Lenindzher Основы биохимии т.1 (1128695), страница 75
Текст из файла (страница 75)
13. Клнничесное применение ди)б)беренцнрованного ингибирования 1берментов. В сыворотке крови человека содержатся ферменты, известные под названием кислых фосфатаз. которые гидролизун>т биологические фосфоэфиры в слабо кислой среле грН 5,0): й О -.РОл гЧ. НгΠ— л К--ОН + НО РО,' Кислые фосфатазы синтезирунтгся в эритроцитах, печени.
почках, селезенке и прелстательной железе [простате). С медицинской точки зрения фермент из предстательной железы имеет весьма важное значение, так как повышение его концентрации в крови часто служит указанием на рак простаты. Фосфатазв из простаты сильно ингибируется тартрат-ионами, тогда как кислые фосфатазы из других тканей не ингибнруются этими ионами. Как можно использовать зти данные лля разработки метода специфического определения активности кислой фосфатазы из предстательной железы в сыворотке крови человека? 14. Ингибироваиие хорбоонгндразы ацетаэол ох~ядом.
Карбоангидраза сильно ингибируется ацетазоламидом. применяемым как мочегоиное средство и как препарат для лечения глаукомы, характеризующейся чрезмерным повышением внутриглазного давления. В этих и других операторных процессах карбоангидраза играет важную роль„поскольку она участвует в регуляцг|и рН и содержания бикарбоната во многих жидкостях организма человека. На рисунке показана экспериментальная кривая, выражагощая зависимасть скорости реакции, катализируемой карбоангилразой от концентрации субстрата. При проведении опыта в присутствии ацетазоламида получается нижняя кривая.
Исходя из анализа кривых и ваших знаний о кинетических свойсгвах конкурентных и неконкурентных ингибиторов ферментов, определите природу ингибирования ацетазоламидом. Объясните. на чем основало ваше утверждение. 2 4 6 8 1О 100 Концентрация субстрата 15. Помощь прн отправлении лытанолом. Ме танол )древесный спирт). кгггорый когдаго использовался как антифриз для автомобилей, очень токсичен; прием внутрь всего лишь 30 мл метанола может привести к смерти. Такая необычайно высокая токсичность метанола обусловлена лейсгвием не столько самого метанола, сколько продукта его метаболизма-формальдегила. Метанол быстро окисляется до формальлегила под лействием фермента печени алкогольнее.идро)еназы: -г МАРН + Н' + НгС=О формальдегил 222 ЧАСТЬ 1.
БИОМОЛЕКУЛЫ Один из методов лечения при отравлении метанолом состоит в том, что больному назначают этанол 1этиловый спирт) либо внутрь, либо внутривенно в количествах, которые у элорового человека вызывают интоксикацию. Объясните, почему такое лечение оказывается эФ)жктивным? 1б. Оеииму,и рН яизовима. Фермеитаттшная активность лизоцима максимальна при рН 5,2 н уменьшается как при снижении, так н при повышении этого значения рН гсм. рисунок). Лнзоцим содержит в активном центре двв аминокнслотных остатка, необходимых для катализа: глутаминовую кислоту в положении 35 и аспарагиновую кислоту в положении 52. Величины рК' кврбоксильных групп боковых цепей этих двух остатков равны соответственно 5,9 и 4.5. В каком ионизированном состоянии [протонированном нли депротонированном) находится каждый из этих амина- кислотных остатков в оптимуме рН лиэоцимау Как можно объяснить форму Залаяв 16 кч 100 Й 3 й 6 ж 0 й 2 4 6 0 !О рН приведенной на рисунке кривой, характеризующей зависимость активности лнзоцнма от рН, исходя из того, что иам известно, в каком состоянии ионизация находятся зтн два амннокислотных остатка7 ГЛАВА 10 ВИТАМИНЫ И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ: ИХ РОЛЬ В ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ФЕРМЕНТОВ Для каталитической активности многих ферментов требуются те нли иные кофакторы небелковой природы.
Такими кофахторами могут быль органические соединения (в этом случае их называют коферментами) или какие-либо неорганические вещества, например металлы (в форме ионов). У одних ферментов кофакторы непосредственно участвуют в каталитическом процессе, у других же они выполняют функцию промежуточных переносчиков определенных функциональных групп от молекулы субстрата к ферменту. Хотя такие кофакторы присутствуют в клетках в крайне незначительных количествах, они необходимы лля действия многих ферментов и потому играют жизненно важную роль в метаболизме клетки. В этой главе мы рассмотрим химическую природу и функции подобных веществ.
Мы увидим, что предшественниками многих коферментов служат витамины — органические соелиненшь которые в малых количествах должны обязательно присутствовать в пище людей и большинства животных для поддержания нормального развития и жизнедеятельности организма. Открытие витаминов и их важнейшего значения для профилактики и лечения болезней, связанных с нарушением питания, явилось одним из наиболее ценных вкладов биохимии в медицину и подъем общего благосостояния. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в гл, 26.
Не менее важным достижением экспериментальной науки можно считать выявление роли витаминов и незаменимых неорганических веществ в каталитическом действии фер- ментов, поскольку зто позволило понять, что сохранение здоровья людей зависит от их правильного питания. В этой главе собрана информация о строении витаминов, кофермеитов и некоторых необходимых для организма минеральных веществ, а также об их функционировании в качестве кофакторов различных ферментов; в связи с этим ее можно рассматривать как введение к последующим главам, и которых речь пойдет о клеточном метаболизме.
В ннх мы вновь вернемся к коферментам и неорганическим веществам и подробно расскажем, каким образом недостаток витаминов и минеральных солей может привести к серьезным нарушениям определенных последовательностей метаболнческих реакций. Далее, в гл. 26 мы рассмотрим витамины и микроэлементы в другом аспекте, а именно их роль в питании человека. 10.1. Витамины-незаменимые органические мнкрокомпонекты пиши Поскольку суточная потребность человека в витаминах составляет лишь незначительные их количества (порядка миллиграммов или даже микрограммов), витамины можно назвать микрокомиаиеитами пищи.
В отличие от них макрокомпаиеигвы — углеводы, белки и жиры- должны входить в пищевой рацион человека в болыпих количествах, так как суточная потребность в них исчисляется сотнями или по меньшей мере десятками граммов. Это объясняется тем, что основные пищевые вещества используются 274 чдсть 1. ьиомодпкулы в организме в качестве источников энергии и сырья для получения органических предптественников многих клеточных компонентов, а также для того, чтобы обеспечить аминокислотами биосинтез белков. Витамины же, напротив, нужны лишь в малых количествах, потому что они играют роль катализаторов в различных химических превращениях макрокомпопентов пищи — превращениях, которые в совокупности называются обменом веществ, или метаболизмом. Подобно ферментам, витамины присутствуктг в тканях в очень низких концентрациях. В настоящее время известно 13 различных втгтаминов, которые вместе с основными питательными вешествамн— углеводами, жирами и белками должны содержаться в пищевом рационе людей и животных многих видов, чтобы обеспечить нормальный рост и жизнедеятельность организма.
Термин «витамин» впервые бьш использован для обозначения специфического микрокомпонента пищи органической природы, предотвращающего обусловленную неполноценным пит.анием болезнь йери-дери, распространенную когда-то в странах, население которых употребляло в пишу много риса. Поскольку этот микрокомпонент обладал свойствами амина, Казимир Функ, польский биохимик, первым получивший зто вещество в чистом виде, назвал его «витамин», что в переводе означает «необхолимый для жизни амин». В дальненшем, когда были открыты многие другие незаменимые органические микрокомпоненты, оказалось, что далеко не все они представляют собой амины.
Почти все известные витамины присутствуют в клетках всех животных и большинства растений и микроорганизмов, выполняя в них одни и ге же важные биохимические функции. Однако не все зги витамины должны обязательно содержаться в пищевом рационе всех видов животных. Например, хотя витамин С должен присутствовать в пище людей, обезьян, морских свинок и индийских крыланов, большинство остальных животных не нуждается в том, чтобы получат.ь его с пищей, так как у них есть фер- менты, которые обеспечиваюг синтез витамина С из такого простого предшественника, как глюкоза. Таким образом, в настоящее время термин витамин применяется в общем смысле для обозначения группы органических вещесгв, присутствующих в клетках в очень небольпгих количествах и участвующих в их нормальной жизнедеятельности.
При зтом некоторые организмы не способны синтезировать те или иные витамины, и потому должны получать их из внешних источников. Ю.2. Витамины анлпготса важными компонентами кофермептов и простетпческнх групп ферментов О биохимической функции некоторых витаминов впервые стало известно в 30-е годы благодаря слияюпо двух направлений исследований, одно из которых имело целью изучение химической структуры коферменгов, а другое-изучение строения витаминов.
В 1935 г. немецкому биохимику Отто Варбургу удалось вылелить и устаноюгть структуру кофермента (сейчас его назывануг никотииамидаденпггдггнуклеогиидфосфатгтагй необходимого для катализа определенных окислительно-восстановительных реакций в клетке. Варбург показал, что один из компонентов зтого кофермента представляет собой простое органическое соединение никотинамид(рис. 10-11, которое задолго до того было впервые выделено из табака. Несколько позже американские биохимики Д. Уайн Улли и Конрад Элведжем гюпытались установить химическое строение выделенного ими из мяса и других пищевых пролуктов вещества, которое предотвращало или н с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
