Б1.В.ОД.10 Молекулярные основы действия ферментов

Вопросы для самоподготовки к зачету по дисциплине Б1.В.ОД.10 Молекулярные основы действия ферментов:

1. Энзимология, наука о биологических катализаторах, ее цели и задачи, связь с другими дисциплинами. История развития энзимологии. Значение энзимологии для биологии, медицины, промышленности и сельского хозяйства.
2. Пространственная структура ферментов. Первичная структура. Вторичная структура. Виды комбинаций различных элементов вторичной структуры для образования белковых мотивов – основы классификации белковых структур.
3. Третичная структура ферментов, связи, участвующие в её стабилизации. Домены и их основные характеристики. Четвертичная структура белков. Молекулярные механизмы конформационной подвижности белков и ее связь с функциями ферментов
4. Механизмы формирования пространственной структуры белков. Работы К.Анфинсена по рефолдингу рибонуклеазы и его постулаты. Самоорганизация белков и «парадокс Левинталя». Термодинамический и кинетический контроль фолдинга, “фолдинговая воронка“.
5. Модели фолдинга. Модель промежуточных состояний, стадии фолдинга, понятия ”гидрофобного коллапсирования” и ”расплавленной глобулы”. Ферменты, ускоряющие процесс сворачивания – фолдазы: пептидил-пролил-цис/транс-изомераза и протеиндисульфидизомераза.
6. Участие шаперонов в формировании нативной конформации ферментов. Шапероны Hsp70 и их биологические функции. Шаперонины и их роль в фолдинге.
7. Активный центр ферментов. Природа активных центров ферментов и их формирование. Каталитический и адсорбционный участки. Аллостерический центр и его роль в регуляторных процессах.
8. Изоферменты. Лактатдегидроденаза как классический пример изозимов, распределение её изоформ в различных органах и тканях. Изоферменты в онтогенезе. Использование изоферментов в клинической диагностике.
9. Зимогены-неактивные прешественники ферментов, активируемые ограниченным протеолизом. Активация трипсиногена и химотрипсинигена.
10. Особенности организации, функционирования и регуляции мультиферментных систем.
11. Коферменты – переносчики атомов водорода и электронов, НАД⁺, ФМН и ФАД, убихинон, липоевая кислота.
12. Коферменты – переносчики химических групп: нуклеотидфосфаты, кофермент ацетилирования (ацелирования) – кофермент А (КоА), тетрогидрофолиевая кислота, пиридоксалиевые коферменты.
13. Коферменты синтеза, изомеризации и расщепления углерод-углеродных связей: тиаминпирофосфат, биотин, цианкобаламин. Роль металлов. Ферменты, для действия которых, необходимы железо, медь, цинк, марганец, селен.
14. Взаимодействие фермента с субстратом. Основное и переходное состояния. Энергия активации. Фермент-субстратный комплекс. Эффект сближения и ориентации. Эффект напряженной конфигурации. Эффект деформации фермента. Теории индуцированного конформационного соответствия и теория преимущественного связывания переходных состояний.
15. Типы катализа, используемые ферментами. Общие кислоты и основания в молекулах ферментов. Каталитический механизм аспартатных протеиназ. Пепсин: активация при отщеплении про-пептида и механизм катализа. Структура и каталитический механизм карбоксипептидазы А.
16. Ковалентный катализ. Общая характеристика. Каталитический механизм сериновых протеаз. Химотрипсин, механизм активации и характеристика отдельных стадий катализа. Каталитический механизм ацетилхолинэстеразы.
17. Кислотно-основной катализ. Каталитический механизм алкогольдегидрогеназы. Электрофильный катализ. Электрофильный катализ аминотрансфераз с участием молекул пиридоксальфосфата и пируватдегидрогеназы с участием тиаминпирофосфата.
18. Кинетика ферментативных реакций. Основные понятия ферментативной кинетики.
19. Специфичность действия ферментов. Субстратная специфичность-важное свойство ферментов как катализаторов белковой природы. Абсолютная субстратная специфичность, групповая субстратная специфичность, стереоспецифичность.
20. Ингибиторы и активаторы ферментов Обратное и необратимое ингибирование. Конкурентные ингибиторы, Ингибирование сукцинатдегидрогеназы малоновой кислотой. Фосфорорганические вещества как ингибиторы ацетилхолинэстеразы. Ингибиторы ферментов как лекарственные препараты.
21. Принципы классификации ферментов. Современная международная номенклатура ЕС. Общая характеристика классов. Принципы деления на подклассы и подподклассы. Номенклатура ферментов.
22. Оксидоредуктазы. Некоторые представители класса: алкогольдегидрогеназа, лактатдегидрогеназа, глутаматдегидрогеназа, нитратредуктаза, полифенолоксидаза, цитохромоксидаза, каталаза и пероксидаза.
23. Трансферазы, общая характеристика класса. Гидролазы. Характеристика эстераз, гликозидаз, протеаз. Лиазы. Характеристика декарбоксилаз, альдолаз, гидратаз. Изомеразы. Лигазы.
24. Аллостерическая регуляция активности ферментов. Механизмы аллостерических эффектов. Регуляторные домены. Основные черты моделей, описывающих кооперативное действие ферментов. Примеры, иллюстрирующие механизмы аллостерической регуляции.
25. Регуляция ферментативной активности. Регуляция белок-белковыми взаимодействиями. Регуляция ковалентным связыванием. Регуляция ограниченным протеолизом.
26. Гормональный контроль активности ферментов. Роль вторичных посредников в активации протеинкиназ. Регуляция биосинтеза ферментов.
27. Методы очистки: хроматографические и электрофоретические методы, кристаллизация.
28. Методы определения активности ферментов. Химические, поляриметрические, хроматографические, манометрические, спектрометрические, флюориметрические, полярографические, радиометрические методы.
29. Ферменты – маркеры и их использование в медицине и научных исследованиях. Медицинская энзимология: энзимодиагностика, энзимопатология и энзимотерапия.
30. Применение ферментов в промышленности и сельском хозяйстве. Иммобилизованные ферменты. Использование иммобилизованных ферментов в промышленности, медицине и фармакологии. Ферментные электроды и биосенсоры.

 

Написание реферата по теме:

1. Классификация ферментов

 

Литература

1)   Биохимия [Текст] : учебник / В. П. Комов, В. Н. Шведова. - 3-е изд., стер. - М. : Дрофа, 2008. - 639 с. ; 24 см. - (Высшее образование: Современный учебник). - Предм. указ.: с. 620-630. - ISBN 978-5-358-04872-0. (50 экз.).

2)   Биохимия растений [Текст] : учебник / Г. -В. Хелдт ; пер. с англ. М. А. Брейгиной [и др.] ; ред.: А. М. Носов, В. В. Чуб. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2011. - 471 с. : ил. ; 26 см. - (Лучший зарубежный учебник). - Библиогр. в конце ст. - Указ.: с. 464-471. - Пер. изд. : Plant biochemistry / Hans-Walter Heldt. - 2005. - ISBN 978-5-94774-795-9. (3 экз.).

3)   Биохимия [Электронный ресурс] : учеб. для академ. бакалавриата : для студ. вузов, обуч. по направл. 655500 "Биотехнология" / В. П. Комов. - 4-е изд., испр. и доп. - ЭВК. - М. : Юрайт, 2014. - 640 с. - (Бакалавр. Академический курс). - Режим доступа: ЭЧЗ "Библиотех". - Неогранич. доступ. - ISBN 978-5-9916-3929-3.

4)   Принципы и методы биохимии и молекулярной биологии [Электронный ресурс] —2-е изд. (эл.). [Электронный ресурс] / К. Уилсон, Дж. ред. Уолкер. - Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. - 855 с. : ил. - Режим доступа: ЭБС "Айбукс". - Неогранич. доступ. - ISBN 978-5-9963-2877-2 : Б. ц.

5)   Практическая энзимология [Текст] : [учебник] / Х. Биссвангер ; пер. с англ. Т. П. Мосолова ; авт. предисл. А. В. Левашов. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2013. - 328 с. : ил. ; 22 см. - (Методы в биологии). - Предм. указ.: с. 322-328. - Пер. изд. : Practical Enzymology / Hans Bisswanger. - ISBN 978-5-94774-940-3. (3 экз.).

6)   Молекулярная биология [Текст] : учеб. для студ. вузов / А. С. Коничев, Г. А. Севастьянова. - 2-е изд., испр. - М. : Академия, 2005. - 398 с. : ил. ; 21 см. - (Высшее профессиональное образование : педагогические специальности). - Библиогр.: с. 393-395. - ISBN 5-7695-1965-7. (58 экз).