. Типи ферментативного каталізу Кислотний каталіз - вбудовування протону в субстрат Лужний каталіз - відрив протону від субстрату Електрофільний каталіз - вбудовування електрону в субстрат Нуклеофільний каталіз - відрив електрону від субстрату Меха нізм дії ферментів

Изображение слайда
19

Слайд 19

Активність - це зміна концентрації субстрату під впливом ферменту в одиницю часу. В системі СІ використовують «катал», який визначається як 1 катал = 1 моль / с. Міжнародна одиниця активності (U) - кількість ферменту, що каталізують перетворення 1 мкмоль субстрату за 1 хв. 1 U дорівнює 16,67 нанокатал.

Изображение слайда
20

Слайд 20

20 V = k ∙[ E ] Vmax___ 1+ K m / [S] V = Залежність швидкості ферментативної реакції від концентрації ферменту від концентрації субстрату Константа Міхаєліса ( Km ) – та концентрація S, при якій швидкість ферм.р-ції = ½ від максимальної.

Изображение слайда
21

Слайд 21: Рівняння Лайнуівера-Берка

, - відрізок, що відтинається прямої на осі ординат, - нахил прямої. де

Изображение слайда
22

Слайд 22

Зміна активності існуючих молекул ферменту - швидка (сек, хв) 1. Аллостерична регуляція 2. Ковалентна модифікація 3. Білок-білкові взаємодії 4. Протеолітична активація 5. Ізоферменти Зміна кількості молекул ферменту – повільна (години, дні) Регуляція Активності Ферментів синтез ферменту – регуляція через геном (дія гормонів)

Изображение слайда
23

Слайд 23

23 1.Аллостеричні ферменти Аллостеричний центр – регуляторний центр фермента, в якому заємодіють еффектори (+) - активатори (-) - інгибітори (-) еффектор Каталитична субодиниця Регуляторна субодиниця Регуляторный фермент:

Изображение слайда
24

Слайд 24

Інгібітор – зв ’ язується з ферментом і попереджає формування комплекса Е S або його розщеплення до E + P Зворотні і незворотні інгібітори Зворотні інігібітори – після зв ’ язування з ферментом (утворення EI комплексу) швидко дисоціює Фермент пригнічений тільки коли зв ’ язаний з інгібітором EI комплекс утримується разом за допомогою слабких нековалентних зв ’ язків Три типи зворотнього інгібування : Конкурентне, Неконкурентне, Безконкурентне

Изображение слайда
25

Слайд 25

Конкурентне гальмування Бензамідин конкурує з аргініном за зв ’ я зування з трипсином

Изображение слайда
26

Слайд 26: Малонат – конкурентний інгібітор сукцинатдегідрогенази

Изображение слайда
27

Слайд 27: Конкурентні інгібітори в медицині

сульфаніламіди - аналоги ПАБК (антимікробні) метотрексат – аналог віт.В 9, блокує синтез ДНК дикумарини – аналоги віт.К, блокують синтез протромбіну (антизгортальні) прозерин - інгібітор ацетилхолінестерази

Изображение слайда
28

Слайд 28

• Інгібітор приєднується не до активного центру, а до іншої ділянки ферменту-регуляторного (алостеричного) центру • Інгібітор і субстрат можуть зв ’ язуватися з ферментом в один і той же час • Інгібітор може зв ’ язуватися як з ферментом (EI), так і з фермент-субстратним комплексом (ESI) • Інгібітор не може бути витіснений шляхом збільшення концентрації субстрату Неконкурентне гальмування субстрат неконкурентний інгібітор Активний центр Регуляторний центр

Изображение слайда
29

Слайд 29

Безконкурентне гальмування Інгібітор приєднується до ES але не до вільного E Зустрічаться тільки в мультисубстратних реакціях

Изображение слайда
30

Слайд 30

Незворотні інгібітори • інгібітори специфічні до груп амінокислотних залишків ДФФ ( діізопропілфторфосфат (отрути) – інгібітори ОН-груп серіну Йодацетамід - незворотньо реагує із активними SH - групами : E-SH + І- CH 2 -CO ОН E-S - CH 2 -CO ОН + НІ A спірин – інгібітор циклооксігенази суїцидні інгібітори - зв ’ язується як субстрат і спочатку ініціює нормальний каталітичний механізм • Потім утворюються хімічно реактивні сполуки, що інактивують фермент ковалентною модифікацію • ” Суїцидний ” тому що фермент сам бере участь в своєму інактивуванні

Изображение слайда
31

Слайд 31

2. Регуляція активності ферментів шляхом ковалентної модифікації Ковалентне приєднання молекули до амінокислотного залишку фермента може модифікувати активність останнього Типи ковалентної модифікації: фосфорилювання; - ацетилювання; - карбоксилювання і ін.

Изображение слайда
32

Слайд 32

3. РЕГУЛЯЦІЯ ЗА ДОПОМОГОЮ БІЛОК-БІЛКОВИХ ВЗАЄМОДІЙ Активація ферментів у результаті приєднання регуляторних білків (G – білків ) 2. Зміна каталітичної активності внаслідок асоціації або дисоціації протомерів ферменту Регуляція активності аденілатциклази АЦ – аденілатциклаза; ПКА – протеїнкіназа А; Р і – Н 3 РО 4.

Изображение слайда
33

Слайд 33

4. Протеолітична активація Багато ферментів синтезуються як неактивні попередники ( зимогени ) і активуються протеолітичним розщепленням Приклади специфічного протеолізу • Ферменти травлення – синтезуються як зимогени в шлунку і підшлунковій залозі • Ферменти згортання крові – каскад протеолітичної активації • Деякі білкові гормони – проінсулін в інсулін шляхом видалення пептиду Механизм активації трипсина та хімотрипсина

Изображение слайда
34

Слайд 34

множинні форми фермента, які відрізняються амінокислотною послідовністю, але каталізують ту ж саму реакцію Ізоферменти можуть відрізнятися: кінетикою, регуляторними властивостями, коензимом, поширенням в клітині і тканинах Ізоферменти кодуються різними генами 5. Ізоферменти

Изображение слайда
35

Слайд 35

Ізоферменти – важливі для діагностики різних хвороб: ↑ ЛДГ 1,2 – інфаркт міокарду, ↑ ЛДГ 4,5 – ураження печінки Є 5 ізоферментів ЛДГ : H 4 – в серці HM 3 H 2 M 2 H 3 M M 4 – в печінці, м ’ язах – tetramer ( 4 субодиниці ) –складається з двох типів поліпептидних ланцюгів, М і Н Приклад : лактатдегідрогеназа ( ЛДГ ) Лактат + НАД + піруват + НАДН + H + Ізоферменти

Изображение слайда
36

Слайд 36: Ферменти – індикатори захворювань

Аланінамінотрансфераза (АЛТ) Лактатдегідрогеназа - ЛДГ 4,5 36 Гепатит Креатинфосфокіназа (КФК-МВ) Аспартатамінотрансфераза (АСТ) Лактатдегідрогеназа (ЛДГ 1,2 ) Міокард Печінка Інфаркт міокарду Підшлункова залоза Альфа-амілаза Трипсин Панкреатит

Изображение слайда
37

Слайд 37: Іммобілізація ферментів

– це одержання зв'язаних ферментних препаратів з метою підвищення їхньої стабільності і пролонгування їх дії. Суть іммобілізації ферментів прикріплення їх в активній формі до нерозчинної основи включення в гель включення в напівпроникну мембранну систему Вимоги до проведення іммобілізації Допускається прикріплення ферментів тільки за допомогою функціональних груп, які не входять до активного центра і не беруть участь в утворенні фермент-субстратного комплексу.

Изображение слайда
38

Слайд 38: Переваги іммобілізованих ферментів:

Достатньо довгий строк придатності Виявляють терапевтичний ефект на протязі довгого часу З нижена алергічність і імуногенність ферментів Спрямовано транспортуються в місце дії Недоліки іммобілізації 1.Врата частини активності ферменту: - при зв'язуванні молекули ферменту з носієм може бути порушений вільний доступ субстрату до активного центра, - деякі реакційноздатні групи активного центра використовуються для зв'язування ферменту з носієм, - може змінитися конформація молекули, - відбувається часткова денатурація молекули 2. Зменшення швидкості реакції внаслідок утруднення дифузії субстрату

Изображение слайда
39

Слайд 39

спадкові ензимопатії алиментарні Під час хроничних розладів харчування ( білковеголодування ) внаслідок мутації

Изображение слайда
40

Слайд 40: Причини виникнення ензимопатії

. Повна блокада синтезу фермента; 1 Знижения активності фермента; 2 Порушення інших систем або біохимічних реакцій, від яких залежить активність фермента 3

Изображение слайда
41

Слайд 41: Галактоземія

Спадковий дефект синтезу галактозо-1-фосфат-уридилтрансферази проявляється уродженою ензимопатією – галактоземією. Внаслідок неспроможності біохімічних систем організму перетворювати галактозу в глюкозу, в крові та внутрішніх органах хворих накопичується галактоза та галактозо- 1- фосфат, що проявляється збільшенням печінки, змутненням кришталика, затримкою розумового розвитку. Патологія проявляється в ранньому дитячому віці при споживанні молока, її розвиток може бути затриманий відповідними дієтичними обмеженнями.

Изображение слайда
42

Слайд 42

Фенілкетонурія - відсутність або дефіцит фенілаланінгідроксилази або її кофактора тетрагідробіоптерину. Фенілаланін акумулюється в усіх рідинах тіла і перетворюється до фенілпірувату. Порушення мієлінування нервів Маса мозку нижче норми. Розумове і фізичне відставання. Тривалість життя різко знижується. Діагностичні критерії : рівень фенілаланіну в крові FeCl 3 тест проби ДНК ( пренатально )

Изображение слайда
43

Последний слайд презентации: ЛЕКЦІЯ№1 ТЕМА : Біохімія як наука. Структура, властивості та класифікація: Дякую за увагу

Я к і є з а п и т а н н я ?

Изображение слайда