Амінокислоти – структурні мономери білків. Амінокислотний склад білків Амінокислоти, які входять до складу білків

Авто 10.12.2023
Авто
  • 3. Роль активного центру у ферментативному каталізі
  • 1. Кислотно-основний каталіз
  • 2. Ковалентний каталіз
  • 15. Кінетика ферментативних реакцій. Залежність швидкості ферментативних реакцій від температури, рН середовища, концентрації ферменту та субстрату. Рівняння Міхаеліса-Ментен, Кm.
  • 16. Кофактори ферментів: іони металів їх роль ферментативному каталізі. Коферменти як похідні вітамінів. Коферментні функції вітамінів в6, рр та в2 на прикладі трансаміназ та дегідрогеназ.
  • 1. Роль металів у приєднанні субстрату в активному центрі ферменту
  • 2. Роль металів у стабілізації третинної та четвертинної структури ферменту
  • 3. Роль металів у ферментативному каталізі
  • 4. Роль металів у регуляції активності ферментів
  • 1. Механізм "пінг-понг"
  • 2. Послідовний механізм
  • 17. Інгібування ферментів: оборотне та незворотне; конкурентне та неконкурентне. Лікарські препарати як інгібітори ферментів.
  • 1. Конкурентне інгібування
  • 2. Неконкурентне інгібування
  • 1. Специфічні та неспецифічні інгібітори
  • 2. Необоротні інгібітори ферментів як лікарські препарати
  • 19. Регуляція каталітичної активності ферментів ковалентною модифікацією шляхом фосфорилювання та дефосфорилювання (на прикладі ферментів синтезу та розпаду глікогену).
  • 20. Асоціація та дисоціація протомерів на прикладі протеїнкінази а та обмежений протеоліз при активації протеолітичних ферментів як способи регуляції каталітичної активності ферментів.
  • 21. Ізоферменти, їхнє походження, біологічне значення, навести приклади. Визначення ферментів та ізоферментного спектру плазми крові з метою діагностики хвороб.
  • 22. Ензімопатії спадкові (фенілкетонурія) та набуті (цинга). Застосування ферментів на лікування хвороб.
  • 23. Загальна схема синтезу та розпаду піримідинових нуклеотидів. Регулювання. Оротацідурія.
  • 24. Загальна схема синтезу та розпаду пуринових нуклеотидів. Регулювання. Подагра.
  • 27. Азотисті основи, що входять до структури нуклеїнових кислот – пуринові та піримідинові. Нуклеотиди, що містять рибозу та дезоксирибозу. структура. Номенклатура.
  • 27. Гібридизація нуклеїнових кислот. Денатурація та ренативація днк. Гібридизація (ДНК-ДНК, ДНК-РНК). Методи лабораторної діагностики, засновані на гібридизації нуклеїнових кислот. (ПЦР)
  • 29. Реплікація. Принципи реплікації ДНК. Стадія реплікації. Ініціація. Білки та ферменти, що беруть участь у формуванні реплікативної вилки.
  • 30. Елонгація та термінація реплікації. Ферменти. Асиметричний синтез ДНК. Фрагменти Козаки. Роль днк-лігази у формуванні безперервного та відстаючого ланцюга.
  • 31. Ушкодження та репарація днк. Види ушкоджень. Методи репарації. Дефекти репараційних систем та спадкові хвороби.
  • 32. Транскрипція Характеристика компонентів системи синтезу РНК. Структура днк-залежної рНК-полімерази: роль субодиниць (α2ββ′δ). Ініціація процесу. Елонгація, термінація транскрипції.
  • 33. Первинний транскрипт та його процесинг. Рибозими як приклад каталітичної активності нуклеїнових кислот. Біороль.
  • 35. Складання поліпептидного ланцюга на рибосомі. Утворення ініціаторного комплексу. Елонгація: утворення пептидного зв'язку (реакція транспептидації). Транслокація. Транслоказ. Термінація.
  • 1. Ініціація
  • 2. Елонгація
  • 3. Термінація
  • 36. Особливості синтезу та процесингу секретованих білків (на прикладі колагену та інсуліну).
  • 37. Біохімія харчування. Основні компоненти їжі людини, їхня біороль, добова потреба в них. Незамінні компоненти їжі.
  • 38. Білкове харчування. Біологічна цінність білків. Азотний баланс. Повноцінність білкового харчування, норми білка у харчуванні, білкова недостатність.
  • 39. Перетравлення білків: протеази шлунково-кишкового тракту, їх активація та специфічність, оптимум рН та результат дії. Утворення та роль соляної кислоти у шлунку. Захист клітин від дії протеазу.
  • 1. Утворення та роль соляної кислоти
  • 2. Механізм активації пепсину
  • 3.Вікові особливості перетравлення білків у шлунку
  • 1. Активація панкреатичних ферментів
  • 2. Специфіка дії протеаз
  • 41. Вітаміни. Класифікація, номенклатура. Провітаміни. Гіпо-, гіпер- та авітамінози, причини виникнення. Вітамінзалежні та вітамінрезистентні стани.
  • 42. Мінеральні речовини їжі, макро- та мікроелементи, біологічна роль. Регіональні патології, пов'язані з нестачею мікроелементів.
  • 3. Рідина мембран
  • 1. Структура та властивості ліпідів мембран
  • 45. Механізми перенесення речовин через мембрани: проста дифузія, пасивний симпорт та антипорт, активний транспорт, регульовані канали. Мембранні рецептори.
  • 1. Первинно-активний транспорт
  • 2. Вторинно-активний транспорт
  • Мембранні рецептори
  • 3.Ендергонічні та екзергонічні реакції
  • 4. Поєднання екзергонічних та ендергонічних процесів в організмі
  • 2. Будова атф-синтази та синтез атф
  • 3.Коефіцієнт окисного фосфорилювання
  • 4.Дихальний контроль
  • 50. Утворення активних форм кисню (синглетний кисень, пероксид водню, гідроксильний радикал, пероксинітрил). Місце освіти, схеми реакцій, їхня фізіологічна роль.
  • 51. . Механізм ушкоджуючої дії активних форм кисню на клітини (підлога, окислення білків та нуклеїнових кислот). Приклад реакцій.
  • 1) Ініціація: утворення вільного радикала (l)
  • 2) Розвиток ланцюга:
  • 3) Руйнування структури ліпідів
  • 1. Будова піруватдегідрогеназного комплексу
  • 3. Зв'язок окисного декарбоксилювання пірувату з цпе
  • 53. Цикл лимонної кислоти: послідовність реакцій та характеристика ферментів. Роль циклу у метаболізмі.
  • 1. Послідовність реакцій цитратного циклу
  • 54. Цикл лимонної кислоти, схема процесу. Зв'язок циклу з метою перенесення електронів та протонів. Регулювання циклу лимонної кислоти. Анаболічні та анаплеротичні функції цитратного циклу.
  • 55. Основні вуглеводи тварин, біологічна роль. Вуглеводи їжі, перетравлення вуглеводів. Всмоктування продуктів перетравлення.
  • Методи визначення глюкози у крові
  • 57. Аеробний гліколіз. Послідовність реакцій до утворення пірувату (аеробний гліколіз). Фізіологічне значення аеробного гліколізу. Використання глюкози для синтезу жирів.
  • 1. Етапи аеробного гліколізу
  • 58. Анаеробний гліколіз. Реакція гліколітичної оксидоредукції; субстратне фосфорилювання. Поширення та фізіологічне значення анаеробного розпаду глюкози.
  • 1. Реакції анаеробного гліколізу
  • 59. Глікоген, біологічне значення. Біосинтез та мобілізація глікогену. Регуляція синтезу та розпаду глікогену.
  • 61. Спадкові порушення обміну моносахаридів та дисахаридів: галактоземія, непереносимість фруктози та дисахаридів. Глікогенози та аглікогенози.
  • 2. Аглікогенози
  • 62. Ліпіди. Загальна характеристика. Біологічна роль. Класифікація ліпідів. Вищі жирні кислоти, особливості будови. Полієнові жирні кислоти. Тріацилгліцерол..
  • 64. Депонування та мобілізація жирів у жировій тканині, фізіологічна роль цих процесів. Роль інсуліну, адреналіну та глюкагону в регуляції метаболізму жиру.
  • 66. Розпад жирних кислот у клітині. Активація та перенесення жирних кислот у мітохондрії. Β-окислення жирних кислот, енергетичний ефект.
  • 67. Біосинтез жирних кислот. Основні стадії процесу. Регулювання обміну жирних кислот.
  • 2. Регуляція синтезу жирних кислот
  • 69. Холестерин. Шляхи надходження, використання та виведення з організму. Рівень холестерину у сироватці крові. Біосинтез холестерину, його етапи. Регулювання синтезу.
  • Фонд холестеролу в організмі, шляхи його використання та виведення.
  • 1. Механізм реакції
  • 2. Органоспецифічні амінотрансферази ант та act
  • 3. Біологічне значення трансамінування
  • 4. Діагностичне значення визначення амінотрансфераз у клінічній практиці
  • 1. Окисне дезамінування
  • 74. Непряме дезамінування амінокислот. Схема процесу, субстрати, ферменти, кофактор.
  • 3. Неокислювальне дезамітровате
  • 76. Оринітиновий цикл сечовиноутворення. Хімізм, місце перебігу процесу. Енергетичний ефект процесу, його регулювання. Кількісне визначення сечовини сироватки, клінічне значення.
  • 2. Освіта спермідину та сперміну, їх біологічна роль
  • 78. Обмін фенілаланіну та тирозину. Особливості обміну тирозину у різних тканинах.
  • 79. Ендокринна, паракринна та аутокринна системи міжклітинної комунікації. Роль гормонів у системі регуляції метаболізму. Регулювання синтезу гормонів за принципом зворотного зв'язку.
  • 80. Класифікація гормонів з хімічної будови та біологічних функцій.
  • 1. Класифікація гормонів з хімічної будови
  • 2. Класифікація гормонів з біологічних функцій
  • 1. Загальна характеристика рецепторів
  • 2. Регуляція кількості та активності рецепторів
  • 82. Циклічні амф та гмф як вторинні посередники. Активація протеїнкіназ та фосфорилювання білків, відповідальних за прояв гормонального ефекту.
  • 3. Передача сигналів через рецептори, пов'язані з іонними каналами
  • 85. Гормони гіпоталамуса та передньої частки гіпофіза, хімічна природа та біологічна роль.
  • 2. Кортіколіберін
  • 3. Гонадоліберін
  • 4. Соматоліберин
  • 5.Соматостатин
  • 1. Гормон росту, пролактин
  • 2. Тиреотропін, лютеїнізуючий гормон та фолікулостимулюючий гормон
  • 3. Група гормонів, що утворюються з проопіомеланокортину
  • 4. Гормони задньої частки гіпофіза
  • 86. Регуляція водно-сольового обміну. Будова, механізмдії та функції альдостерону та вазопресину. Роль системи ренін-ангіотензин-альдостерон. Передсердний натріуретичний фактор.
  • 1. Синтез та секреція антидіуретичного гормону
  • 2. Механізм дії
  • 3. Нецукровий діабет
  • 1. Механізм дії альдостерону
  • 2. Роль системи ренін-ангіотензин-альдостерон у регуляції водно-сольового обміну
  • 3. Відновлення об'єму крові при зневодненні організму
  • 4. Гіперальдостеронтм
  • 87. Регуляція обміну іонів кальцію та фосфатів. Будова, біосинтез та механізм дії паратгормону, кальцитоніну та кальцитріолу. Причини та прояви рахіту, гіпо- та гіперпаратиреоїдизму.
  • 1. Синтез та секреція птг
  • 2. Роль паратгормону в регуляції обміну кальцію та фосфатів
  • 3. Гіперпаратиреоз
  • 4. Гіпопаратиреоз
  • 1. Будова та синтез кальцитріолу
  • 2. Механізм дії кальцитріолу
  • 3. Рахіт
  • 2. Біологічні функції інсуліну
  • 3. Механізм дії інсуліну
  • 1. Інсулінзалежний цукровий діабет
  • 2. Інсулінонезалежний цукровий діабет
  • 1. Симптоми цукрового діабету
  • 2. Гострі ускладнення цукрового діабету. Механізми розвитку діабетичної коми
  • 3. Пізні ускладнення цукрового діабету
  • 1. Біосинтез йодтиронінів
  • 2. Регуляція синтезу та секреції йодтиронінів
  • 3. Механізм дії та біологічні функції йодтиронінів
  • 4. Захворювання щитовидної залози
  • 90. Гормони кори надниркових залоз (кортикостероїди). Їхній вплив на метаболізм клітини. Зміни метаболізму при гіпо- та гіперфункції кори надниркових залоз.
  • 3. Зміни метаболізму при гіпо- та гіперфункції кори надниркових залоз
  • 91. Гормони мозкового шару надниркових залоз. Секреція катехоламінів. Механізм дії та біологічні функції катехоламінів. Патологія мозкової речовини надниркових залоз.
  • 1. Синтез та секреція катехоламінів
  • 2. Механізм дії та біологічні функції катехоламінів
  • 3. Патологія мозкової речовини надниркових залоз
  • 1. Основні ферменти мікросомальних електронтранспортних ланцюгів
  • 2. Функціонування цитохрому р450
  • 3. Властивості системи мікросомального окиснення
  • 93. Розпад гема. Схема процесу, місце протікання. «Прямий» та «непрямий» білірубін, його знешкодження в печінці. Діагностичне значення визначення білірубіну в крові та сечі.
  • 94. . Порушення катаболізму гему. Жовтяниці: гемолітична, жовтяниця новонароджених, печінково-клітинна, механічна, спадкова (порушення синтезу удф-глюкуронілтрансферази).
  • 1. Гемолітична (надпечінкова) жовтяниця
  • 2. Печінково-клітинна (печінкова) жовтяниця
  • 3. Механічна, або обтураційна (підпечінкова) жовтяниця
  • 1. Участь трансфераз у реакціях кон'югації
  • 2. Роль епоксидгідролаз в утворенні діолів
  • 96. Гемоглобіни людини, структура. Транспорт кисню та діоксиду вуглецю. Гемоглобін плода та його фізіологічне значення. Гемоглобінопатія.
  • 98. Білки сироватки крові, біологічна роль основних фракцій білків, значення визначення для діагностики захворювань. Зміст та функції деяких білків плазми крові
  • 98. Ферменти плазми, ензімодіагностика. Кількісне визначення активності амінотрансфераз (АлАт, АсАт).
  • Амінотрансферази
  • Аланінамінотрансфераза (алат)
  • 99. Колаген: особливості амінокислотного складу, первинної та просторової структури. Особливості біосинтезу та дозрівання колагену. Роль аскорбінової кислоти у дозріванні колагену.
  • 104. Значення води для життєдіяльності організму. Розподіл води в тканинах, поняття про внутрішньоклітинну та позаклітинну рідини. Водний баланс, регулювання водного обміну.

    • 1.Предмет та завдання біологічної хімії.Біохімія як молекулярний рівень вивчення структурної організації, анаболізму та катаболізму живої матерії. Місце біохімії серед інших біологічних дисциплін. Значення біохімії в підготовці лікаря та для медицини.

    Біохімія - це наука про хімічний склад живої матерії, хімічні процеси, що відбуваються в живих організмах, а також зв'язки цих перетворень з діяльністю органів і тканин. Таким чином, біохімія складається з трьох частин: 1) статична біохімія(Це аналіз хімічного складу живих організмів); 2) динамічна біохімія(вивчає сукупність перетворення речовин та енергії в організмі); 3) функціональна біохімія(Досліджує процеси, що лежать в основі різних проявів життєдіяльності).

    Головнимдля біохімії є з'ясування функціонального, тобто біологічного призначення всіх хімічних речовин та фізико-хімічних процесів у живому організмі, а також механізм порушення цих функцій при різних захворюваннях. Сучасна біохімія вирішує такі завдання: 1. Біотехнологічну, тобто. створення фармацевтичних препаратів (гормонів, ферментів), регуляторів росту рослин, засобів боротьби із шкідниками, харчових добавок. 2. Проводить розробку нових методів та засобів діагностики та лікування спадкових захворювань, канцерогенезу, природи онкогенів та онкобілків. 3. Проводить розробку методів генної та клітинної інженерії для отримання нових порід тварин і форм рослин з більш цінними ознаками. 4. Вивчає молекулярні основи пам'яті, психіки, біоенергетики, харчування та низку інших завдань.

    Біологічна хімія вивчає молекулярні процеси, що лежать в основі розвитку та функціонування організмів. Біохімія використовує методи «молекулярних» наук – хімії, фізичної хімії, молекулярної фізики, і в цьому плані біохімія сама є молекулярною наукою. Проте головні кінцеві завдання біохімії лежать у галузі біології: вона вивчає закономірності біологічної, а чи не хімічної форми руху матерії. З іншого боку, «молекулярні винаходи» природи, які відкриваються біохіміками, знаходять застосування в небіологічних галузях знання та в промисловості (молекулярна біоніка, біотехнологія). У таких випадках біохімія виступає у ролі методу, а предметом досліджень та розробок є проблеми, що виходять за межі біології.

    Живі організми перебувають у постійному та нерозривному зв'язку з навколишнім середовищем. Цей зв'язок здійснюється у процесі обміну речовин. Обмін речовин включає 3 етапи: надходження речовин в організм, метаболізм та виділення кінцевих продуктів з організму.

    Надходження речовин в організм відбувається внаслідок дихання (кисень) та харчування. У ШКТ продукти харчування перетравлюються (розщеплюються до простих речовин). При перетравленні відбувається гідроліз полімерів (білків, полісахаридів та інших складних органічних речовин) до мономерів, що всмоктуються в кров і включаються в проміжний обмін.

    Проміжний обмін (внутрішньоклітинний метаболізм) включає 2 типи реакцій: катаболізм та анаболізм.

    Катаболізм- Розщеплення органічних молекул до кінцевих продуктів. Кінцеві продукти перетворень органічних речовин у тварин і людини - СО2, Н2О та сечовина. До процесів катаболізму включаються метаболіти, що утворюються як при травленні, так і при розпаді структурно-функціональних компонентів клітин.

    Реакції катаболізму супроводжуються виділенням енергії (екзергонічні реакції).

    Анаболізмпоєднує біосинтетичні процеси, у яких прості будівельні блоки з'єднуються у складні макромолекули, необхідні організму. В анаболічних реакціях використовується енергія, що звільняється при катаболізмі (ендергонічні реакції).

    Практично будь-яке захворювання починається з пошкодження (порушення) однієї реакції у метаболізмі клітини, а потім воно поширюється на тканину, орган та цілий організм. Порушення метаболізму веде до порушення гомеостазу у біологічних рідинах організму людини, що супроводжується зміною біохімічних показників.

    Велике значення клініко-біохімічних методів дослідження біологічних рідин велике в медицині та важливе для підготовки медичних лабораторних техніків. Досить нагадати, що тільки в крові людини можна визначити сучасними методами біохімічних досліджень близько 1000 показників метаболізму.

    Біохімічні показники біологічних середовищ організму людини широко використовуються при:

    1. постановці діагнозу захворювання, особливо диференціального діагнозу;

    2. вибір методу лікування;

    3.контролі за правильністю призначеного лікування;

    4. результати біохімічних аналізів є одним із критеріїв вилікуваності патологічного процесу;

    5.скринінгу (виявленні хвороби на доклінічній стадії);

    6.моніторингу (контролю за перебігом захворювання та результатом лікування);

    7. прогноз (інформацію про можливий результат захворювання).

    2. Амінокислоти, що входять до складу білків, їх будова та властивості. Пептиди.

    Біологічна роль амінокислот та пептидів.

    1. Загальні структурні особливості амінокислот, що входять до складу білків

    Загальна структурна особливість амінокислот - наявність аміно-і карбоксильної груп, сполучених з тим самим?-вуглецевим атомом. R - радикал амінокислот - у найпростішому випадку представлений атомом водню (гліцин), але може мати складнішу будову. У водних розчинах при нейтральному значенні рН-амінокислоти існують у вигляді біполярних іонів. На відміну від 19 інших?-амінокислот, пролін - імінокислота, радикал якої пов'язаний як з?-вуглецевим атомом, так і з аміногрупою, внаслідок чого молекула набуває циклічної структури.

    19 з 20 амінокислот містять в?-положенні асиметричний атом вуглецю, з яким пов'язані 4 різні заміщаючі групи. В результаті ці амінокислоти в природі можуть перебувати у двох різних ізомерних формах - L і D. Виняток становить гліцин, який не має асиметричного?-вуглецевого атома, тому що його радикал представлений лише атомом водню. У складі білків присутні лише L-ізомери амінокислот.

    Чисті L- або D-стереоізомери можуть за тривалий термін мимовільно та неферментативно перетворюватися на еквімолярну суміш L- та D-ізомерів. Цей процес називають рацемізацією. Рацемізація кожної L-амінокислоти за даної температури йде з певною швидкістю. Усі 20 амінокислот в організмі людини розрізняються за будовою, розмірами та фізико-хімічними властивостями радикалів, приєднаних до α-вуглецевого атома.

    2. Класифікація амінокислот за хімічною будовою радикалів

    За хімічною будовою амінокислоти можна розділити на аліфатичні, ароматичні та гетероциклічні

    У складі аліфатичних радикалів можуть бути функціональні групи, що надають їм специфічні властивості: карбоксильна (-СООН), аміно (-NH 2), тіольна (-SH), амідна (-CO-NH 2), гідроксильна (-ОН) і гуанідинова групи. .

    Для запису амінокислотних залишків у молекулах пептидів та білків використовують трилітерні скорочення їх тривіальних назв, а в деяких випадках і однолітерні символи

    3. Класифікація амінокислот за розчинністю їх радикалів у воді

    Усі 20 амінокислот у білках організму людини можна згрупувати за здатністю їх радикалів розчинятися у воді. Радикали можна вибудувати в безперервний ряд, що починається повністю гідрофобними і закінчується гідрофільними.

    Розчинність радикалів амінокислот визначається полярністю функціональних груп, що входять до складу молекули (полярні групи притягують воду, неполярні відштовхують її).

    Амінокислоти з неполярними радикалами

    До неполярних (гідрофобних) відносять радикали, що мають аліфатичні вуглеводневі ланцюги (радикали аланіну, валіну, лейцину, ізолейцину, проліну та метіоніну) та ароматичні кільця (радикали фенілаланіну та триптофану). Радикали таких амінокислот у воді прагнуть один до одного або інших гідрофобних молекул, в результаті чого поверхня зіткнення їх з водою зменшується.

    Амінокислоти з полярними незарядженими радикалами

    Радикали цих амінокислот краще, ніж гідрофобні радикали, розчиняються у воді, оскільки до їх складу входять полярні функціональні групи, що утворюють водневі зв'язки з водою. До них відносять серії, треонін і тирозин, що мають гідроксильні групи, аспарагін і глутамін, що містять амідні групи, та цистеїн з його тіольною групою.

    Амінокислоти з полярними негативно зарядженими радикалами

    До цієї групи відносять аспарагінову та глутамінову амінокислоти, що мають в радикалі додаткову карбоксильну групу, що при рН близько 7,0 дисоціює з утворенням СОО - і Н + . Отже, радикали даних амінокислот – аніони. Іонізовані форми глутамінової та аспарагінової кислот називають відповідно глутаматом та аспартатом.

    Амінокислоти з полярними позитивно зарядженими радикалами

    Додаткову позитивно заряджену групу в радикалі мають лізин та аргінін. У лізину друга аміногрупа, здатна приєднувати Н + , розташовується в ?-положенні аліфатичного ланцюга, а у аргініну позитивний заряд набуває, гуанідинова група, Крім того, гістидин містить слабо іонізовану імідазольну групу, тому при фізіологічних коливаннях значень рН 7,4) гістидин заряджений або нейтрально, або позитивно. При збільшенні кількості протонів серед імідазольна група гістидину здатна приєднувати протон, набуваючи позитивний заряд, а при збільшенні концентрації гідроксильних груп - віддавати протон, втрачаючи позитивний заряд радикала. Позитивно заряджені радикали - катіони. Найбільшою розчинністю у воді мають полярні заряджені радикали амінокислот.

    4. Зміна сумарного заряду амінокислот залежно від рН середовища

    При нейтральних значеннях рН усі кислотні (здатні віддавати Н+) і всі основні (здатні приєднувати Н+) функціональні групи перебувають у дисоційованому стані.

    Тому в нейтральному середовищі амінокислоти, що містять недисоціювальний радикал, мають сумарний нульовий заряд. Амінокислоти, що містять кислотні функціональні групи, мають сумарний негативний заряд, а амінокислоти, що містять основні функціональні групи - позитивний заряд

    Зміна рН у кислу сторону (тобто підвищення серед концентрації Н +) призводить до придушення дисоціації кислотних груп. У сильно кислому середовищі всі амінокислоти набувають позитивного заряду.

    Навпаки, збільшення концентрації ВІН - груп викликає відщеплення Н+ від основних функціональних груп, що призводить до зменшення позитивного заряду. У лужному середовищі всі амінокислоти мають сумарний негативний заряд.

    5. Модифіковані амінокислоти, присутні у білках

    Безпосередньо у синтезі білків організму людини беруть участь лише 20 перерахованих амінокислот. Однак у деяких білках є нестандартні модифіковані амінокислоти - похідні однієї з цих 20 амінокислот.

    Модифікації амінокислотних залишків здійснюються у складі білків, тобто. тільки після закінчення їхнього синтезу. Введення додаткових функціональних груп у структуру амінокислот надає білкам властивості, необхідних виконання ними специфічних функцій.

    6. Хімічні реакції, що використовуються для виявлення амінокислот

    Для виявлення та кількісного визначення амінокислот, що знаходяться в розчині, можна використовувати нінгідринову реакцію.

    Ця реакція полягає в тому, що безбарвний нінгідрин, реагуючи з амінокислотою, конденсується як димера через атом азоту, отщепляемый від?-аминогруппы амінокислоти. В результаті утворюється пігмент червоно-фіолетового кольору. Одночасно відбувається декарбоксилювання амінокислоти, що призводить до утворення СО 2 та відповідного альдегіду. Нінгідринову реакцію широко використовують щодо первинної структури білків Оскільки інтенсивність забарвлення пропорційна кількості амінокислот в розчині, її використовують із вимірювання концентрації?-аминокислот.

    Специфічні реакції на окремі амінокислоти

    Якісне та кількісне визначення окремих амінокислот можливе завдяки наявності в їх радикалах особливих функціональних груп.

    Аргінін визначають за допомогою якісної реакції на гуанідинову групу (реакція Сакагучі), а цистеїн виявляють реакцією Фоля, специфічною на SH-групу цієї амінокислоти. Наявність ароматичних амінокислот у розчині визначають ксантопротеїновою реакцією (реакція нітрування), а наявність гідроксильної групи в ароматичному кільці тирозину – за допомогою реакції Міллона.

    Б. Пептидна зв'язок. Будова та біологічні властивості пептидів

    3.Біологічна роль пептидів

    В організмі людини виробляється безліч пептидів, що беруть участь у регуляції різних біологічних процесів і мають високу фізіологічну активність.

    Функції пептидів залежить від їх первинної структури. Ангіотензин I за структурою дуже схожий на ангіотензин II (має лише дві додаткові амінокислоти з С-кінця), але при цьому не має біологічної активності.

    Зміна в амінокислотному складі пептидів часто призводить до втрати одних та виникнення інших біологічних властивостей.

    Так як пептиди – потужні регулятори біологічних процесів, їх можна використовувати як лікарські препарати. Основна перешкода для терапевтичного використання – їх швидке руйнування в організмі. Одним із найважливіших результатів досліджень є не тільки вивчення структури пептидів, але й отримання синтетичних аналогів природних пептидів із цілеспрямованими змінами в їх структурі та функціях.

    Відкриті та вивчені в даний час пептиди можна розділити на групи з їхньої основної фізіологічної дії:

      пептиди, які мають гормональну активність (окситоцин, вазопресин, рилізинг-гормони гіпоталамуса, меланоцитстимулюючий гормон, глюкагон та ін.);

      пептиди, що регулюють процеси травлення (гастрин, холецистокінін, вазоінтестиналший пептид, шлунковий інгібуючий пептид та ін.);

      пептиди, що регулюють тонус судин та АТ (брадикінін, калідин, ангіотензин II);

      пептиди, що регулюють апетит (лептин, нейропептид Y, меланоцитстимулюючий гормон, (?-ендорфіни);

      пептиди, що мають знеболювальну дію (енкефаліни та ендорфіни та інші опіоїдні пептиди). Знеболюючий ефект цих пептидів у сотні разів перевищує аналгезуючий ефект морфіну;

      пептиди, що у регуляції вищої нервової діяльності, в біохімічних процесах, що з механізмами сну, навчання, пам'яті, виникнення почуття страху тощо.

    3. Первинна структура білків. Пептидна зв'язок, її характеристика (міцність, кратність, компланарність, цис-, транс-ізомерія). Значення первинної структури для нормального функціонування білків (на прикладі гемоглобіну S).

    Первинною структурою білків називається лінійний поліпептидний ланцюг з амінокислот, з'єднаних між собою пептидними зв'язками. Первинна структура – ​​найпростіший рівень структурної організації білкової молекули. Високу стабільність їй надають ковалентні пептидні зв'язки між α-аміногрупою однієї амінокислоти та α-карбоксильною групою іншої амінокислоти.

    Якщо в освіті пептидного зв'язку бере участь іміногрупа проліну або гідроксипроліну, вона має інший вигляд.

    При утворенні пептидних зв'язків у клітинах спочатку активується карбоксильна група однієї амінокислоти, а потім вона з'єднується з аміногрупою іншою. Приблизно також проводять лабораторний синтез поліпептидів.

    Пептидна зв'язок є фрагментом поліпептидного ланцюга, що повторюється. Вона має низку особливостей, які впливають не тільки на форму первинної структури, а й на найвищі рівні організації поліпептидного ланцюга:

      копланарність - всі атоми, що входять до пептидної групи, знаходяться в одній площині;

      здатність існувати у двох резонансних формах (кето-або енольною формою);

      транс-положення заступників стосовно С-N-зв'язку;

      здатність до утворення водневих зв'язків, причому кожна з пептидних груп може утворювати два водневі зв'язки з іншими групами, у тому числі пептидними.

    Виняток становлять пептидні групи за участю аміногрупи проліну або гідроксипроліну. Вони здатні утворювати лише один водневий зв'язок. Це позначається на формуванні вторинної структури білка. Поліпептидний ланцюг на ділянці, де знаходиться пролін або гідроксипролін, легко згинається, тому що не утримується, як завжди, другим водневим зв'язком.

    Особливості первинної структури білка . В кістяку поліпептидного ланцюга чергуються жорсткі структури (плоскі пептидні групи) з відносно рухомими ділянками (-СНR), які здатні обертатися навколо зв'язків. Такі особливості будови поліпептидного ланцюга впливають на укладання її у просторі.

    2. Характеристика пептидного зв'язку

    Пептидна зв'язок має характеристику частково подвійного зв'язку, тому вона коротша, ніж інші зв'язки пептидного кістяка, і внаслідок цього мало рухома. Електронна будова пептидного зв'язку визначає плоску тверду структуру пептидної групи. Площини пептидних груп розташовані під кутом одна до одної.

    Зв'язок між ?-вуглецевим атомом і ?-аміногрупою або ?-карбоксильною групою здатна до вільних обертань (хоча обмежена розміром і характером радикалів), що дозволяє поліпептидного ланцюга приймати різні конфігурації.

    Пептидні зв'язки зазвичай перебувають у транс-конфігурації, тобто. ?-вуглецеві атоми розташовуються по різні боки від пептидного зв'язку. В результаті бічні радикали амінокислот знаходяться на найбільш віддаленій відстані один від одного у просторі.

    Пептидні зв'язки дуже міцні і мимоволі не розриваються за нормальних умов, що у клітинах (нейтральне середовище, температура тіла). У лабораторних умовах гідроліз пептидних зв'язків білків проводять у запаяній ампулі з концентрованою (6 моль/л) соляною кислотою, при температурі понад 105 °С, причому повний гідроліз білка до вільних амінокислот проходить приблизно за добу.

    У живих організмах пептидні зв'язки у білках розриваються за допомогою спеціальних протеолітичних ферментів (від англ. protein -білок, lysis -руйнування), званих також протеазами, або пептидгідролазамі.

    Для виявлення в розчині білків та пептидів, а також для їх кількісного визначення використовують біуретову реакцію (позитивний результат для речовин, що містять у своєму складі не менше двох пептидних зв'язків).

    Хімічна природа кожного білка є унікальною і тісно пов'язаною з його біологічною функцією. Здатність білка виконувати властиву йому функцію визначається його первинною структурою. Навіть невеликі зміни у послідовності амінокислот у білку можуть призвести до серйозного порушення у його функціонуванні, виникнення тяжкого захворювання. Хвороби, пов'язані з порушеннями первинної структури білка, одержали назву молекулярних. Наразі відкрито кілька тисяч таких хвороб. Однією з молекулярних хвороб є серповидноклітинна анемія, причина якої полягає у порушенні первинної структури гемоглобіну. У людей з вродженою аномалією структури гемоглобіну в поліпептидному ланцюжку, що складається зі 146 амінокислотних залишків, у шостому положенні знаходиться валін, тоді як у здорових людей на цьому місці – глутамінова кислота. Аномальний гемоглобін гірше транспортує кисень, а еритроцити крові хворих мають серпоподібну форму. Захворювання проявляється у уповільненні розвитку, загальної слабкості організму.

    ВИЗНАЧЕННЯ

    Амінокислоти– органічні біфункціональні сполуки, до складу яких входять карбоксильна група –СООН та аміногрупа – NH 2 .

    Залежно від взаємного розташування обох функціональних груп розрізняють α-, β- та γ-амінокислоти:

    CH 3 -CH(NH 2)-COOH (α-амінопропіонованя кислота)

    CH 2 (NH 2)-CH 2 -COOH (β – амінопропіонованя кислота)

    Найбільш важливими представниками амінокислот є: гліцин (H 2 N-CH 2 -COOH), аланін (CH 3 -CH(NH 2)-COOH), фенілаланін (C 6 H 5 -CH 2 -CH(NH 2)-COOH) , глутамінова кислота (HOOC-(CH 2) 2 -CH(NH 2)-COOH), лізин (H 2 N-(CH 2) 4 -CH(NH 2)-COOH), серин (HO-CH 2 -CH (NH 2)-COOH) та цистеїн (HS-CH 2 -CH(NH 2)-COOH).

    Ізомерія

    Для амінокислот характерні такі види ізомерії: вуглецевого скелета, положення функціональних груп та оптична ізомерія.

    Фізичні властивості амінокислот

    Амінокислоти – тверді кристалічні речовини, які добре розчиняються у воді. Вони плавляться за високих температур з розкладанням.

    Отримання

    Амінокислоти одержують шляхом заміщення галогену на аміногрупу в галогензаміщених карбонових кислотах. У загальному вигляді рівняння реакції виглядатиме так:

    R-CH(Cl)-COOH + NH 3 = R-CH(NH 3 + Cl -) = NH 2 -CH(R)-COOH

    Хімічні властивості амінокислот

    Амінокислоти – амфотерні сполуки. Вони реагують як з кислотами, так і з основами:

    NH 2 -CH 2 -COOH + HCl = Cl

    NH 2 -CH 2 -COOH + NaOH = NH 2 -CH 2 -COONa + H 2 O

    При розчиненні амінокислот у воді аміногрупа та карбоксильна група взаємодіють один з одним з утворенням сполук, званих внутрішніми солями:

    H 2 N-CH 2 -COOH ↔ + H 3 N-CH 2 COO -

    Молекулу внутрішньої солі називають біполярним іоном.

    Водні розчини амінокислот мають нейтральне, лужне та кислотне середовище в залежності від кількості функціональних груп. Наприклад, глутамінова кислота утворює кислий розчин, оскільки у її складі дві карбоксильні групи та одна аміногрупа, а лізин – лужний розчин, т.к. у її складі одна карбоксильна група та дві аміногрупи.

    Дві молекули амінокислоти можуть взаємодіяти одна з одною. При цьому відбувається відщеплення молекули води та утворюється продукт, у якому фрагменти молекули пов'язані між собою пептидним зв'язком (-CO-NH-). Наприклад:

    Отриману сполуку називають дипептидом. Речовини, побудовані з багатьох залишків амінокислот, називаються поліпептидами. Пептиди гідролізуються під дією кислот та основ.

    α-Амінокислоти відіграють особливу роль у природі, оскільки за їхньої спільної поліконденсації в природних умовах утворюються найважливіші для життя речовини – білки.

    Також для амінокислот характерні всі хімічні властивості карбонових кислот (по карбоксильній групі) та амінів (по аміногрупі).

    Білки

    ВИЗНАЧЕННЯ

    Білки (протеїни, поліпептиди)- високомолекулярні органічні речовини, що складаються з альфа-амінокислот, з'єднаних у ланцюжок пептидним зв'язком.

    У живих організмах амінокислотний склад білків визначається генетичним кодом, при синтезі здебільшого використовується 20 стандартних амінокислот. Багато їх комбінацій створюють молекули білків з великою різноманітністю властивостей. Крім того, амінокислотні залишки у складі білка часто піддаються посттрансляційним модифікаціям, які можуть виникати і до того, як білок починає виконувати свою функцію, і під час його роботи в клітині. Часто у живих організмах кілька молекул різних білків утворюють складні комплекси, наприклад, фотосинтетичний комплекс.

    Білки мають властивість амфотерності, тобто в залежності від умов виявляють як кислотні, так і основні властивості. У білках присутні кілька типів хімічних угруповань, здатних до іонізації у водному розчині: карбоксильні залишки бічних ланцюгів кислих амінокислот (аспарагінова і глутамінова кислоти) і азотовмісні групи бічних ланцюгів основних амінокислот (в першу чергу, ε-аміногруппалізину і CN аргініну, дещо меншою мірою -імідазольний залишок гістидину).

    Білки розрізняються за рівнем розчинності у воді. Водорозчинні білки називаються альбумінами, до них належать білки крові та молока. До нерозчинних, або склеропротеїнів, відносяться, наприклад, кератин (білок, з якого складається волосся, шерсть ссавців, пір'я птахів тощо) і фіброїн, який входить до складу шовку та павутини. Розчинність білка визначається не тільки його структурою, але й зовнішніми факторами, такими як природа розчинника, іонна сила та рН розчину.

    Білки становлять матеріальну основу хімічної діяльності клітини. Функції білків у природі універсальні. Назвою білки,найбільш прийнятому у вітчизняній літературі відповідає термін протеїни(Від грец. proteios- Перший). До теперішнього часу досягнуті великі успіхи у встановленні співвідношення структури та функцій білків, механізму їх участі у найважливіших процесах життєдіяльності організму та у розумінні молекулярних основ патогенезу багатьох хвороб.

    Залежно від молекулярної маси розрізняють пептиди та білки. Пептиди мають меншу молекулярну масу, ніж білки. Для пептидів більш властива регуляторна функція (гормони, інгібітори та активатори ферментів, переносники іонів через мембрани, антибіотики, токсини та ін.).

    12.1. α -Амінокислоти

    12.1.1. Класифікація

    Пептиди та білки побудовані із залишків α-амінокислот. Загальна кількість амінокислот, що зустрічаються в природі, перевищує 100, але деякі з них виявлені лише в певному співтоваристві організмів, 20 найважливіших α-амінокислот постійно зустрічаються у всіх білках (схема 12.1).

    α-Амінокислоти - гетерофункціональні сполуки, молекули яких містять одночасно аміногрупу та карбоксильну групу в одного і того ж атома вуглецю.

    Схема 12.1.Найважливіші α-амінокислоти*

    * Скорочені позначення застосовуються тільки для запису амінокислотних залишків у молекулах пептидів та білків. ** Незамінні амінокислоти.

    Назви -амінокислот можуть бути побудовані за замісною номенклатурою, але частіше використовуються їх тривіальні назви.

    Тривіальні назви -амінокислот зазвичай пов'язані з джерелами виділення. Серін входить до складу фіброїну шовку (від лат. serieus- шовковистий); тирозин вперше виділено із сиру (від грец. tyros- Сир); глутамін - із злакової клейковини (від нього. Gluten- Клей); аспарагінова кислота - із паростків спаржі (від лат. asparagus- спаржа).

    Багато α-амінокислот синтезуються в організмі. Деякі амінокислоти, необхідні синтезу білків, в організмі не утворюються і повинні надходити ззовні. Такі амінокислоти називають незамінними(Див. схему 12.1).

    До незамінних α-амінокислот відносяться:

    валін ізолейцин метіонін триптофан

    лейцин лізин треонін фенілаланін

    α-амінокислоти класифікують декількома способами в залежності від ознаки, покладеної в основу їх поділу на групи.

    Однією з класифікаційних ознак є хімічна природа радикала R. За цією ознакою амінокислоти поділяються на аліфатичні, ароматичні та гетероциклічні (див. схему 12.1).

    Аліфатичніα -амінокислоти.Це найбільш численна група. Усередині неї амінокислоти поділяють із залученням додаткових класифікаційних ознак.

    Залежно від числа карбоксильних груп та аміногруп у молекулі виділяють:

    Нейтральні амінокислоти – по одній групі NH 2 та СООН;

    Основні амінокислоти – дві групи NH 2 та одна група

    СООН;

    Кислі амінокислоти - одна група NH 2 та дві групи СООН.

    Можна відзначити, що у групі аліфатичних нейтральних амінокислот число атомів вуглецю в ланцюзі немає більше шести. При цьому не існує амінокислоти з чотирма атомами вуглецю в ланцюзі, а амінокісоти з п'ятьма і шістьма атомами вуглецю мають лише розгалужену будову (валін, лейцин, ізолейцин).

    В аліфатичному радикалі можуть бути «додаткові» функціональні групи:

    Гідроксильна - серин, треонін;

    Карбоксильна - аспарагінова та глутамінова кислоти;

    Тіольна – цистеїн;

    Амідна – аспарагін, глутамін.

    Ароматичніα -амінокислоти.До цієї групи належать фенілаланін і тирозин, побудовані таким чином, що бензольні кільця в них відокремлені від загального α-амінокислотного фрагмента метиленової групою -СН 2-.

    Гетероциклічні α -амінокислоти.Гістидин і триптофан, що відносяться до цієї групи, містять гетероцикли - імідазол та індол відповідно. Будова та властивості цих гетероциклів розглянуті нижче (див. 13.3.1; 13.3.2). Загальний принцип побудови гетероциклічних амінокислот такий самий, як і ароматичних.

    Гетероциклічні та ароматичні α-амінокислоти можна розглядати як β-заміщені похідні аланіну.

    До героциклічних відноситься також амінокислота пролін,в якій вторинна аміногрупа включена до складу піролідинового

    У хімії α-амінокислот велика увага приділяється будові та властивостям «бічних» радикалів R, які відіграють важливу роль у формуванні структури білків та виконанні ними біологічних функцій. Велике значення мають такі характеристики, як полярність «бічних» радикалів, наявність у радикалах функціональних груп та здатність цих функціональних груп до іонізації.

    Залежно від бічного радикалу виділяють амінокислоти з неполярними(гідрофобними) радикалами та амінокислоти c полярними(гідрофільними) радикалами.

    До першої групи відносяться амінокислоти з аліфатичними бічними радикалами - аланін, валін, лейцин, ізолейцин, метіонін - та ароматичними бічними радикалами - фенілаланін, триптофан.

    До другої групи належать амінокислоти, у яких в радикалі є полярні функціональні групи, здатні до іонізації (іоногенні) або не здатні переходити в іонний стан (неіоногенні) в умовах організму. Наприклад, у тирозині гідроксильна група іоногенна (має фенольний характер), у серині – неіоногенна (має спиртову природу).

    Полярні амінокислоти з іоногенними групами в радикалах у певних умовах можуть перебувати в іонному (аніонному чи катіонному) стані.

    12.1.2. Стереоізомерія

    Основний тип побудови -амінокислот, тобто зв'язок одного і того ж атома вуглецю з двома різними функціональними групами, радикалом і атомом водню, вже сам по собі визначає хіральність -атома вуглецю. Виняток становить найпростіша амінокислота гліцин H 2 NCH 2 COOH, що не має центру хіральності.

    Конфігурація α-амінокислот визначається за конфігураційним стандартом - гліцериновим альдегідом. Розташування у стандартній проекційній формулі Фішера аміногрупи зліва (подібно до групи ВІН у l-гліцериновому альдегіді) відповідає l-конфігурації, праворуч - d-конфігурації хірального атома вуглецю. за R, S-системі α-атом вуглецю у всіх α-амінокислот l-ряду має S-, а у d-ряду - R-конфігурацію (виняток становить цистеїн, див. 7.1.2).

    Більшість α-амінокислот містить у молекулі один асиметричний атом вуглецю і існує у вигляді двох оптично активних енантіомерів та одного оптично неактивного рацемату. Майже всі природні -амінокислоти належать до l-ряду.

    Амінокислоти ізолейцин, треонін і 4-гідроксипролін містять у молекулі по два центри хіральності.

    Такі амінокислоти можуть існувати у вигляді чотирьох стереоізомерів, що є двома парами енантіомерів, кожна з яких утворює рацемат. Для побудови білків тварин організмів використовується лише один із енантіомерів.

    Стереоізомерія ізолейцину аналогічна до розглянутої раніше стереоізомерії треоніну (див. 7.1.3). З чотирьох стереоізомерів до складу білків входить l-ізолейцин з S-конфігурацією обох асиметричних атомів вуглецю С- і С-. У назвах іншої пари енантіомерів, які є діастереомерами по відношенню до лейцину, використовується приставка алло-.

    Розщеплення рацематів. Джерелом отримання -амінокислот l-ряду служать білки, які піддають для цього гідролітичного розщеплення. У зв'язку з великою потребою в окремих енантіомерах (для синтезу білків, лікарських речовин тощо) розроблено хімічніметоди розщеплення синтетичних рацемічних амінокислот Переважний ферментативнийспосіб розщеплення з використанням ферментів В даний час для поділу рацемічних сумішей використовують хроматографію на хіральних сорбентах.

    12.1.3. Кислотно-основні властивості

    Амфотерність амінокислот обумовлена ​​кислотними (СООН) та основними (NH 2) функціональними групами у тому молекулах. Амінокислоти утворюють солі як із лугами, так і з кислотами.

    У кристалічному стані α-амінокислоти існують як диполярні іони H3N+ - CHR-COO- (зазвичай використовуваний запис

    будови амінокислоти в неіонізованій формі служить лише для зручності).

    У водному розчині амінокислоти існують у вигляді рівноважної суміші диполярного іону, катіонної та аніонної форм.

    Положення рівноваги залежить від рН середовища. У всіх амінокислот переважають катіонні форми в сильнокислих (рН 1-2) і аніонні - в сильнолужних (рН >11) середовищах.

    Іонна будова зумовлює низку специфічних властивостей амінокислот: високу температуру плавлення (понад 200 °С), розчинність у воді та нерозчинність у неполярних органічних розчинниках. Здатність більшості амінокислот добре розчинятися у воді є важливим фактором забезпечення їхнього біологічного функціонування, з нею пов'язані всмоктування амінокислот, їх транспорт в організмі тощо.

    Повністю протонована амінокислота (катіонна форма) з позицій теорії Бренстеда є двоосновною кислотою,

    Віддаючи один протон, така двоосновна кислота перетворюється на слабку одноосновну кислоту - диполярний іон з однією кислотною групою NH 3 + . Депротонування диполярного іона призводить до одержання аніонної форми амінокислоти - карбоксилат-іона, що є основою Бронстеда. Значення характеризують

    щі кислотні властивості карбоксильної групи амінокислот, зазвичай лежать в інтервалі від 1 до 3; значення рK а2що характеризують кислотність амонієвої групи - від 9 до 10 (табл. 12.1).

    Таблиця 12.1.Кислотно-основні властивості найважливіших α-амінокислот

    Положення рівноваги, тобто співвідношення різних форм амінокислоти, у водному розчині при певних значеннях рН істотно залежить від будови радикала, головним чином від присутності в ньому іоногенних груп, що відіграють роль додаткових кислотних та основних центрів.

    Значення рН, у якому концентрація диполярних іонів максимальна, а мінімальні концентрації катіонних і аніонних форм амінокислоти рівні, називаєтьсяізоелектричною точкою (p/).

    Нейтральніα -амінокислоти.Ці амінокислоти мають значеннярIдещо нижче 7 (5,5-6,3) внаслідок більшої здатності до іонізації карбоксильної групи під впливом -/-ефекту групи NH 2 . Наприклад, у аланіну ізоелектрична точка знаходиться при рН 6,0.

    Кисліα -амінокислоти.Ці амінокислоти мають в радикалі додаткову карбоксильну групу і сильнокислому середовищі знаходяться в повністю протонованій формі. Кислі амінокислоти є триосновними (за Брендстедом) з трьома значеннямирК а,як це видно на прикладі аспарагінової кислоти (р/3,0).

    У кислих амінокислот (аспарагінової та глутамінової) ізоелектрична точка знаходиться при рН набагато нижче 7 (див. табл. 12.1). В організмі при фізіологічних значеннях рН (наприклад, рН крові 7,3-7,5) ці кислоти знаходяться в аніонній формі, тому що у них іонізовано обидві карбоксильні групи.

    Основніα -амінокислоти.У разі основних амінокислот ізоелектричні точки знаходяться в області рН вище 7. У сильнокислому середовищі ці сполуки також є триосновними кислотами, етапи іонізації яких показані на прикладі лізину (р/9,8).

    В організмі основні амінокислоти знаходяться у вигляді катіонів, тобто у них протоновані обидві аміногрупи.

    Загалом жодна α-амінокислота in vivoне знаходиться у своїй ізоелектричній точці і не потрапляє в стан, що відповідає найменшій розчинності у воді. Усі амінокислоти в організмі знаходяться у іонній формі.

    12.1.4. Аналітично важливі реакції α -амінокислот

    α-амінокислоти як гетерофункціональні сполуки вступають у реакції, характерні як для карбоксильної, так і для аміногрупи. Деякі хімічні властивості амінокислот зумовлені функціональними групами у радикалі. У цьому розділі розглядаються реакції, що мають практичне значення для ідентифікації та аналізу амінокислот.

    Етеріфікація.При взаємодії амінокислот зі спиртами у присутності кислотного каталізатора (наприклад, газоподібний хлороводень) з добрим виходом виходять складні ефіри у вигляді гідрохлоридів. Для виділення вільних ефірів реакційну суміш обробляють газоподібним аміаком.

    Складні ефіри амінокислот не мають диполярної будови, тому, на відміну від вихідних кислот, вони розчиняються в органічних розчинниках і мають летючість. Так, гліцин - кристалічна речовина з високою температурою плавлення (292 °С), а його метиловий ефір - рідина з температурою кипіння 130 °С. Аналіз ефірів амінокислот можна проводити за допомогою газорідинної хроматографії.

    Реакція із формальдегідом. Практичне значення має реакція з формальдегідом, яка є основою кількісного визначення амінокислот методом формольного титрування(Метод Серенсена).

    Амфотерність амінокислот не дозволяє безпосередньо проводити титрування їх лугом в аналітичних цілях. При взаємодії амінокислот з формальдегідом виходять відносно стійкі аміноспирти (див. 5.3) - N-гідроксиметильні похідні, вільну карбоксильну групу яких потім титрують лугом.

    Якісні реакції. Особливість хімії амінокислот і білків полягає у використанні численних якісних (кольорових) реакцій, які раніше становили основу хімічного аналізу. В даний час, коли дослідження проводяться за допомогою фізико-хімічних методів, багато якісних реакцій продовжують застосовувати для виявлення α-амінокислот, наприклад, у хроматографічному аналізі.

    Хелатоутворення. З катіонами важких металів α-амінокислоти як біфункціональні сполуки утворюють внутрішньокомплексні солі, наприклад, зі свіжоприготовленим гідроксидом міді(11) в м'яких умовах виходять хелатні, що добре кристалізуються.

    солі міді(11) синього кольору (один із неспецифічних способів виявлення α-амінокислот).

    Нінгідринна реакція. Загальна якісна реакція -амінокислот - реакція з нінгідрином. Продукт реакції має синефіолетовий колір, що використовується для візуального виявлення амінокислот на хроматограмах (на папері, тонкому шарі), а також для спектрофотометричного визначення на амінокислотних аналізаторах (продукт поглинає світло в області 550-570 нм).

    Дезамінування. У лабораторних умовах ця реакція здійснюється при дії азотистої кислоти на α-амінокислоти (див. 4.3). При цьому утворюється відповідна α-гідроксикислота і виділяється газоподібний азот, за обсягом якого судять про кількість амінокислоти, що вступила в реакцію (метод Ван-Слайка).

    Ксантопротеїнова реакція. Ця реакція використовується для виявлення ароматичних та гетероциклічних амінокислот – фенілаланіну, тирозину, гістидину, триптофану. Наприклад, при дії концентрованої азотної кислоти на тирозин утворюється нітропохідна, забарвлена ​​в жовтий колір. У лужному середовищі забарвлення стає помаранчевим у зв'язку з іонізацією фенольної гідроксильної групи та збільшенням вкладу аніону у сполучення.

    Існує також низка приватних реакцій, що дозволяють виявляти окремі амінокислоти.

    Триптофанвиявляють за допомогою реакції з п-(диметиламіно)бензальдегідом в середовищі сірчаної кислоти по червоно-фіолетовому фарбуванню, що з'являється (реакція Ерліха). Ця реакція використовується для кількісного аналізу триптофану у продуктах розщеплення білків.

    Цистеїнвиявляють за допомогою декількох якісних реакцій, заснованих на реакційній здатності меркаптогрупи, що міститься в ньому. Наприклад, при нагріванні розчину білка з ацетатом свинцю (СНзСОО)2РЬ у лужному середовищі утворюється чорний осад сульфіду свинцю PbS, що вказує на присутність у білках цистеїну.

    12.1.5. Біологічно важливі хімічні реакції

    В організмі під дією різних ферментів здійснюється низка важливих хімічних перетворень амінокислот. До таких перетворень належать трансамінування, декарбоксилювання, елімінування, альдольне розщеплення, окисне дезамінування, окислення тіольних груп.

    Трансамінування є основним шляхом біосинтезу α-амінокислот з α-оксокислот. Донором аміногрупи служить амінокислота, що є в клітинах у достатній кількості або надлишку, а її акцептором - α-оксокислота. Амінокислота при цьому перетворюється на оксокислоту, а оксокислота - на амінокислоту з відповідною будовою радикалів. У результаті трансамінування представляє оборотний процес взаємообміну аміно-і оксо-груп. Приклад такої реакції - одержання l-глутамінової кислоти з 2-оксоглутарової кислоти. Донорною амінокислотою може бути, наприклад, l-аспарагінова кислота.

    α-Амінокислоти містять у α-положенні до карбоксильної групи електроноакцепторну аміногрупу (точніше, протоновану аміногрупу NH 3 +), у зв'язку з чим здатні до декарбоксилювання.

    Елімінуваннявластиво амінокислот, у яких в бічному радикалі в β-положенні до карбоксильної групи міститься електроноакцепторна функціональна група, наприклад гідроксильна або тіольна. Їх відщеплення призводить до проміжних реакційноздатних α-єнамінокислот, що легко переходять у таутомерні імінокислоти (аналогія з кето-енольною таутомерією). α-Імінокислоти в результаті гідратації зв'язку C=N і подальшого відщеплення молекули аміаку перетворюються на α-оксокислоти.

    Такий тип перетворень має назву елімінування-гідратація.Прикладом є отримання піровиноградної кислоти із серину.

    Альдольне розщеплення відбувається у разі α-амінокислот, у яких у β-положенні міститься гідроксильна група. Наприклад, серин розщеплюється з утворенням гліцину та формальдегіду (останній не виділяється у вільному вигляді, а одразу пов'язується з коферментом).

    Окисне дезамінування може здійснюватися за участю ферментів та коферменту НАД+ чи НАДФ+ (див. 14.3). α-Амінокислоти можуть перетворюватися на α-оксокислоти не тільки через трансамінування, але й шляхом окисного дезамінування. Наприклад, з l-глутамінової кислоти утворюється -оксоглутаровая кислота. На першій стадії реакції здійснюється дегідрування (окислення) глутамінової кислоти до α-іміноглутарової

    кислоти. На другій стадії відбувається гідроліз, в результаті якого виходять α-оксоглутарова кислота та аміак. Стадія гідролізу протікає без ферменту.

    У зворотному напрямку протікає реакція відновлювального амінування -оксокислот. α-оксоглутарова кислота, що завжди міститься в клітинах (як продукт метаболізму вуглеводів), перетворюється цим шляхом на L-глутамінову кислоту.

    Окислення тіольних груп лежить в основі взаємоперетворень цистеїнових та цистинових залишків, що забезпечують ряд окислювально-відновних процесів у клітині. Цистеїн, як і всі тіоли (див. 4.1.2) легко окислюється з утворенням дисульфіду - цистину. Дисульфідний зв'язок у цистині легко відновлюється з утворенням цистеїну.

    Завдяки здатності тіольної групи до легкого окиснення цистеїн виконує захисну функцію при впливі на організм речовин з високою окисною здатністю. Крім того, він був першим лікарським засобом, що проявив протипроменеву дію. Цистеїн використовується у фармацевтичній практиці як стабілізатор лікарських препаратів.

    Перетворення цистеїну на цистин призводить до утворення дисульфідних зв'язків, наприклад, у відновленому глутатіоні

    (Див. 12.2.3).

    12.2. Первинна структура пептидів та білків

    Умовно вважають, що пептиди містять у молекулі до 100 (що відповідає молекулярній масі до 10 тис.), а білки – понад 100 амінокислотних залишків (молекулярна маса від 10 тис. до кількох мільйонів).

    У свою чергу, у групі пептидів прийнято розрізняти олігопептиди(низкомолекулярні пептиди), що містять у ланцюгу не більше 10 амінокислотних залишків, та поліпептиди,до складу кола яких входить до 100 амінокислотних залишків. Макромолекули з числом амінокислотних залишків, що наближається або трохи перевищує 100, не розмежовують за поняттями поліпептиди та білки, ці терміни часто використовують як синоніми.

    Пептидну та білкову молекулу формально можна подати як продукт поліконденсації α-амінокислот, що протікає з утворенням пептидного (амідного) зв'язку між мономерними ланками (схема 12.2).

    Конструкція поліамідного ланцюга однакова для різноманіття пептидів і білків. Цей ланцюг має нерозгалужену будову і складається з пептидних (амідних) груп, що чергуються -СО-NH- і фрагментів -CH(R)-.

    Один кінець ланцюга, на якому знаходиться амінокислота із вільною групою NH 2, називають N-кінцем, інший - С-кінцем,

    Схема 12.2.Принцип побудови пептидного ланцюга

    на якому знаходиться амінокислота із вільною групою СООН. Пептидні та білкові ланцюги записують з N-кінця.

    12.2.1. Будова пептидної групи

    У пептидній (амідній) групі-СО-NH- атом вуглецю знаходиться в стані sp2-гібридизації. Неподілена пара електронів атома азоту вступає в пару з π-електронами подвійного зв'язку С=О. З позицій електронної будови пептидна група є трицентровою p,π-сполученою системою (див. 2.3.1), електронна щільність в якій зміщена в бік більш негативного атома кисню. Атоми З, Оі N, що утворюють сполучену систему, знаходяться в одній площині. Розподіл електронної густини в амідній групі можна подати за допомогою граничних структур (I) і (II) або усунення електронної густини в результаті +M- та - M-ефектів груп NH та C=O відповідно (III).

    Внаслідок сполучення відбувається деяке вирівнювання довжин зв'язків. Подвійний зв'язок С=Про подовжується до 0,124 нм проти звичайної довжини 0,121 нм, а зв'язок С-N стає коротшим - 0,132 нм порівняно з 0,147 нм у звичайному випадку (рис. 12.1). Плоска сполучена система в пептидній групі спричиняє утруднення обертання навколо зв'язку С-N (бар'єр обертання становить 63-84 кДж/моль). Таким чином, електронна будова запобігає досить жорсткій плоскуструктуру пептидної групи

    Як видно із рис. 12.1, α-атоми вуглецю амінокислотних залишків розташовуються в площині пептидної групи по різні сторони від зв'язку С-N, тобто в більш вигідному транспортному положенні: бічні радикали R амінокислотних залишків у цьому випадку будуть найбільш віддалені один від одного в просторі.

    Поліпептидна ланцюг має напрочуд однотипну будову і може бути представлена ​​у вигляді ряду розташованих під кутом друг

    Мал. 12.1.Площинне розташування пептидної групи -CO-NH- та α-атомів вуглецю амінокислотних залишків

    до друга площин пептидних груп, з'єднаних між собою через α-атоми вуглецю зв'язками Сα-N та Сα-Сsp 2 (Рис. 12.2). Обертання навколо цих одинарних зв'язків дуже обмежене внаслідок труднощів у просторовому розміщенні бічних радикалів амінокислотних залишків. Таким чином, електронна та просторова будова пептидної групи багато в чому визначає структуру поліпептидного ланцюга в цілому.

    Мал. 12.2.Взаємне положення площин пептидних груп поліпептидного ланцюга

    12.2.2. Склад та амінокислотна послідовність

    При одноманітно побудованому поліамідному ланцюгу специфічність пептидів і білків визначається двома найважливішими характеристиками - амінокислотним складом та амінокислотною послідовністю.

    Амінокислотний склад пептидів і білків - це природа і кількісне співвідношення α-амінокислот, що входять до них.

    Амінокислотний склад встановлюється шляхом аналізу пептидних та білкових гідролізатів в основному хроматографічними методами. Нині такий аналіз здійснюється з допомогою амінокислотних аналізаторів.

    Амідні зв'язки здатні гідролізуватися як у кислому, так і лужному середовищі (див. 8.3.3). Пептиди і білки гідролізуються з утворенням або коротших ланцюгів - це так званий частковий гідроліз,або суміші амінокислот (в іонній формі) - повний гідроліз.Зазвичай гідроліз здійснюють у кислому середовищі, так як в умовах лужного гідролізу багато амінокислот нестійкі. Слід зазначити, що гідроліз піддаються також амідні групи аспарагіну і глутаміну.

    Первинна структура пептидів та білків – це амінокислотна послідовність, тобто порядок чергування α-амінокислотних залишків.

    Первинну структуру визначають шляхом послідовного відщеплення амінокислот з якогось кінця ланцюга та їх ідентифікації.

    12.2.3. Будова та номенклатура пептидів

    Назви пептидів будують шляхом послідовного перерахування амінокислотних залишків, починаючи з N-кінця, з додаванням суфіксу-іл, крім останньої С-кінцевої амінокислоти, для якої зберігається її повна назва. Іншими словами, назви

    амінокислот, які вступили в утворення пептидного зв'язку за рахунок «своєї» групи СООН, закінчуються в назві пептиду на -іл: аланіл, валіл тощо (для залишків аспарагінової та глутамінової кислот використовують назви «аспартил» і «глутаміл» відповідно). Назви та символи амінокислот означають їхню приналежність до l -Ряд, якщо не вказано інше ( d або dl).

    Іноді у скороченому записі символами Н (як частина аміногрупи) та ВІН (як частина карбоксильної групи) уточнюється незаміщеність функціональних груп кінцевих амінокислот. Цим способом зручно зображати функціональні похідні пептидів; наприклад, амід наведеного вище пептиду С-кінцевою амінокислотою записується Н-Asn-Gly-Phe-NH2.

    Пептиди містяться у всіх організмах. На відміну від білків вони мають більш різнорідний амінокислотний склад, зокрема, досить часто включають амінокислоти d -Ряди. У структурному відношенні вони також різноманітніші: містять циклічні фрагменти, розгалужені ланцюги тощо.

    Один із найпоширеніших представників трипептидів - глутатіон- міститься в організмі всіх тварин, рослин і бактерій.

    Цистеїн у складі глутатіону обумовлює можливість існування глутатіону як у відновленій, так і окисленій формі.

    Глутатіон бере участь у ряді окислювально-відновних процесів. Він виконує функцію протектора білків, тобто речовини, що оберігає білки з вільними тіольними групами SH від окислення з утворенням дисульфідних зв'язків -S-S-. Це стосується тих білків, котрим такий процес небажаний. Глутатіон у випадках приймає він дію окислювача і в такий спосіб «захищає» білок. При окисненні глутатіону відбувається міжмолекулярне зшивання двох трипептидних фрагментів за рахунок дисульфідного зв'язку. Процес звернемо.

    12.3. Вторинна структура поліпептидів та білків

    Для високомолекулярних поліпептидів та білків поряд з первинною структурою характерні й вищі рівні організації, які називають вторинної, третинноїі четвертинноїструктурами.

    Вторинна структура описується просторовою орієнтацією основного поліпептидного ланцюга, третинна - тривимірною архітектурою всієї білкової молекули. Як вторинна, і третинна структура пов'язані з упорядкованим розташуванням макромолекулярної ланцюга у просторі. Третинна та четвертинна структура білків розглядається в курсі біохімії.

    Розрахунковим шляхом було показано, що для поліпептидного ланцюга однією з найбільш вигідних конформацій є розташування у просторі у вигляді правозакрученої спіралі, названої α-спіраллю(Рис. 12.3, а).

    Просторове розташування α-спіралізованого поліпептидного ланцюга можна уявити, уявивши, що він обвиває якийсь

    Мал. 12.3.α-Спіральна конформація поліпептидного ланцюга

    циліндр (див. рис. 12.3 б). На один виток спіралі в середньому припадає 3,6 амінокислотного залишку, крок спіралі становить 0,54 нм, діаметр – 0,5 нм. Площини двох сусідніх пептидних груп розташовуються при цьому під кутом 108, а бічні радикали амінокислот знаходяться на зовнішній стороні спіралі, тобто спрямовані як би від поверхні циліндра.

    Основну роль у закріпленні такої конформації ланцюга відіграють водневі зв'язки, які у α-спіралі утворюються між карбонільним атомом кисню кожного першого та атомом водню NН-групи кожного п'ятого амінокислотного залишку.

    Водневі зв'язки спрямовані майже паралельно до осі α-спіралі. Вони утримують ланцюг у закрученому стані.

    Зазвичай білкові ланцюги спіралізовані в повному обсязі, лише частково. У таких білках, як міоглобін та гемоглобін, містяться досить довгі α-спіральні ділянки, наприклад ланцюг міоглобіну

    спіралізовано на 75%. У багатьох інших білках частка спіральних ділянок у ланцюзі може бути невеликою.

    Іншим видом вторинної структури поліпептидів та білків є β-структура,звана також складчастим листом,або складчастим шаром.У складчасті листи укладаються витягнуті поліпептидні ланцюги, що зв'язуються безліччю водневих зв'язків між групами пептидних цих ланцюгів (рис. 12.4). У багатьох білках одночасно містяться α-спіральні та β-складчасті структури.

    Мал. 12.4.Вторинна структура поліпептидного ланцюга у вигляді складчастого листа (β-структура)

    вони ж поліпептиди, вони ж протеїни

    Ф.Енгельс біологом не був, але дав таке визначення життя:

    Життя є спосіб існування білкових тіл, суттєвим моментом якого є постійний обмін речовин з зовнішньою природою, що оточує їх, причому з припиненням цього обміну речовин припиняється і життя, що призводить до розкладання білка.

    Звичайно, це визначення не наукове і не зачіпає дуже багато, але визначає один найважливіший момент.

    життя на землі білкове

    Будова та функції білків

    Білки- Полімери, мономерами яких є амінокислоти. У складі білків лише 20 амінокислот, а ось комбінацій цих амінокислот може бути дуже багато! За рахунок цього досягається різноманітність. Тому білків у природі величезна кількість!

    Білковий склад так і записується - послідовністю амінокислот, які позначаються трьома буквами:

    Те, що показано на малюнку - послідовність амінокислот - це довга велика молекула (те, що наведено тут - це дуже маленький білок, зазвичай такі молекули на порядок довше).

    У темі про амінокислоти ми вже розглянули механізм утворення такого полімеру – поліпептиду.

    Первинна структура білка

    - це саме ця послідовність - те, які амінокислоти і в якій послідовності вони з'єднані ковалентними зв'язками.

    Вторинна структура білка

    Це спіральяка утворюється вже за рахунок міжмолекулярних – водневих зв'язків.

    Третинна структура білка

    Ця структура утворена згорнутими спіралями - така освіта називається

    Четвертична структура білка

    Це певна «укладання» білкових ланцюгів. У цю «укладку можуть бути включені інші речовини. Наприклад, гемоглобін:

    Білки досить легко зазнають руйнування. Спочатку «ламається» четвертинна, потім третинна, потім уже вторинна структура. Зруйнувати первинну структуру складніше. Це вже швидше хімічна взаємодія.

    Руйнування структур білка називається денатурацією.

    Найвідоміші денатуранти -температура (нагрівання), спирт, і т.д.

    Простий та повсякденний приклад денатурації – яєчня! 🙂

    Функції білків

    • структурна - білок є обов'язковим компонентом будь-якої мембрани, будь-якого хряща.
    • Багато ферменти мають білкову природу. Ферменти = біокаталізатори. На кожну реакцію є власний фермент.
    • Гормонимають білкову природу.
    • Транспорт - білки переносять речовини через мембрану клітини, гемоглобін - кисень у крові.

    Функцій у білків дуже багато… те, що перераховано вище, — лише найголовніші.

    Білки - основа життя на Землі, і знайти будь-які процеси, що проходять в живому організмі без їхньої участі, практично неможливо.

    1) Гідрофобні амінокислоти (неполярні). Компоненти радикалів містять зазвичай вуглеводневі групи та ароматичні кільця. До гідрофобних амінокислот відносяться ала, вал, лей, мулі, фен, три, мет.

    2) Гідрофільні (полярні) незаряджені амінокислоти. Радикали таких амінокислот містять у собі полярні угруповання (-ОН, -SH, -NH2). Ці групи взаємодіють із дипольними молекулами води, які орієнтуються навколо них. До полярних незаряджених відносяться глі, сір, тре, тир, цис, глн, асн.

    3) Полярні негативно заряджені амінокислоти. До них відносяться аспарагінова та глутамінова кислоти. У нейтральному середовищі асп іглу набувають негативного заряду.

    4) Полярні позитивно заряджені амінокислоти: аргінін, лізин та гістидин. Мають додаткову аміногрупу (або імідазольне кільце, як гістидин) у радикалі. У нейтральному середовищі ліз, арг і гαіс набувають позитивного заряду.

    ІІ. Біологічна класифікація.

    1) Незамінні амінокислоти не можуть синтезуватися в організмі людини і повинні обов'язково надходити з їжею (вал, мул, лей, ліз, мет, тре, три, фен) та ще 2 амінокислоти відносяться до частково незамінних (арг, гіс).

    2) Замінні амінокислоти можуть синтезуватися в організмі людини (глутамінова кислота, глутамін, пролін, аланін, аспарагінова кислота, аспарагін, тирозин, цистеїн, серин та гліцин).

    Будова амінокислот. Усі амінокислоти є α-амінокислотами. Аміногрупа загальної частини всіх амінокислот приєднана до -вуглецевого атома. Амінокислоти містять карбоксильну групу -COOH та аміногрупу -NH2. У білку іоногенні групи загальної частини амінокислот беруть участь в утворенні пептидного зв'язку, і всі властивості білка визначаються властивостями тільки радикалів амінокислот. Амінокислоти амфотерні сполуки. Ізоелектричною точкою амінокислоти називають значення pH, при якому максимальна частка молекул амінокислоти має нульовий заряд.

    Фізико-хімічні властивості білків.

    Виділення та очищення: електрофоретичний поділ, гель-фільтрація та ін. Молекулярна маса білків, амфотерність, розчинність (гідратація, висолення). Денатурація білків, її оборотність.

    Молекулярна маса. Білки - високомолекулярні органічні азотовмісні полімери, побудовані з амінокислот. Молекулярна маса білків залежить від кількості амінокислот у кожній субодиниці.

    Буферні властивості.Білки – амфотерні поліелектроліти, тобто. вони поєднують у собі кислі та основні властивості. Залежно від цього білки можуть бути кислими та основними.


    Чинники стабілізації білка в розчині. ГІДРАТНА ОБОЛОНКА - це шар молекул води, певним чином орієнтованих на поверхні білкової молекули. Поверхня більшості білкових молекул заряджена негативно, і диполі молекул води притягуються до неї своїми позитивно зарядженими полюсами.

    Чинники, що знижують розчинність білків. Значення рН, у якому білок стає електронейтральним, називається изоэлектрической точкою (ІЕТ) білка. Для основних білків ІЕТ знаходиться у лужному середовищі, для кислих – у кислому середовищі. Денатурація - це послідовне порушення четвертинної, третинної, вторинної структур білка, що супроводжується втратою біологічних властивостей. Денатурований білок випадає в осад. Облогити білок можна, змінюючи рН середовища (ІЕТ), або висолення, або діючи будь-яким фактором денатурації. Фізичні чинники: 1. Високі температури.

    Частина білків піддається денатурації вже при 40-50 2. Ультрафіолетове опромінення 3. Рентгенівське та радіоактивне опромінення 4. Ультразвук 5. Механічне вплив (наприклад, вібрація). Хімічні фактори: 1. Концентровані кислоти та луги. 2. Солі важких металів (наприклад, CuSO4). 3. Органічні розчинники (етиловий спирт, ацетон) 4. Нейтральні солі лужних та лужноземельних металів (NaCl, (NH4)2SO4)

    Структурна організація білкових молекул.

    Первинна, вторинна, третинна структури. Зв'язки, що у стабілізації структур. Залежність біологічних властивостей білків від вторинної та третинної структури. Четвертична структура білків. Залежність біологічної активності білків від четвертинної структури (зміна конформації протомерів).

    Існує чотири рівні просторової організації білка: первинна, вторинна, третинна та четвертинна структура білкових молекул. Первинна структура білка- послідовність амінокислот у поліпептидному ланцюзі (ППЦ). Пептидна зв'язок формується тільки за рахунок альфа-аміногрупи та альфа-карбоксильної групи амінокислот. Вторинна структура- це просторова організація стрижня поліпептидного ланцюга у вигляді α-спіралі або β-складчастої структури. У α-спіралі на 10 витків припадає 36 амінокислотних залишків. Фіксується α-спіраль за допомогою водневих зв'язків між NH-групами одного витка спіралі та С=Про групи сусіднього витка.

    β-Складчаста структура утримується також водневими зв'язками між С=О та NH-групами. Третинна структура- особливе взаємне розташування у просторі спіралеподібних та складчастих ділянок поліпептидного ланцюга. У формуванні третинної структури беруть участь міцні дисульфідні зв'язки та всі слабкі типи зв'язків (іонні, водневі, гідрофобні, Ван-дер-ваальсові взаємодії). Четвертична структура- тривимірна організація у просторі кількох поліпептидних ланцюгів. Кожен ланцюг називається субодиницею (або протоміром). Тому білки, що мають четвертинну структуру, називають олігомерними білками.

    4. Прості та складні білки, їх класифікація.

    Характер зв'язків простетичних груп із білком. Біологічні функції білків. Здатність до специфічних взаємодій із лігандом.

    Прості білки побудовані із залишків амінокислот і при гідроліз розпадаються відповідно тільки на вільні амінокислоти. Складні білки - це двокомпонентні білки, які складаються з будь-якого простого білка та небілкового компонента, що називається простетичною групою. При гідролізі складних білків крім вільних амінокислот звільняється небілкова частина або продукти її розпаду. Прості білки у свою чергу діляться на підставі деяких умовно обраних критеріїв на ряд підгруп: протаміни, гістони, альбуміни, глобуліни, проламіни, глютеліни та ін.

    Класифікація складних білків:

    Фосфопротеїни (містять фосфорну кислоту), хромопротеїни (до складу їх входять пігменти),

    Нуклеопротеїни (містять нуклеїнові кислоти), глікопротеїни (містять вуглеводи),

    Ліпопротеїни (містять ліпіди) та металопротеїни (містять метали).

    Активний центр білкової молекули. При функціонуванні білків може відбуватися їхнє зв'язування з лігандами - низькомолекулярними речовинами. Ліганд приєднується до певної ділянки у білковій молекулі – активному центру. Активний центр формується на третинному та четвертинному рівнях організації білкової молекули і утворюється завдяки тяжінню бічних радикалів певних амінокислот (між -ОН групами сер формуються водневі зв'язки, ароматичні радикали пов'язані гідрофобними взаємодіями, -СООН та -NH2 - іонними зв'язками).

    Вуглеводомісткі білки: глікопротеїни, протеоглікани.

    Основні вуглеводи організму людини: моносахариди, дисахариди, глікоген, гетерополісахариди, їх структура та функції.

    Вуглеводовмісні білки (глікопротеїни та протеоглікани).Простетична група глікопротеїнів може бути представлена ​​моносахаридами (глюкозою, галактозою, маннозою, фруктозою, 6-дезоксигалактозою), їх амінами та ацетильованими похідними аміносахарів (ацетилглюкоза, доцелюглікводок до молекул Глікопровід). іни переважно глобулярні білки. протеогліканів може бути представлений кількома ланцюгами гетерополісахаридів.

    Біологічні функції глікопротеїнів:

    1. транспортна(білки крові глобуліни транспортують іони заліза, міді, стероїдні гормони);

    2. захисна: фібриноген здійснює згортання крові; б. імуноглобуліни забезпечують імунний захист;

    3. рецепторна(На поверхні клітинної мембрани розташовані рецептори, які забезпечують специфічну взаємодію).

    4. ферментативна(холінестераза, рибонуклеаза);

    5. гормональна(Гормони передньої частки гіпофіза - гонадотропін, тиреотропін).

    Біологічні функції протеогліканів: гіалуронова та хондроїтинсерна кислоти, кератинсульфат виконують структурну, сполучну, поверхнево-механічну функції.

    Л іпопротеїнитканин людини. Класифікація ліпідів.

    Основні представники: триацилгліцерини, фосфоліпіди, гліколіпіди, холестериди. Їх структура та функції. Незамінні жирні кислоти та їх похідні. Склад, будова та функції ліпопротеїнів крові.

    Нуклеопротеїни.

    Особливості білкової частини. Історія відкриття та вивчення нуклеїнових кислот. Структура та функції нуклеїнових кислот. Первинна та вторинна структура ДНК та РНК. Види РНК. Будова хромосом.

    Нуклеопротеїни - складні білки, до складу яких входить білок (протамін або гістон), небілкова частина представлена ​​нуклеїновими кислотами (НК): дезоксирибонуклеїновою кислотою (ДНК) та рибонуклеїновою кислотою (РНК). Протаміни та гістони - білки з різко вираженими основними властивостями, т.к. вони містять більше 30% арг і ліз.

    Нуклеїнові кислоти (НК) - це довгі полімерні ланцюги, що складаються із багатьох тисяч мономерних одиниць, які з'єднуються між собою 3`,5`- фосфоді-ефірними зв'язками. Мономером НК є мононуклеотид, який складається з азотистої основи, пентози та залишку фосфорної кислоти. Азотисті основи бувають пуринові (А та Г) та піримідинові (Ц, У, Т). Як пентоза виступає β-Д-рибозу або β-Д-дезоксирибозу. Азотиста основа з'єднана з пентозою N-глікозидним зв'язком. Пентоза і фосфат пов'язані один з одним складноефірним зв'язком між -ОН групою, розташованої у С5'-атома пентози, і фосфатом.

    Види нуклеїнових кислот:

    1. ДНК містить А, Г, Т і Ц, дезоксирибозу та фосфорну кислоту. ДНК знаходиться в ядрі клітини та становить основу складного білка хроматину.

    2. РНК містить А, Г, У та Ц, рибозу та фосфорну кислоту.

    Розрізняють 3 види РНК:

    а) м-РНК (інформаційна чи матрична) – копія ділянки ДНК, що містить інформацію про структуру білка;

    б) р-РНК утворює скелет рибосоми в цитоплазмі, виконує важливу роль при збиранні білка на рибосомі в процесі трансляції;

    в) т-РНК бере участь у активації та транспорті АК до рибосоми, локалізована в цитоплазмі. ПК мають первинну, вторинну та третинну структури .

    Первинна структура ПКоднаковий для всіх видів - лінійний полінуклеотидний ланцюг, в якому мононуклеотиди пов'язані 3', 5'-фосфодіефірними зв'язками. Кожен полінуклеотидний ланцюг має 3' і 5', ці кінці заряджені негативно.

    Вторинна структура ДНКє подвійною спіралью. ДНК складається з 2-х ланцюгів, закручених у спіраль праворуч навколо осі. Виток спіралі = 10 нуклеотидів, що становить довжину 3,4 нм. Обидві спіралі антипаралельні.

    Третинна структура ДНК -це результат додаткового скручування у просторі молекули ДНК. Це відбувається при взаємодії ДНК із білком. При взаємодії з октамером гістону подвійна спіраль накручується октамер, тобто. перетворюється на суперспіраль.

    Вторинна структура РНК- полінуклеотидна нитка, вигнута у просторі. Ця вигнутість обумовлена ​​утворенням водневих зв'язків між комплементарними азотистими основами. У т-РНК вторинна структура представлена ​​«конюшинним листом», в якому розрізняю комплементарні та некомплементарні ділянки. Вторинна структура р-РНК – спіраль одиночної вигнутої РНК, а третинна – скелет рибосоми. Вступаючи з ядра в ЦЗ, м-РНК утворює зі специфічними білками - інформомірами комплекси ( третинна структура м-РНК) і називаються інформосомами.

    Хромопротеїни, їхня класифікація. Флавопротеїни, їх структура та функції.

    Гемопротеїни, структура, представники: гемоглобін, міоглобін, каталаза, пероксидаза, цитохроми Функції гемопротеїнів.

    Фосфопротеїни як простетична група містять залишок фосфорної кислоти. Приклади: казеїн та казеїноген молока, сиру, молочних продуктів, вителін яєчного жовтка, овальбумін яєчного білка, їхтуллін ікри риб. Фосфопротеїни багаті клітини ЦНС.

    Фосфопротеїни мають різноманітні функції:

    1. Поживна функція.Фосфопротеїни молочних продуктів легко перетравлюються, засвоюються і є джерелом незамінних амінокислот та фосфору для синтезу білків тканин дитини.

    2. Фосфорна кислота необхідна для повноцінного формування нервової та кісткової тканиндитини.

    3. Фосфорна кислота бере участь у синтезі фосфоліпідів, фосфопротеїнів, нуклеотидів, нуклеїнових кислот.

    4. Фосфорна кислота здійснює регуляцію активності ферментівшляхом фосфорилювання за участю ферментів протеїнкіназ. Фосфат приєднується до - ВІН групи серину або треоніну складноефірними зв'язками: Хромопротеїни - складні білки з пофарбованою небілковою частиною. До них відносяться флавопротеїни (жовті) та гемопротеїни (червоні). Флавопротеїни як простетична група містять похідні вітаміну В2 - флавіни: флавінаденіндинуклеотид (ФАД) або флавінмононуклеотид (ФМН). Вони є небілковою частиною ферментів дегідрогеназу, що каталізують окисно-відновні реакції.

    Гемопротеїнияк небілкова група містять гем - залізопорфіриновий комплекс.

    Гемопротеїни поділяють на два класи:

    1. ферменти: каталаза, пероксидаза, цитохроми;

    2. неферменти: гемоглобін та міоглобін.

    Ферменти каталаза та пероксидазу руйнують перекис водню, цитохроми є переносниками електронів у ланцюзі переносу електронів. Неферменти. Гемоглобін транспортує кисень (від легень до тканин) та вуглекислий газ (від тканин до легень); Міоглобін - депо кисню в працюючому м'язі. Гемоглобін – тетрамер, т.к. складається з 4-х субодиниць: глобін у цьому тетрамері представлений 4-ма поліпептидними ланцюгами 2-х різновидів: 2 α і 2 β ланцюга. Кожна субодиниця пов'язана з гемом. Фізіологічні типи гемоглобіну: 1. HbP – примітивний гемоглобін формується у зародка. 2. HbF – фетальний гемоглобін – гемоглобін плода. Заміна HbP на HbF відбувається до 3-місячного віку людини.

    Ферменти, історія відкриття та вивчення ферментів, особливості ферментативного каталізу.

    Специфіка дії ферментів. Залежність швидкості ферментативних реакцій від температури, рН, концентрації ферменту та субстрату.

    Ферменти- біологічні каталізатори білкової природи, що утворюються живою клітиною, що діють з високою активністю та специфічністю.

    Подібність ферментів з небіологічними каталізаторами полягає в тому, що:

    • ферменти каталізують енергетично можливі реакції;
    • енергія хімічної системи залишається незмінною;
    • у ході каталізу напрямок реакції не змінюється;
    • ферменти не витрачаються у процесі реакції.

    Відмінності ферментів від небіологічних каталізаторів полягають у тому, що:

    • швидкість ферментативних реакцій вища, ніж реакцій, що каталізуються небілковими каталізаторами;
    • ферменти мають високу специфічність;
    • ферментативна реакція проходить у клітині, тобто. при температурі 37 °С, постійному атмосферному тиску та фізіологічному значенні рН;
    • швидкість ферментативної реакції може регулюватися.

    Сучасна класифікація ферментівзаснована на природі хімічних перетворень, що каталізуються ними. В основу класифікації береться тип реакції, що каталізується ферментом.

    Ферменти поділяють на 6 класів:

    1. Оксидоредуктази- каталізують окисно-відновні реакції

    2. Трансферази- Перенесення груп

    3. Гідролази- гідроліз

    4. Ліази- негідролітичне розщеплення субстрату

    5. Ізомерази- Ізомеризація

    6. Лігази(синтетази) - синтез із використанням енергії (АТФ)

    Номенклатура ферментів.

    1. Тривіальна назва (пепсин, трипсин).

    2. Назва ферменту може складатися із назви субстрату з додаванням закінчення «аза»

    (Аргіназа гідролізує амінокислоту аргінін).

    3. Додавання закінчення «аза» до назви реакції, що каталізується (гідролаза каталізує

    гідроліз, дегідрогеназа - дегідрування органічної молекули, тобто. відібрання протонів і електронів від субстрату).

    4. Раціональна назва - назва субстратів і характер реакцій, що каталізуються (АТФ + гексоза гексозо-6-фосфат + АДФ. Фермент: АТФ: D-гексоза-6-фосфотрансфераза).

    5. Індексування ферментів (кожному ферменту присвоюються 4 індекси або порядкові номери): 1.1.1.1 – АДГ, 1.1.1.27 – ЛДГ.

    Залежність швидкості ферментативної реакції від рН середовища.До кожного ферменту існує значення рН, у якому спостерігається його максимальна активність. Відхилення від рН призводить до зниження ферментативної активності. Вплив рН активність ферментів пов'язані з іонізацією функціональних груп амінокислотних залишків даного білка, які забезпечують оптимальну конформацію активного центру ферменту. При зміні рН оптимальних значень відбувається зміна іонізації функціональних груп молекули білка.

    Наприклад, при закисленні середовища відбувається протонування вільних аміногруп (NH 3 +), а при залужуванні відбувається відщеплення протона від карбоксильних груп (СОО -). Це призводить до зміни конформації молекули ферменту та конформації активного центру; отже, порушується приєднання субстрату, кофакторів та коферментів до активного центру. Ферменти, що працюють у кислих умовах середовища(наприклад, пепсин у шлунку або лізосомальні ферменти), еволюційно набувають конформації, що забезпечує роботу ферменту при кислих значеннях рН. Проте більшість ферментів організму людини має оптимум рН, близький до нейтрального, що збігається з фізіологічним значенням рН.

    Залежність швидкості ферментативної реакції від температури середовища.Підвищення температури до певних меж впливає на швидкість ферментативної реакції, подібно до впливу температури на будь-яку хімічну реакцію. З підвищенням температури прискорюється рух молекул, що призводить до підвищення ймовірності взаємодії речовин, що реагують. Крім того, температура може підвищувати енергію молекул, що реагують, що також призводить до прискорення реакції.

    Однак швидкість хімічної реакції, що каталізується ферментами, має свій температурний оптимум, перевищення якого супроводжується зниженням ферментативної активності, що виникає через термічну денатурацію білкової молекули. Більшість ферментів людини оптимальна температура 37-38 °З. Специфіка- дуже висока вибірковість ферментів стосовно субстрату. Специфічність ферменту пояснюється збігом просторової зміни субстрату та субстратного центру (стеричний збіг). За специфічність ферменту відповідальний як активний центр ферменту, і вся його білкова молекула. Активний центр ферменту визначає тип реакції, який може здійснити цей фермент. Розрізняють три види специфічності:

    Абсолютна специфічність.Таку специфічність мають ферменти, які діють лише на один субстрат. Наприклад, сахараза гідролізує тільки сахарозу, лактазу - лактозу, мальтазу - мальтозу, уреазу - сечовину, аргіназу - аргінін і т.д. Відносна специфічність- це здатність ферменту діяти групу субстратів із загальним типом зв'язку, тобто. відносна специфічність проявляється лише стосовно певного типу зв'язку групи субстратів. Приклад: ліпаза розщеплюють складноефірний зв'язок у жирах тваринного та рослинного походження. Амілаза гідролізує α-глікозидний зв'язок у крохмалі, декстринах та глікогені. Алкогольдегідрогеназа окислює спирти (метанол, етанол та ін.).

    Стереохімічна специфічність- Це здатність ферменту діяти тільки на один стереоізомер.

    Наприклад: 1) α, β-ізомерія: α - амілаза слини та соку підшлункової залози розщеплює тільки α-глюкозидні зв'язки в крохмалі і не розщеплює β-глюкозидні зв'язки клітковини. Міжнародною одиницею (МЕ) активності ферментівє кількість ферменту, здатного перетворити 1 мкмоль субстрату на продукти реакції за 1 хв при 25 °С та оптимумі рН. Катал відповідає кількості каталізатора, здатного перетворювати 1 моль субстрату продукт за 1 сек при 25 °С і оптимумі рН. Питома активність ферменту- Число одиниць ферментативної активності ферменту в розрахунку на 1 мг білка. Молярна активність- це відношення числа одиниць ферментативної активності каталів або МО до молей ферменту.

    Будова ферментів. Структура та функції активного центру.

    Механізм дії ферментів. Кофактори ферментів: іони металів та коферменти, їх участь у роботі ферментів. Активатор ферментів: механізм дії. Інгібітори ферментативних реакцій: конкурентні, неконкурентні, необоротні. Лікарські препарати – інгібітори ферментів (приклади).

    За будовою ферменти можуть бути:

    1. однокомпонентні (прості білки),

    2. двокомпонентні (складні білки).

    До ферментів - простим білкам- Належать травні ферменти (пепсин, трипсин). До ферментів – складних білків – можна віднести ферменти, що каталізують окислювально – відновлювальні реакції. Для каталітичної активності двокомпонентних ферментів необхідний додатковий хімічний компонент, який називається кофактор, їх можуть грати як неорганічні речовини ( іони заліза, магнію, цинку, міді та ін..), так і органічні речовини - коферменти (наприклад, активні форми вітамінів).

    До роботи низки ферментів необхідні і кофермент, і іони металів (кофактор). Коферменти – низькомолекулярні органічні речовини небілкової природи, пов'язані з білковою частиною ферменту тимчасово та неміцно. У разі коли небілкова частина ферменту (кофермент) пов'язана з білковою міцно і постійно, то таку небілкову частину називають простетичною групою. Білкову частину складного білка-ферменту називають апоферментом. Разом апофермент та кофактор утворюють холофермент.

    У процесі ферментативного каталізу бере участь не вся білкова молекула, а лише певна ділянка - активний центр ферменту. Активний центрферментів є частиною молекули ферменту, до якої приєднується субстрат і від якої залежать каталітичні властивості молекули ферменту. В активному центрі ферменту виділяють «контактна» ділянка- ділянка, що притягує та утримує субстрат на ферменті завдяки своїм функціональним групам та «каталітична» ділянка, функціональні групи якого безпосередньо беруть участь у каталітичній реакції. У деяких ферментів, крім активного центру, є ще інший центр - алостеричний.

    З алостеричнимцентром взаємодіють різні речовини (ефектори), найчастіше різні метаболіти. Поєднання цих речовин з алостеричним центром призводить до зміни конформації ферменту (третинної та четвертинної структури). Активний центр у молекулі ферменту або створюється, або він порушується. У першому випадку реакція прискорюється, у другому випадку гальмується. Тому алостеричний центр називають регуляторним центром ферменту. Ферменти, що мають у своїй структурі алостеричний центр, називаються регуляторними або алостеричними. В основу теорії механізму дії ферментів покладено утворення фермент-субстратного комплексу.

    Механізм дії ферменту:

    1. утворення фермент-субстратного комплексу, субстрат прикріплюється до активного центру ферменту.

    2. на другій стадії ферментативного процесу, що протікає повільно, відбуваються електронні перебудови у фермент-субстратному комплексі.

    Фермент (En) і субстрат (S) починають зближуватись, щоб вступити в максимальний контакт і утворити єдиний фермент-субстратний комплекс. Тривалість другої стадії залежить від енергії активації субстрату чи енергетичного бар'єру цієї хімічної реакції. Енергія активації- енергія, необхідна для переведення всіх молекул 1 молячи S в активований стан при даній температурі. Для кожної хімічної реакції є свій енергетичний бар'єр. Завдяки утворенню фермент-субстратного комплексу знижується енергія активації субстрату, реакція починає протікати на нижчому енергетичному рівні. Тому друга стадія процесу лімітує швидкість всього каталізу.

    3. на третій стадії відбувається сама хімічна реакція з утворенням продуктів реакції. Третя стадія процесу нетривала. В результаті реакції субстрат перетворюється на продукт реакції; фермент-субстратний комплекс розпадається і фермент виходить незміненим із ферментативної реакції. Таким чином, фермент дає можливість за рахунок утворення фермент-субстратного комплексу проходити хімічну реакцію обхідним шляхом на нижчому енергетичному рівні.

    Кофактор- небілкова речовина, яка обов'язково має бути присутня в організмі в невеликих кількостях, щоб відповідні ферменти змогли виконати свої функції. До складу кофактора входять коферменти та іони металів (наприклад, іони натрію та калію).

    Усі ферменти відносяться до глобулярних білків, причому кожен фермент виконує специфічну функцію, пов'язану з властивою йому глобулярною структурою. Однак активність багатьох ферментів залежить від небілкових сполук, які називають кофакторами. Молекулярний комплекс білкової частини (апоферменту) та кофактора називається холоферментом.

    Роль кофактора можуть виконувати іони металів (Zn 2+ , Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Cu 2+ , K + , Na +) або складні органічні сполуки. Органічні кофактор зазвичай називають коферментами, деякі з них є похідними вітамінів. Тип зв'язку між ферментом та коферментом може бути різним. Іноді вони існують окремо та зв'язуються один з одним під час протікання реакції. В інших випадках кофактор і фермент пов'язані постійно та інколи міцними ковалентними зв'язками. В останньому випадку небілкова частина ферменту називається простетичною групою.

    Ролькофактора в основному зводиться до наступного:

    • зміна третинної структури білка та створення комплементарності між ферментом та субстратом;
    • безпосередня участь у реакції як ще один субстрат.

    Активаторами можуть бути:

    1) кофактори, т.к. вони є важливими учасниками ферментативного процесу. Наприклад, метали, що входять до складу каталітичного центру ферменту: амілаза слини активна в присутності іонів Са, лактатдегідрогеназа (ЛДГ) – Zn, аргіназа – Mn, пептидаза – Mg та коферменти: вітамін С, похідні різних вітамінів (НАД, НАДФ, ФМН) , КоАSH та ін). Вони забезпечують зв'язування активного центру ферменту із субстратом.

    2) аніони також можуть впливати на активність ферменту, наприклад, аніони

    Сl - активують слинну амілазу;

    3) активаторами можуть бути також речовини, що створюють оптимальне значення рН середовища для прояву ферментативної активності, наприклад, НСl для створення оптимального середовища шлункового вмісту для активації пепсиногену в пепсин;

    4) активаторами є також речовини, що переводять проферменти в активний фермент, наприклад, ентерокіназа кишкового соку активує перетворення трипсиногену на трипсин;

    5) активаторами можуть бути різноманітні метаболіти, які зв'язуються з алостеричним центром ферменту та сприяють формуванню активного центру ферменту.

    Інгібітори – це речовини, що гальмують активність ферментів. Розрізняють два основних типи інгібування: незворотне та оборотне. При незворотному інгібуванні – інгібітор міцно (незворотно) зв'язується з активним центром ферменту ковалентними зв'язками, змінює конформацію ферменту. Таким чином, можуть діяти на ферменти солі важких металів (ртуті, свинцю, кадмію та ін.). Оборотне інгібування - це такий тип інгібування, коли активність ферментів може відновлюватися. Оборотне інгібування буває 2-х типів: конкурентне та неконкурентне. При конкурентному інгібуванні зазвичай субстрат та інгібітор дуже схожий за хімічною будовою.

    При цьому виді інгібування субстрат (S) та інгібітор (I) однаково можуть зв'язуватися з активним центром ферменту. Вони конкурують один з одним за місце у активному центрі ферменту. Класичний приклад, конкурентного інгібування - гальмування дії сукцинатдегідрогенази малоновою кислотою. Неконкурентні інгібітори зв'язуються з алостеричним центром ферменту.

    Внаслідок цього відбуваються зміни конформації алостеричного центру, які призводять до деформації каталітичного центру ферменту та зниження ферментативної активності. Часто алостеричними неконкурентними інгібіторами є продукти метаболізму. Лікарські властивості інгібіторів ферментів (Контрикал, Трасілол, Амінокапронова кислота, Памба). Контрикал (апротинін) застосовують для лікування гострого панкреатиту та загострення хронічного панкреатиту, гострого панкреонекрозу, гострих кровотеч.

    Регулювання дії ферментів. Алостеричний центр, алостеричні інгібітори та активатори (приклади). Регуляція активності ферментів шляхом фосфорилювання та дефосфорилювання (приклади). Види гормональної регуляції активності ферментів.

    Відмінності ферментів складу органів прокуратури та тканин.

    Органоспецифічні ферменти, ізоферменти (з прикладу ЛДГ, МДГ та інших.). Зміна активності ферментів при патології. Ензімопатії, ензімодіагностика та ензімотерапія.

    Ізоферменти - це різні за амінокислотною послідовністю ізоформи одного і того ж ферменту, що існують в одному організмі, але, як правило, у різних клітинах, тканинах або органах.

    Ізоферменти, як правило, високо гомологічні за амінокислотною послідовністю. Всі ізоферменти одного й того ж ферменту виконують ту саму каталітичну функцію, але можуть значно відрізнятися за ступенем каталітичної активності, особливостями регуляції або іншими властивостями. Прикладом ферменту, що має ізоферменти, є амілаза— панкреатична амілаза відрізняється за амінокислотною послідовністю та властивостями від амілази слинних залоз, кишківника та інших органів. Це послужило основою для розробки та застосування більш надійного методу діагностики гострого панкреатиту шляхом визначення загальної амілази плазми крові, а саме панкреатичної ізоамілази.

    Ензімопатії - захворювання, спричинені порушенням синтезу ферментів:

    а) у повній чи частковій відсутності ферментативної активності;

    б) у надмірному посиленні ферментативної активності;

    в) у продукції патологічних ферментів, які не зустрічаються у здорової людини.

    Розрізняють спадкові та набуті ензимопатії. Спадкові ензімопатії пов'язані з порушенням у генетичному апараті клітини, що призводить до відсутності синтезу певних ферментів.

    До спадкових захворювань належать ензімопатії, пов'язані з порушенням перетворення амінокислот:

    1. Фенілкетонурія- Спадкове порушення синтезу ферменту фенілаланінгідроксилази, за участю якого відбувається перетворення фенілаланіну на тирозин. При цій патології відбувається збільшення концентрації у крові фенілаланіну. При цьому захворюванні у дітей необхідно виключити з раціону фенілаланін.

    2. Альбінізм- Захворювання, пов'язане з генетичним дефектом ферменту тирозинази. При втраті меланоцитами здатності синтезувати цей фермент (окислює тирозин у ДОФА та ДОФА-хінон) у шкірі, волоссі та сітківці ока не утворюється меланін.

    Набуті ензимопатії, тобто. порушення синтезу ферментів можуть виникати в результаті:

    1. тривалого застосування ліків (антибіотиків, сульфаніламідів);

    2. перенесених інфекційних захворювань;

    3. внаслідок авітамінозів;

    4. злоякісних пухлин.

    Ензімодіагностика визначення активності ферментів для діагностики захворювань. Ферменти плазми ділять на 3 групи: секреторні, індикаторні та екскреторні. Індикаторні – клітинні ферменти. При захворюваннях, що супроводжуються ушкодженням клітинних мембран, ці ферменти у великій кількості з'являються в крові, свідчивши про патологію у певних тканинах. Наприклад, активність амілази в крові та сечі збільшується при гострих панкреатитах.

    Для ензімодіагностики проводять визначення ізоферментів. При патологічних станах вихід ферменту в кров може посилитися через зміну стану мембрани клітини. Дослідження активності ферментів крові та інших біологічних рідин широко застосовується з метою діагностики захворювань. Наприклад, діастаза сечі та амілаза крові при панкреатитах (підвищення активності), зниження активності амілази – при хронічному панкреатиті.

    Ензимотерапія - застосування ферментів як лікарські препарати. Наприклад, суміш ферментативних препаратів пепсину, трипсину, амілази (панкреатин, фестал) використовують при захворюваннях ШКТ із зниженою секрецією, трипсин та хімотрипсин - використовуються в хірургічній практиці при гнійних захворюваннях для гідролізу бактеріальних білків.

    Ензімопатія у дітей та важливість їх біохімічної діагностики (на прикладі порушення азотистого та вуглеводного обміну).

    Найбільш поширений варіант ензимопатій, що призводить до розвитку гемолітичної анемії – недостатність глюкозо6фосфату дегідрогенази. Розглянемо причини ензимопатії у дітей. Захворювання поширене серед афроамериканців (630%), менше - серед татар (3,3%), народностей Дагестану (511,3%); у російській популяції виявляють рідко (0,4%). Частковий випадок недостатності глюкозо6фосфату дегідрогенази - фавізм. Гемоліз розвивається при вживанні в їжу кінських бобів, квасолі, гороху, вдиханні нафталінового пилу.

    Причини ензимопатії у дітейНаслідування недостатності глюкозо6фосфат дегідрогенази (N), внаслідок чого частіше хворіють чоловіки. У світі налічують близько 400 млн. носіїв цього патологічного гена. Захворювання розвивається, як правило, після прийому певних лікарських засобів [похідні нітрофурану, хініну, ізоніазид, фтивазид, аміносаліцилова кислота (натрію парааміносаліцилат), налідиксова кислота, сульфаніламіди та ін] або на тлі інфекції.

    Ензімопатії у дітей – ознаки.

    Захворювання проявляється бурхливим розвитком гемолізу при вживанні перелічених вище речовин або інфекціях (особливо при пневмоніях, черевному тифі, гепатит). Недостатність глкжозо6фосфату дегідрогенази може бути причиною жовтяниці новонароджених. В аналізі крові виявляють ретикулоцитоз, підвищення рівня прямого та непрямого білірубіну, ЛДГ, лужної фосфатази.

    Морфологія еритроцитів та еритроцитарні індекси не змінені. Діагноз встановлюють виходячи з результатів визначення активності ферменту.

    Ензімопатії у дітей – лікування.

    Поза кризою лікування не проводять. При пропасниці застосовують фізичні методи охолодження. При хронічному гемолізі призначають фолієву кислоту 1 мт/добу по 3 тижні кожні 3 міс. При кризі скасовують усі лікарські засоби, проводять інфузійну терапію на фоні дегідратації.

    Вітаміни, класифікація вітамінів (по розчинність та функціональна). Історія відкриття та вивчення вітамінів.

    Вітаміни - низькомолекулярні органічні сполуки різної хімічної природи та різної будови, що синтезуються головним чином рослинами, частково - мікроорганізмами.

    Для людини вітаміни – незамінні харчові фактори. Вітаміни беруть участь у багатьох біохімічних реакцій, виконуючи каталітичну функцію у складі активних центрів великої кількості різноманітних ферментів чи виступаючи інформаційними регуляторними посередниками, виконуючи сигнальні функції екзогенних прогормонів і гормонів. За хімічною будовою та фізико-хімічними властивостями (зокрема, за розчинністю) вітаміни ділять на 2 групи.

    Водорозчинні:

    • Вітамін В 1 (тіамін);
    • Вітамін В 2 (рибофлавін);
    • Вітамін РР (нікотинова кислота, нікотинамід, вітамін В 3);
    • Пантотенова кислота (вітамін В5);
    • Вітамін В 6 (піридоксин);
    • Біотин (вітамін Н);
    • Фолієва кислота (вітамін В с, В 9);
    • Вітамін В 12 (кобаламін);
    • Вітамін С (аскорбінова кислота);
    • Вітамін Р (біофлавоноїди).


    Рекомендуємо почитати