Lenindzher Основы биохимии т.1 (1128695), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Мо!. Вю1 „6. 306-329 (1 963!. Классическая статья, в которой впервые была выдвинута концепция аллосгерической регуляции. Мозбаай ГГ. Елхуэпаз Воппз) го Ап!Ваз) Магпхы, Ба. Ат„224. 26-33, МагсЬ (1971). Ферменты, связанные с носителями, не только имитируют дейатвие накаторых ферментов в клетках, но и используются ках ГЛ.
9. ФЕРМЕНТЫ биокатализаторы в промышленности н медицине. рейй1рз и.с. т)30 тьгее-О!шепнапа) 81гпсгиге оГ ап Епхуще Мо!есп! е, 80!. Апз., 215, 78-90, ХечегпЪег (1966) (обрйпг 1055). Превосходная статья, посвященная трехмерной структуре и механизму каталитического действия лиэоцима. бей»адг Е., бсдтй(г Р. Н'. Сйпзса! Епгугпо! айу, ЕЕВ8 1 ец. 8нрр1., ио1. 62 (1976). Использование ферментов для диагностики болезней.
Ъеда! Н. Г.. Епгузпайс 1пгстсопиегиоп оГ Асйие апд 1пасггке Раппа оГ Епгутпез, 8сзепсе, 180, 25-3! (1973). Вопросы и задачи 1. Сохранение сладкого вкуса кукурузы. Сладкий вкус зерен в свежесобранных початках кукурузы об)еловлен высоким содержанием в них сахара.
Кукуруза, которую продают через несколько дней после сбора, имеет более низкую сахаристастги так как окало 50?и' свободного сахара а зернах превращаются в крахмал в течение одного дня хранения. Чтобы сохранить сладкий вкус свежесобранной кукурузы, очищенные початки помещают на несколько минут в кипящую волу («бланшнруют»), а затем ахлажлают в колодной воде. Кукуруза, обработанная таким образом и хранящаяся в замороженном виле, сохраняет свой сладкий вкус. В чем биологическая основа этой обработки? 2.
Внутриилеточиая концентрация ферментов. Чтобы оценить в первом приближении фактическую концентрацию ферментов н бактериальной клетке, предположим, чта она содержит 1000 разных ферментов, растворенных в цитозале. Мы можем сильно упростить задачу, предположив далее, что молекулярная масса каждого нэ ннх составляет 100000, н что нсе 1000 ферментов присутствуют в одинаковой концентрации.
Рассчитайте среднюю малярную концентрацию ферментов в такой гипотетической клетке, исходя из следующих условий: в бактериальной клетке (которая представляет собой цилиндр диаметром 1 мкм и высотой 2 мкм) цитозоль (удельный вес 1,20) содержит 20;,' (по весу) растворимого белка и весь этот растворимый белок полностью состоит из различных ферментов. 3. Катализ уренгой. Фермент уреаза повыщаег скорость гвдролиэа мочевины при РН 8,0 н 20иС в 10'и раз. Если данное количество уреазы может полностью гндролизовать данное количество мочевины за 5 мин при рН 8,0 и 20иС, сколько времени потре- ОН ! СН,— С вЂ” СОО + ! Н )чАО« Ни пи- гли1«ИИ1 иизи при 340 им бовалась бы для полного гидрализа моче- вины в тех же условиях без уреазы? Предполагается, что обе реакции проходят в стерильных условиях без доступа бактерий.
Требования, конюрым удовлетворяют ак- тиеныи центры ферментов. Активный центр фермента обычно представляет собой «карман» на поверхности фермента, выстланный боковыми цепями аминокислот, необходимыми для связывания субстрата н катализа его химического превращения. Молекула карбоксипептидазы, последовательно отщепляющей С-концевые аминакислотные остатки от субстратов (пептидов), состоит из одноя палипептиднай цепи (307 аминокислотных остатков). Три главные каталитнческне группы в активном центре-это аргннин 145, тирознн 248 и глутаминовая кислота 270 (номер указывает положение аминокислоты в аилинакислотнай последовательности фермента).
а) Если бы карбаксипептндаза представляла собой идеальную а-спираль, то нв какам рассгоянин (в нм) друг от друга находились бы аргинин 145 и тиразин 248; аргинин 145 и глугаминовая кислота 270? (Подсказка! см. рис. 7-6). б) Объясните, каким образом эти три аминокислоты, расположенные так далеко друг от прута в палипептидной цепи, могут катализнровагь реакцию, участники которой занимают пространство размерам в несколько десятых долей яанометра. в) Если в процессе гидролнза учасгвуют только эти три каталитические группы, для чего ферменту необходимо иметь так много аминакислотных остатков? 5.
Количественное определение лактатдегидрогеназы. Мышечный фермент лактатдегццрогеназа катализируег реакцию: О СНз — С вЂ” СОО + )и(АОН + Ни -и Пиргииз Ппгпиииит при 340 ич 270 ЧАСГЬ 1. БИОМОЛЕКУЛЫ В отличие от НАП ь раствор )ь(АГ)Н поглощает свет при 340 нм (ближняя ультрафиолетовая область спектра).
Это свойство используется для опрелеления концентрации )ЧАОН в растворе путем измерения поглощения раствора при 340 нм с помощью спектрофотометра. Объясните, как эти свойства НАОН можно использовать для количественного определения лактатдегидрогеназы. б Оценка Кььь и Км пептредстьеппа по данным о скорости реакции. Хотя для точного опрелеления величин 1'„ „ и Кьь, характеризующих фсрментативную реакпию, используют обычно графические методы (см например, дополнение 9-2), эти величины можно определить, измерив скорости реакции при возрастающих концентрациях субстрата.
Исходя из определения 1; и Км, оцените приблизительные значения этих величин для ферментативной реакции по следующим данным: К мкмолыя мнн 25 10-ь 4,0 1О 110' 2.10 ь 4. 10 1.10 " 210 з 1-1О г 28 40 70 95 112 128 139 140 7. Физический смысл К„. В лаборатории два стулента независимо друг от драв выделили фермент лактатдегидрогеназу (из сердпа цыпленка), катализирующую восстановление пирувата до лактата. Фермент бьп получен в виле конценз рированного раствора. Затем оба студента измерили ферм ентативную активность полученных ими растворов в одних н тех же условиях при разных концентрациях субстрата и таким образом определили ~~т и Км своих препаратов.
При сравнении результатов они обратили внимание на то, что значения Км у них совпадали, а значения У .,„существенно различались. Один из сгудентов утверждал, что разные значения Упал свидетельствуют о том, что они получили различные формы одного и того же фермента. Другой же ушерждал, что, несмотря на разные значения Уи, они выдедили одну и ту же форму фермента. Кто из них прав". Объясните, как можно разрешить это противоречие? 8.
Связь между скоростью реакции и концентрацией субстрата: уравнение Михаэласа — Мел тек, а) При какой концентрации субстрата фермент, для которого максимальная скорость превращения субстрата составляет 30 мкмолей/мин мг, а величина Км равна 0,005 М, будет работать со скоростью, равной 1/4 максимальной? б) Определите, какую долю 1' будет составлять скорость реакции при концентрациях субстрата, равных 1/2 Км, 2Км и ГОК 9. )раЯическае определение величин )т и К„ь. При определении каталитической активности пептидазы из тонкого кишечника, гидролизующей дипептид глицилглицин: Гяицилглицин + Н,О 2 Глицин, были получены следующие экспериментальные данные: (8), мм 1,5 2,0 3,0 4,0 8,00 16,0 Пролукт, 0,21 0,24 0,28 0,33 0,40 0.45 мг/мин По этим данным определите графическим путем (см.
дополнение 9-2) величины Км и У лля этого препарата фермента. 1О. Число сбортпаь карбаангидраэы. Карбоангидраза эритроцитов, имеющая молекулярную массу 30000г один из самых активных ферментов, известных в настоящее время. Она катализирует обратимую реакцию гидратации СОг Н,О + СО НСО, которая играет важную роль в транспорте СОг из тканей в легкие.
Рассчитайте число оборотов карбоангидразы, если при оптимальных условиях 1О мкг чистой карбоангидразы катализируют гидратацию 0,30 г СОг в 1 мин при 37"'С. 11. Необратимое ангибираьапае Яермента Многие ферменты необратимо ннгибируются ионами тюкелых металлов, такими, как Мйз', Сох' или Ай, которые могут взаимодействовать с важными дая акгивности фермента сульфгидрильными группамн с образованием меркапгллов: Е-ВН ч Ай' Е- 8 — Ай + Н+.
Сродство ионов Ай ' к сульфгидрильным группам столь велико, что эти ионы можно использовать для количественного гитрования — 8Н-групп. К 1О мл раствора, 2?1 ГЛ 9. ФЕРМЕНТЫ 100 д о й р )ЧАП + СНэ — ОН метанол содержащего 1 мгумл чистого фермента, добавили такое количество АВХОз, которое достаточно для полной инакгивации фермента. Для этого потребовалось 0.342 мкмоля АЕХОз.
Рассчитайте минимальную молекулярную массу фермента. Почему значение молекулярной массы, полученное таким путем, будез минимальным? 12. Заюиню фермента тн тепловой денат)рации. При нагревании раствора фермента со временем он постепенно утрачивает каталитическую активность. Это обусловлено разворачиванием молекулы нативиого фермента, которая по мере возрастания ее тепловой энергии принимает конформацию беспорядочного клубка. При инкубации раствора гексокиназы в течение 12 мин при 45 С фермент теряез 50"„активности, но если гексокиназа инкубируется при 45'С в присутствии очень большой концентрации одного из ее субстратовглюкозы, то она утрачивает только 3'„активности. Объясните, почему тепловая денатурация гексокиназы замсдляетсл в присутствии одного из ее субстратов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
