Ферменттер. Ферменттердің қасиеттері. Ферменттер белсенділігінің реттелуі

 Тақырыбы: Ферменттер. Ферменттердің қасиеттері. Ферменттер белсенділігінің реттелуі.

Сабақтың мақсаты:

1. Ферменттердің құрылымдық- функционалдық бірлестігін қарастыру. Фермент-субстратты комплекстің пайда болу жағдайларын білу.
2. Ферменттік катализдің негізін түсіндіру үшін ферменттердің негізгі

физико-химиялық  қасиеттерін білу.

3. Ферменттер белсенділігін реттеу жолдарын қарастыру
4. Ферменттар классификациясын білу, ферментопатия себептерін және оны түзеу жолдарын қарастыру

   Оқыту мақсаты:

1. Ферменттің әсерін білу үшін: температура, рН интервалын анықтау.
2. Ферменттердің қасиетін түсіндіру үшін ақуыздың құрлысы және       қасиеттері туралы білімді қолдану
3. Энзимопатия дамуының негізгі механизмдерімен танысу. 

Тақырыптың негізгі сұрақтары:

1. Ферменттер классификациясы мен номенклатурасы
2. Ферменттердің құрылымдық-қызметтік ұйымдасуы. Белсенді және аллостериялық орталықтар жайлы түсінік.
3. Коферменттер және кофакторлар туралы түсінік.
4. Ферменттердің әсер ету механизмі.Ферменттік реакциялардың кинетикасы.
5. Ферменттік катализдің ерекшеліктері.

а)Ферменттік реакция жылдамдығының температураға, ортаның рН-на және инкубация уақытына тәуелділігі.

б) Ферменттер әрекетінің талғамдылығы

в)Ингибиторлар мен активаторлар әсері

6.Ферменттер әсері  реттелуі: белсендіру және тежеу

7.Тежеудің түрлері

а) қайтымды және қайтымсыз

б) бәсекеге түсетін және түспейтін

в) ретроингибирлеу

8. Аллостериялық ферменттердің құрылысы, метабализм реттелуінің рөлі.

9.Ферменттің жалпы активтілігі. Ферментативті белсенділіктің бірлігі туралы түсінік.

10.Ферменттердің медицинада қолданылуы. Ферментопатия.

Білім берудің және оқытудың әдістері: Тәжірибелік сабақ –пікірталас.

Пікірталас кезінде студенттердің назарын аудару қажет:

Ферменттер – катализаторның қасиеттері тән ерекше ақуыздар.

Олар барлық тіңдердің, клетканың, субклетканың құрылымдардың құрамында болады.

Ферменттердің қызметіне зат алмасу процесінде жүретін

химиялық реакциларды жылдамдату кіреді,яғни ферменттер- бұл

биологиялық катализаторлар.

Химиялық табиғатына сәйкес ферменттер жай және күрделі болып

бөлінеді.Күрделі ферменттердің құрамына апофермент деп

аталатын ақуызды бөлімінен басқа простетикалық топ немесе

кофермент аталатын ақуызсыз бөлімі болады.

Апофермент – фермент әрекетінің өзіне тән қасиетін анықтайды,

ал кофермент-химиялық айналымының мәні. Кофермент

ферменттің ақуызды бөлігімен әртүрлі дәрежедегі беріктікпен

жалғаса алады,ол сонымен қатар «қосымша» субстрат рөлінде

болып,субстрат реакциясының өзгеруін жеңілдетіп,субстратпен

қатынас жасайды.

Биобейорганикалық химия курсындағы студенттердің біліміне сүйене

отырып,ферменттердің  қасиетін  бейорганикалық

катализаторлармен  салыстыра отырып талдау.

Ферменттер бейорганикалық катализаторға ұқсас бірқатар

ортақ, жалпы қасиеттерге ие.Олар мүмкін болатын

термодинамикалық реакцияларды жылдамдатады,қайтымды

процестердің бағытына әсер етпейді,теңдіктің жедел орнығуына

көмектеседі. Реакцияның жылу эффектісіне әсер етпейді, т.б.

Сонымен қатар,студенттердің назарын ферменттердің ақуызды

табиғатының  әрекеттердің бірқатар қасиеттеріне жауап беретініне

аударған жөн:

а)ферменттерде биоорганикалық катализаторлармен салыстырған-

да тым жоғары катализаторлық белсенділік бар.

б)ферменттер тандамалы әрекет жасайды,жоғары өзіндік әрекетке

ие,өйткені әр бір фермент тек бір немесе химиялық құрылысы

жағынан ұқсас ертінділер тобына әсер етеді.Ферменттердің өздігі

түрлі тіндер мен биосұйықтықтардан ферментті табуға мүмкіндік

береді.Сонымен қатар олардың сана жайлы да хабар бере алады.

Ферменттерді әрекетінің өздігі арқылы байқап табудың мәні-

метаболизм реакциясының оқыту әдісі мен бір-қатар ауруларды

емдеу,бақылау және диагностикасын қолдану әдісі.

в)ферменттер термолабильді  ферменттердің көбі үшін

темпиратуралық оптимумның шегі 37-50 С.Ферменттер рН

аймағының мәніне сезімтал,әр бір фермент үшін көбірек белсенді

оптималды рН аймағының мәні белгіленген.

г)ферменттердің әрекеті активаторлар аталатын ертінділер арқылы

күшейе алады (тұздар,кейбір металдардың иондары және т.б)

Ақуыз бола тұра,фермент өзінің жоғарғы каталитикалық

Белсеңділігін коллоидты ортада көрсетеді.Осылай қыздырған

кездегі ферменттердің активсізденуі еритін ақуыздардың жылулық

денатурациясын еске түсіреді.Ферменттерге қышқылдық,сілтілік,

алкалоидты әрекет кезінде ферменттер ақуыздардың қызметін

атқарады.

д)ферментативті реакцияның жылдамдығы рН

ортаға,температураға,субстратпен ферменттің концентрациясына

тәуелді.Бұл факторлар фермент-субстратты комплекстің түзілуіне

әсер етеді.

Сонымен қатар білуге  қажетті:

1.Ферменттердің белсенділігі реттеледі.Белсенділіктің өзгеруі

активаторлар,ингибиторлардың әсерімен байланысты.Бұлардың

орнында ферменттердің модиорикациясын тудыратын гормондар,

иондар,субстратты комплекстің түзілуіне әсер етеді.

2.Фермент белсенділігінің ұлғаюы протеолиз және белсенді

ферментке өтуден болатын үштік құрылымының өзгеруі

нәтижесінде болады.

3.Белсендену ферменттің химиялық модефикациясы  салдарынын

болады да,ферменттердің фосфорлы,аденилирлі және т.б.

формалары түзіледі.

4.Ферменттердің ингибирленуі фермент-субстратты  қосылыстың

түзілуіне  бөгет жасайтын заттардан болады. Ингибиттер қайтымды

және қайтымсыз, бәсекеге түсетін және түспейтін болып бөлінеді.

Аллостериялық ферменттердің реттелуін сараптағанда, төртінші реттік

Құрылымдағы ақуыздардың құрылысының қасиеттері

мен конформациялары өзгерістерін еске алып,студенттердің назарын келесі

жағдайларға аударуы керек:

а)Аллостериялық ферменттер  католитикалық және реттелуі

протомерлерден құралған олигомерлі ақуыздар. Реттелуі протолирде

ферменттердің  белсенділік арттропиктің немесе азайтатын түрлі

эффектілерге  арналған аллостериялық орталық бар.Аллостериялық

активатор ретінде субстраттар,аллостериялық ингибиттер,метаболизмнің

соңғы өнімі бола алады.Олардың әрекеті метаболизмнің негізгі кілттік

ферменттеріне бағытталған.

б)Аллостериялық ферменттердің негізінде молекулалардың кооперативті

конформационды  өзгерістері жатады.Соның салдарынан белсенді

орталықтың  конформациясы өзгереді.

в)Ферменттер термолабильді;ферменттердің көбі үшін температураның

оптимумының шегі 37-50 С.Ферменттер рН аймағының мәніне

сезімтал, әрбір фермент үшін …. оптималды рН аймағының  мәні бөлінген

г)Ферменттердің әрекеті активатор аталатын ерітінділер  арқылы күшейе

алады.Белок бола тұра,фермент өзінің жоғарғы каталитикалық

белсенділігін  коллоидты ортада  көрсетді.Электрофорез кезінде

ферменттер ақуыздардың қызметін атқарады.

д)Ферменттік реакцияның жылдамдығы рН ортаға,температураға,

субстрат пен ферменттің концентрациясына тәуелді.Бұл факторлар

фермент – субстратты комплекстің түзелуіне әсер етеді.

Сонымен қатар білу қажет:

1.Ферменттердің белсенділігі реттеледі.Белсенділіктердің өзгеруі

активаторлар мен ингибиторлардың әсерімен байланысты.Бұлардың

орнында ферменттердің иодификациясын тудыратын каллоидтар,иондар,

субстраттардың құрылымдық  аналогтары,метаболиттері мен ерітінділері

болуы мүмкін.Олар белсенді ортаның және фермент-субстраттың

түзілуіне әсер етеді.

2.Фермент белсенділігінің ұлғаюы протеолиз және белсенді ферментке

өтуден болатын үштік құрылымының өзгеруі нетижесінде  болады.

3.Белсеңдену ферментінің химиялық модификация салдарымен болады да,

ферменттердің фосфорлары және адениері формалары түзіледі.

4.Ферменттердің ингибирленуі фермент-субстраттың қос комплекстік

түзелуіне бөгет жасайтын заттарды тартады.Ингибитер қайтымды және

қайтымсыз,бәсекелес  және бәсекелес емес болып бөлінеді.

Аллостериялық ферменттердің реттеуін сараптағанда төртінші реттік

құрылымындағы ақуыздардың  құрылысының қасиеттері мен

конформацияның өзгерістерін еске алып,студенттердің назарын келесі

жайларға аудару керек:

а)Аллостериялық ферменттер – каталитикалық  және реттелуі

протомерден құралған олигомерлі ақуыздар. Реттелуі протомерде

ферменттердің белсенділігін арттыратын және азайтатын түрлі

эффектоларға арналған аллостерикалық орталық бар.Аллостериялық

активаторлар ретінде субстраттар,аллостерикалық ингибиторлар

метаболизмнің соңғы өнімі бола алады.Олардың әрекеті метаболизмнің

негізгі ферменттеріне бағытталған

б)Аллостериялық ферменттердің негізінде молекулалардың кооперативтік

конформационды өзгерістері  жатады.Сонын салдарынан белсенді

орталықтың конформациясы өзгереді.

Бақылау: сұрақтар

1.Ақуыздардың құрылысы мен қасиеттері.

2.Катализ теориясының негізі.

3.Ферменттердің құрылысы мен қасиеттері, ферменттік катализдің ерекшеліктері

4.Фермент,энзим деген не?

5. Ферменттердің қандай қасиеттері олардың ақуыздық табиғатына дәлел бола алады?
6. Активті орталық дегеніміз не? Фермент-субстратты комплекс.
7. Ферментативті реакцияға әсер ететін факторлар.
8. Ферментативті катализ механизмін қарастырғандағы кинетикалық параметрлердің ролі қандай?
9. Ферменттердің активті және аллостериялық орталықтары дегеніміз қалай?
10. Ферменттер активтілігін реттеу қалай жүзеге асады?
11. Бәсекелес және бәсекелес емес ингибирлеудің өзара айырмашылығы.
12. Қайтымсыз ингибитордың жұмыс жасау принципі.
13. Ферменттердің химиялық модификациясы дегеніміз не?
14. Ретротежеуді түсіндіріңіз. Мысалдар келтіріңіз.
15. Бастапқы реакция туралы, реттегіш фермент-модулятор туралы айтыңыз
16. Ферменттің аллостериялық контактілі бетінің активті орталығына анықтама беріңіз.
17. Фермент активтілігін реттеудегі олардың маңызын көрсетіңіз.
18. Ферменттер активтілігін өлшеу тәсілдері.

              Билет № 1

1.Ферменттермен мен бейорганикалық катализдейтін айырмашылығы.

2.Оксидо–редуктаза класының ферменттерін катализдейтін реакцияларына мысалға келтіру.

3.Аллостериялық ферменттерінің құрылысы.

Билет № 2

1.Ферменттердің құрылысы. Белсенді және аллостериялық орталықтары.

2.Ферменттік  реакциялардың жылдамдығының температурасына тәуелділігі.

3.Ферменттердің активтілігінің шектелуі, протеин  жолмен реттелуі.

           Билет № 3

1.Жай және күрелі ферменттер. Апофермент, кофермент.

2.Гидролаза  класындағы ферменттерін катализдейтін реакцияларына мысалға келтіру.

3.Бәсекелі  тежеу.

           Билет № 4

1.Ферменттік реакцияларының рН ортаға тәуелілігі.

2.Трансфераза класындағы ферменттерін  катализдейтін реакцияларына мысалға келтіру.

3.Ферменттердің активаторлары.

        Билет № 5

1.Ферменттік  реакциялардың жылдамдығына субстрат концентрациясының тәуелділігі.

2.Лиаза  класындағы  ферменттердің катализдейтін реакцияларына мысалға келтіру.

3.Ретроингибирлеу.

        Билет № 6

1.Ферменттік реакцияларының фермент концентрацияға тәуелілігі.

2.Синтетаза класындағы  ферменттердің катализдейтін реакцияларына мысалға келтіру.

3.Ферменттер белсенділігінің өлшем бірлігі.

       Билет № 7

1.Ферменттердің талғамдылығы.

2.Гидролиза класындағы  ферменттердің катализдейтін реакцияларына мысалға келтіру.

3. Бәсекеге түспейтін тежеу.

     Билет № 8

1.Ферменттердің  бейорганикалық катализаторлардан айырмашылығы.

2.Ферменттердің активтендіру энергиясына әсері.

3.Ферменттердің аллостериялық реттелуі.

     Билет № 9

1.Ферменттік  реакцияларының жылдамдығына субстрат – концентрациясына тәуелділігі.

2. Гидролаза класындағы ферменттердің катализдейтін реакцияларына мысалға келтіру.
3. Қайтымды және қайтымсыз ингибирлеу.

Билет № 10

1.Ферменттік реакцияларының жылдамдығының ортасына  рН –на тәуелділігі.

2.Синтетаза  класындағы  ферменттердің катализдейтін реакцияларына мысалға келтіру.

3. Проферменттердің белсендірілуі.