Готовые билеты в PDF-формате

Билет № 11. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Методы определения Км и Vmax. Конкурентное инеконкурентное ингибирование.Здесь S — субстрат; Р — продукт; Е — фермент; ES —субстрат-ферментный комплекс; к1, к-1—константы прямой и обратной реакцийобразования фермент- субстратного комплекса; к2 — константа скоростиобразования продукта.E0-общая конц. фермента (в любой момент)тау(s)>>тау(Е) это означает, что скорость изменения субстрата мала по сравнению соскоростью изменения фермент-субстратного комплекса.Следовательно, при рассмотрении поведения системы на достаточно большихотрезках времени концентрацию фермент-субстратного комплекса [ES] во второмуравнении можно полагать квазистационарной, а само второе уравнение этойсистемы может быть заменено алгебраическим. Более строго этот результат можнополучить путем замены переменных в и введением безразмерных величин:Величинаявляется характеристической константой в химииферментов и носит название константы Михаэлиса.Скорость реакции- уравнениеМихаэлиса.

Из уравнения видно, что при увеличении концентрации субстрата S от 0до бесконечности скорость реакции (тангенс угла наклона начальных участковкинетических кривых S(t)) возрастает от нуля до своего максимального значения.Таким образом, ферментативные процессы — это процессы снасыщением.При Km = S скорость реакции равна v/2. Таким образом, константа Михаэлиса пофизическому смыслу и числовому значению равна концентрации субстрата, прикоторой стационарная скорость реакции достигает половины своего максимальногозначения, или, другими словами, когда половина молекул фермента находится всостоянии комплекса с субстратом.Конкурентное и неконкурентное ингибирование.В клетке каждая отдельная реакция представляет собой открытую систему, обл.механизмами саморегуляции. Одним из мощных способов регуляцииферментативного процесса является изменение активности фермента с помощьюингибиторов (вещества).Конкурентные: занимают места субстрата в активном центре фермента собразованием неактивного комплекса.Неконкурентные: ингибитор не имеет структурного сходства с субстратом иприсоединяется не к активному центру субстрата, а к определенным местамбелковой глобулы, вызывая деформацию фермента.2.

Прямое и непрямое действие ионизирующих излучений. Радиолиз воды.Антиокислительные системы, участвующие в регуляции активных форм кислорода.Ионизирующим излучением называют излучение, взаимодействие которого свеществом приводит к образованию положительно или отрицательно заряженныхионов. Ионизация обычно происходит путем отрыва электрона с внешнихэлектронных оболочек атома.При прямом действии излучения с ростом концентрации растворенных молекулчисло пораженных молекул (мишеней) должно возрастать вследствие повышениявероятности попадания в них кванта излучения.При этом доля пораженных молекул (от исходной концентрации) должна оставатьсянеизменной.При непрямом действии излучения лимитирующим параметром для появленияповрежденных молекул в некотором концентрационном диапазоне является неисходная концентрация растворенного вещества, а количество образовавшихся приданной дозе облучения активных продуктов радиолиза воды.

Поэтому, начиная скакой-то концентрации растворенного вещества, дальнейшее увеличениеконцентрации не приводит к росту числа пораженных молекул.Доля пораженных молекул при непрямом действии излучения снижается сувеличением исходной концентрации этих молекул.Иными словами отсутствие зависимости числа поврежденных молекул отконцентрации растворенных молекул объясняется тем, что, начиная с какой-токонцентрации, не всем растворенным молекулам «достаются» активные продуктырадиолиза воды, образующиеся в определенном количестве при данной дозеоблучения.Таким образом, что непрямое действие излучения преобладает только вразбавленных растворах.В качестве критерия для оценки вклада прямого и непрямого действия излучения накакие-либо органические соединения и макромолекулы используют сравнениеэффективности облучения этих объектов в растворенном и сухом состоянии.Если в растворенном состоянии эти объекты становятся значительно болеечувствительными к облучению, то считают, что существенный вклад в ихповреждение вносят продукты радиолиза воды.В настоящее время считается, что на уровне клетки во многих радиобиологическихэффектах непрямое действие радиации играет столь же существенную роль, как ипрямое действие.И даже более того, вклад непрямого действия ионизирующего излучения вотношении появления радиационных повреждений таких критических клеточныхструктур, как молекулы ДНК, достигает 70-90%.Радиолиз водыI.

Если энергия кванта ионизирующего излучения составляет более 12,56 эВ,hν > 12 , 56 эВ→ H 2 O + + e −происходит ионизация молекулы воды: H 2 O   т.е. из молекулы воды выбивается электрон.Образовавшийся положительный ион воды взаимодействует с молекулой воды с++•образованием иона гидроксония и гидроксильного радикала:H 2 O + H 2 O → H 3O + OHа электрон взаимодействует с молекулой воды с образованием гидроксильного ионаe − + H 2 O → OH − + H •и радикала водорода:II.

Если энергия кванта ионизирующего излучения менее 12,56эВ, но более 7 эВ,молекула воды переходит в возбужденное состояние и распадается непосредственнос образованием двух радикалов — радикала водорода и гидроксильного радикала:• 7 эВ < hν•< 12,56 эВ → H O* → H • + OH •H 2 OНПри рекомбинации радикалови ОН возникают2 вторичные молекулярныепродукты радиолиза воды — водород Н2 и перекись водорода Н2О2.OH • + OH • → H 2 O 2H• + H• → H 2В области рН от 3 до 10 радиационно-химический выход G (т.е. колво радикалов или др. продуктов, образовавшихся на 100 эВпоглощенной энергии ионизирующего электромагнитногоизлучения) для основных продуктов радиолиза воды имеетследующие значения:При наличии в воде растворенного кислорода O2 количество возможных продуктов,образующихся в результате радиолиза воды возрастает.Так, например, могут возникать:−•−- супероксиданионрадикал по реакции: eaq + O 2 → O 2H • + O 2 → HO •2- перекисный радикал H―O―O• по реакции:Как видно из вышеприведенной схемы, среди основныхпродуктов радиолиза воды есть и радикалы, инерадикальные продукты Гидроксильный радикалявляется мощным окислителем и считается наиболееактивным продуктом радиолиза воды.Гидратированный электрон также обладает высокой реакционной способностью,однако, уже в качестве восстановителя.Перекись водорода представляет собой очень неустойчивое соединение ираспадается с образованием различных радикальных продуктов (в первую очередь,гидроксильного радикала).

В присутствии ионов Fe2+ скорость распада перекисиводорода с образованием гидроксильного радикала (реакция Фентона) значительно2+•3+возрастает (примерно на 3 порядка): H 2 O 2 + Fe → OH + OH + FeВ результате этих изменений биомолекулы могут изменить свои физико-химическиесвойства и потерять функциональную активность.Продукты радиолиза воды не являются чем-то необычным для клетки!И радикальные, и нерадикальные продукты, образующиеся при радиолизе воды, неявляются какими-либо специфическими соединениями, возникающими только впроцессе радиолиза. Такие же продукты образуются и в различных метаболическихпроцессах, протекающих в клетке в норме в отсутствие облучения. В нормальныхусловиях, однако, их уровень существенно ниже.Большинство из этих радикальных продуктов имеют в своем составе кислород ипоэтому получили название активных форм кислорода (АФК).Повышенный уровень АФК может наблюдаться и при многих других патологическихсостояниях, а не только при облучении.Антиокислительные системыДля предотвращения избыточногонакопления АФК и интенсификациидеструктивных окислительных процессов ворганизме имеется сложный комплексзащитных антиоксидантных(антиокислительных) систем ферментативной•••и неферментативной природы, которые могут предотвращать образование АФК илиосуществлять детоксикацию АФК.В связи с тем, что гидроксильный радикал OH• является наиболее сильной АФК,действие антиокислительных защитных систем фактически направлено (либонепосредственно, либо косвенно) на предотвращение его образование или на егоудаление.В свете вышесказанного понятна исключительно важная роль эндогенныхантиоксидантных систем как в нормальном клеточном метаболизме, так и приразличных патологиях, сопровождающихся накоплением АФК.В клетках можно выделить 3 уровня эндогенных защитных ресурсов,предназначенных для обеспечения сохранности нативного состояния клеток ворганизме в условиях радиационного воздействия:1-й уровень защиты – антиоксидантные системы и факторы, обеспечивающиеинактивацию активных форм кислорода (АФК), а также других продуктов радиолизаводы и радикалов и предотвращающие их деструктивное действие на жизненноважные молекулы и структуры клетки;2-й уровень защиты – системы репарации молекул ДНК, осуществляющие репарацию(восстановление) поврежденных молекул ДНК;3-й уровень защиты – системы клеточного апоптоза, обеспечивающие удаление изпопуляции клеток, в которых не удалось осуществить репарацию поврежденныхмолекул ДНК.Билет № 21.

Поверхностный заряд мембраны. Двойной электрический слой; происхождениеэлектрокинетического потенциала. Влияние рН и ионного состава среды наповерхностный потенциал.Двойной электрический слой.Значения потенциала в мембранах малой толщины, сформированных из неполярногорастворителя, при отсутствии внешнего поля не отличаютсяот уровня потенциала в окружающих растворах.

На рис. схематично показано, что длятаких незаряженных мембран электрический потенциал одинаков налюбом удалении от мембраны. Этот вывод не распространяется на мембраны, вструктуре которых находятся фиксированные заряды.Наличие фиксированных поверхностных зарядов клеточных мембран приводитк образованию около мембраны двойного электрического слоя, который являетсяважным фактором в протекании многих биоэлектрохимических процессов.Распределение ионов в области заряженной поверхности определяется двумяфакторами: электростатическим притяжением, удерживающим противоионы уповерхности, и тепловым движением этих ионов, стремящимся, наоборот, квыравниванию их концентраций в поверхностном слое и объеме.потенциал убывает с увеличением расстояния от мембраны в соответствии суравнением:Измеряя с помощью различных методов поверхностный потенциал, удаетсяопределить плотность поверхностных зарядов в мембранах.Поверхностный потенциал мембраны не может быть экспериментально измеренпрямыми методами.