Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 107
Текст из файла (страница 107)
При нагревании раствора фермента происходит постепенная потеря его каталитической активности, что связано с депатурацисй фермента. При инкубации раствора гсксокнназы н течение 12 мин при 45 'С фермент теряет 50гл активности, но если инкубаци|о проводить в присутствии очень высокой концентрации одного из субстратов, то потери активности за 12 мин составляет лишь ЗЖ. Объясните, почел|у тепловая денатурация гексокиназы замедляется в присутствии субстрата. 5. Требования к активным центрам ферментов. Карбоксипептидаза, последовательно отшепляю- Вопросы и задачи ]333] где к'„, =— 1Р1 1В1 шая С-концевые аминокислотные остатки своих пептидных субстратов, представляет собой полицептид, состоящий из 307 остатков.
Две основные каталитические группы в активном центре фермента — это Лги "з и О]цзьз а) Если бы цепь карбоксипептидазы бьша свернута в идеальную а-спираль, то па каком расстоянии друг от друга (в А) находились бы остатки Лгйм ' и О1пзн1.
Подсказка: см. рис. 4-4, сс б) Объясните, каким образом эти две аминокислоты могут катализировать реакцию, происходящую на расстоянии в несколько ангстрем. 6. Количественное определение лактатдегидро- геназы. Фермент мышц лактатдегидрогеназа ка- тзлизирует реакцию о Он 1 ! сн„— с — соо- + млнн + н — сн,— с — соо- + клн пирунат 1 зм~т ~~ шАГ1Н и )чАΠ— это соответственно восстановленная и окисленная формы кофермента В1АГ1. Раствор )чЛГ1Н, но не 1(АО', поглощает свет с длиной волны 340 нм. Это свойство используется зля определения концентрации Ь1АГ1Н в растворе с помощью спскгрофотометрического измерения поглощения света при 340 пм.
Объясните, как данное свойство )ч1Л1)Н может быть испааьзовано для количественного определения лактатлегидрогеназы. 7. Роль фермента в химической реакции. Какие из перечисленных ниже изменений в ходе простой химической реакции могут быть вызваны присутствием катализатора? Я = Р з) Снижение К;; б) повышение 1,; в) повыше- ние К;; г) повышение ЛС"; д) понижение ЛС', е) более отрицательное значение ЛС", ж) повы- шение 1зх 8.
Связь между скоростью реакции и концентрацией субстрата: уравнение МихаэлисаМентен. а) При какой концентрации субстрата фермент с ?з,.„, = 30 с ' н Км =- 0„005 М будет катали- зировать реакцию со скоростью, равной '/, его максимальной скорости? б) Определите, какая доля г' будет достигнута при концентрациях субстрата ]5] = 1/2 Км, 2Км и 10Км. в) Из двух видов бактерий выделили фермент, катализирующий реакцию Х= г'. Ферменты имеют одинаковые значения г' „„, но разные значения Км по отношению к субстрату Х.
Константа Михаэлиса для фермента А составляет 2,0 мкМ, а для фермента  — 0,5 мкМ. Представленный ниже график изцпострирует ход реакции под действием ферментов, взятых в одинаковых концентрациях, при ]Х] = 1 мкМ. Какая кривая какому ферменту соответствует? 9. Применение уравнения Михаэлиса — Ментен (1). В лаборатории открыта новая версия фер- мента веселазы, которую назвали веселаза*; фер- мент каталнэирует следующую реакцию: ГРУСТЬ= ВЕСЕЛЬЕ Начато изучение свойств фермента. а) В первом эксперименте при 1Е,] = 4 нМ найдено значение максимальной скорости Г„.
= = 1,6 мкМ с '. Зная это, определите константу й,.и для весслшзы* (в соответствующих единицах измерения). б) Во втором эксперименте при [Е,] = 1 нМ и ]ВЕСЕЛЬЕ] = 30 мкМ было найдено значение начальной скорости реакции о„= 300 нМ с '. Каково измеряемое значение Км для веселазы* для субстрата ВЕСЕЛЬЕ (в соответствующих единицах измерения)? [ЗЗ4[ Часть!. 6. Ферменты ]Я] (М) ц, (мкМ/мин) 25 10" 4,0 10 "' 28 40 70 95 112 128 139 140 1 10" 2.10л 4.10л 1.
10-' 2.10 з 1.10' А= В 23,5 32,2 36,9 41,8 44,0 16,67 25,25 30,49 37,04 38,91 0,5 1,0 1,5 2,5 3,5 в) Дальнейшие исследования показали, что очищенная веселаза*, использовавшаяся в двух первых экспериментах, на самом деле содержала примесь обратимого ингибитора, называемого ЗЛОСТЬ. Примесь ЗЛОСТИ была тщательно удалена из образца фермента, а два эксперимента провели вновь; измеренное в условиях эксперимента (а) значение ]/м,„составило 4,8 мкМ с ', а измеренное в условиях эксперимента (б) значение Км оказалось равным 15 мкМ. Рассчитайте параметры а и гт' для ингибитора ЗЛОСТЬ. г) Исходя из представленной выше информации, определите, к какому типу ипгибиторов относится ЗЛОСТЬ. 10.
Применение уравнения Михаэлиса-Ментен (П). Найден фермент, катализируюп(ий реакцию Для этого ферлтента значение константы Михаэлиса Км для субстрата А было равно 4 икМ, а lг,м составила 20 мин-'. а) В одном эксперименте при концентрации [А] = 6 мМ начальная скорость реакции г„составила 480 нМ мин-'.
Какой была концентрация фермента [Е,1 в этом эксперименте? б) В следующем эксперименте при концентрации [Е 1 = 0,5 М значение начальной скорости составило 5 мкМ мин '. Какой была концентрация субстрата [А] в этом эксперименте? в) Обнаружено, что вещество Х является очень сильным конкурентным ингибитором данного фермента с а = 10. В эксперименте с той же концентрацией фермента [Ет[, как в вопросе (а), но при другой концентрации [А[ был добавлен ингибитор Е, что привело к снижению скорости по до 240 нМ мин '.
Какова концентрация [А[ в этом эксперименте? г) Основываясь на кинетических параметрах, приведенных выше, скажите, достигает ли этот фермент «каталитического совершенстваь? Кратко объясните свой ответ, используя кинетический(е) параметр(ы), чтобы определить «каталитическое совершенствоь. 11. Оценка У и Км по экспериментальным данным. Хотя существуют методы точного определения ]/ и К„(доп. 6-1), иногда эти параметры можно быстро оценить, просто наблюдая за значением начальных скоростей реакции при разных концентрациях субстрата.
Оцени~с 1/оз„и Км ферментативной реакции па основании при- веденных в таблице данных. 12. Свойства фермента, участвующего в синтезе простагландинов. Простагландины — это класс зйкозаноидов, т. е. производных жирных кислот, оказывающих чрезвычайно сильное влияние па ткани позвоночных животных. Простагландины (ПГ) связаны с возникновением лихорадки и воспаления, а также с сопутствующими им болевыми ощущениями. Простагландины образуются из 20-углеродной жирной кислоты, называемой арахидоновой кислотой, в результате реакции, которую катализирует фермент простагландин-эндопероксид-синтаза.
Этот фермент из класса циклооксигеназ использует кислород для превращения арахидоновой кислоты в ПГ От, являющийся непосредственным предшественником многих различных простагландинов (синтез простагландинов обсуждается в гл. 21). а) Ниже представлены кинетические данные для реакции, катализируемой простагландинэндопероксид-синтазой. Обращая внимание на первые две колонки, определите 1'а „и Км для данного фермента. Скоросп Концентрация Скорость образования ПГ Ст арахияонооов образования ПГ Сз в присутствии 1Э мт/мл кислоты (мМ) (мМ/мии) ибупрофена (мМ/мнн) Вопросы и задачи [335] б) Ибупрофсн является инги би тором простагландин-эндопероксид-синтазы.
Путем ипгибирования синтеза ПГ ибупрофен снижаег воспаление и боль. Используя данные первой и )рстьей колонок, определите тип ингибированин ибупрофеном реакции, катализируемой простагландин-эндопероксид-синтазой. ° 13. Графический анализ У и Км. Представленные ниже экспериментальные данные получены при изучении ферментативной активности кишечной псптидазы с глицилглицином в качестве субстрата. т'о Глицилглицин+ НуО- 2глицин Обрааоаааае продукта (мкм/миа) [51 (м) С помощью графического анализа (доц. 6-1 и ди- намические графики) определите )У,а и Км для данных фермента и субстрата. 14. Уравнение Иди — Хофсти.
Одним из возможных преобразований уравнения Михазлиса-Ментен является уравнение Лайнуивсра-Берка. Умножая обе части уравнения Лайнуивера — Берка на $'ааа и осуществляя перестановку, получаем уравнение Иди— Хофсти: 15] оо = Км+ 15| о =(-К ) — + Ъ',„, та Ниже представлен график зависимости оо от оа/ [Я] для ферментативной реакции. Синяя кривая была получена без ингибитора. Какая кривая (Л, В или С) получена в присутствии конкурентного ингибитора? Подсказка: см. уравнение 6-30. 2,0 3,0 4,0 8,0 16,0 0,21 0,24 0,28 0,33 0,40 0,45 15.
Число оборотов карбоангидразы. Карбоангидраза зритроцитов (М, = 30 000) — один из наиболее активных из известных на сегодняшний день ферментов. Она катализирует обратимук> гидратапию СОэ НтО + СОз = НаСОз Данная реакция играет важную роль в транспорте СОз от тканей к легким. Каково число оборотов карбоангндразы (в единицах/мин), если за 1 мин при 37 'С 10 мкг чистого фермента катализируют гидратацию 0,3 г СОт? 16. Уравнение скорости реакции при конкурент- ном ингибировании.
Уравнение скорости реак- ции при конкурентном ингибировании выглядит слслующим образом: Выведите зто уравнение, пользуясь уравнением для общей концентрации фермента [Е]„;„, = [Е] + + [ЕЦ + [ЕБ], а также определениями а и Кь данными в тексте. Действуйте по аналогии с выводом уравнения Михаэлиса-Ментен. 17. Необратимое ингибирование фермента. Многие ферменты подвергаются необратимому ингибированию ионами тяжелых металлов„такими как Нйт', Сц" или Ая, вступающими в реакцию с важными сульфгидрильными группами с образованием меркаптидов: Š— 5Н+ Ай'- Š— 6 — Ля+ Н' [336[ Часть!. 6.
Фериенты построена при проведении эксперимента в присутствии ацетазоламида. Исходя из анализа кривых и ваших знаний о кинетических свойствах конкурентных и смешанных ингибиторов, определите природу ингибирования ацетазоламидом. Объясните ход своих рассуждений. 100, 3 В 6О се 20. Действие обратимых ингибиторов. Выведите уравнение, описывающее влияние обратимого ингибитора па кажущееся значение Км (Км „,. = аКм/а'). Исходите из уравнения 6-30 и того факта, что Км „.
равно концентрации субстрата, при которой пе = $'„...„/2а'. 21. Оптимум рН для действия лизоцима. В активном центре лизоцима расположены два аминокислотных остатка, играющих основную роль в каяпизе: С[пм и Азрм. Значения рК, карбоксильных групп боковых испей этих остатков равны соответственно 5,9 и 4,5. В каком состоянии иопизации (протопи)ювацном или дспротопированном) находится каждый из этих остатков 4 6 6 10 РН Сродство ионов Ап' к сульфгидрильной группе настолько велико, что эти ионы можно использовать для количественного титрования 5Н-групп. К 10 мл раствора, содержащего 1 мг/мл чистого фермента, добавили ровно столько Ай[ЧОь сколько нужно для полной инактивации фермента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
