Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Курс лекций по энзимиологии
Содержание
- 1. Курс лекций по энзимиологии
- 2. Основные вопросы по 1-й лекции1. Структурная биохимия.
- 3. Лекция 2 Химическая кинетикаХимическая кинетика -
- 4. Классификация химических реакций
- 5. Молекулярность химических реакцийМономолекулярными называют реакции, в которых
- 6. Порядок реакцииПорядок реакции. В кинетике различают реакции
- 7. Порядок реакцииv =k [A]2 [B] [C] 3
- 8. Cкорость реакции. Основным понятием в химической
- 9. Закон действующих масс Гулдберга и Вааге. В
- 10. Закон действующих масс Гулдберга и Вааге. Скорость
- 11. Выражения для скорости реакции Для реакции нулевого
- 12. Закон действующих масс Гулдберга и Вааге. A=PV=k[A],
- 13. Константа скорости kКонстанта скорости k характеризует 1)
- 14. Способы выражения концентрации 1. Молярная концентрация.Количество молей
- 15. аттомоль/л, аМ (10-18 ) зептомоль/л, зМ (10-21 )йоктомоль/л (yocto), (10-24 ) 1 йоктомоль составляет 0,6 молекулы
- 16. Молярная концентрация.Количество молей в 1 л раствора
- 17. 2. Массовая доля (Процентная концентрация).Масса (г) вещества в 100 г раствора. m(в-ва)/m (р-ра) × 100%
- 18. Экспериментальный расчетРасчет количества вещества на биочипе, электроде,
- 19. Количество молей = объем * молярность =
- 20. Порядок реакцииПорядок реакции. В кинетике различают реакции
- 21. Порядок реакцииv =k [A]2 [B] [C] 3
- 22. Зависимость скорости реакции нулевого порядка от концентрацииV=k
- 23. Зависимость скорости реакции первого порядка от концентрацииv =k [A],
- 24. Зависимость скорости реакции второго порядка от концентрацииV=k[A]2парабола
- 25. Начальная скорость ферментативной реакцииНачальная скорость – это
- 26. Определение начальной скорости реакции Ход экспериментальной кривой
- 27. Каталитические реакцииЕсли катализатор находится в одной фазе
- 28. Ферменты, растворенные в реакционной смеси, считаются гомогенными
- 29. Истинные растворы -размеры чстич менее 1 нмКоллоидные растворы (растворы белков 1-100 нм (нанорастворы)
- 30. Каталитические реакции Катализатор – это вещество не
- 31. Активные центры ферментов как биологических катализаторовВ основе
- 32. Активные центры ферментовАктивный центр фермента имеет сложную
- 33. Активные центры ферментовАктивный центр фермента осуществляет две
- 34. Природа ферментативного катализаS→S*PНа первой стадии исходная молекула
- 35. Энергия активации. В
- 36. Взаимодействие субстрата и фермента описывается моделью «ключ-замок»или
- 37. Идентификация групп, входящих в активные центры ферментов1.Идентификация
- 38. Сорбционный и каталитический участки.Сорбционный подцентр, ответственный за
- 39. Типы катализа1. Катализ сближением. (Внутримолекулярные реакции и
- 40. 3. Общий кислотно-основный катализ 3.1. Кислотный катализ. Катализируется ионами водорода, кислотами.3.2. Основный катализ. Катализируется основаниями.
- 41. Типы катализа (по механизму реакции). 1. Катализ сближением. Примеры: внутримолекулярные реакции и ферментативные реакции
- 42. Внутримолекулярные реакции
- 43. 1. Катализ сближениемДля ферментов катализ сближением приводит
- 44. 2. Ковалентный катализ.Некоторые ферменты химически реагируют с
- 45. Ковалентные фермент-субстратные промежуточные соединения
- 46. 2.1. Нуклеофильный катализ 1. К нуклеофильным
- 47. Нуклеофильный катализ
- 48. 2.2. Электрофильный катализ (основная роль – стабилизация
- 49. Пиридоксаль фосфат конденсируется с аминокислотами, образуя основание
- 50. Пиридоксаль фосфат
- 51. 3. Общий кислотно-основный катализ3.1. Кислотный катализ. Катализируется ионами водорода, кислотами.3.2. Основный катализ. Катализируется основаниями
- 52. Классификация химических реакций
- 53. Классификация реакций (по стадиям).Последовательные многостадийные цепи реакций
- 54. Классификация реакций (по стадиям)Разветвленные реакции с
- 55. Классификация реакцийФерментативная реакция E+S ES
- 56. Классификация реакцийФерментативные реакции можно классифицировать по числу
- 57. Скачать презентанцию
Основные вопросы по 1-й лекции1. Структурная биохимия. Первичная, вторичная, третичная структура белков. Связи, стабилизирующие эти структуры. Примеры. Методы разрушения ковалентных, ионных, гидрофобных связей. 2. Классификация ферментов по простетическим группам, по типу
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Курс лекций по энзимиологии
Лектор
Шумянцева Виктория Васильевна, д.б.н. профессор кафедры
биохимии МБФ РНИМУ им. Н.И. Пироова,
В. Н. Ореховича (кор. Б, ком. 354)
Слайд 2Основные вопросы по 1-й лекции
1. Структурная биохимия. Первичная, вторичная, третичная
структура белков. Связи, стабилизирующие эти структуры. Примеры. Методы разрушения ковалентных,
ионных, гидрофобных связей.2. Классификация ферментов по простетическим группам, по типу катализируемых реакций.
3. Практическое использование химической модификации белков.
4. Белок-белковые взаимодействия. Медицинские аспекты.
5. Посттрансляционные модификации белков
Слайд 3Лекция 2
Химическая кинетика
Химическая кинетика - один из важнейших разделов
химии, задача которого - объяснение качественных и количественных изменений химического
или биохимического процесса, происходящего во времени. Эту задачу подразделяют на две.1. Выявление механизма реакции - установление элементарных стадий и последовательности их протекания (качественные изменения).
2. Количественное описание химической реакции - установление строгих отношений, которые могли бы предсказывать изменения количеств исходных реагентов и продуктов по мере протекания реакции.
При обсуждении механизмов реакции классифицируют по числу молекул, участвующих в каждом элементарном акте взаимодействия.
Слайд 5Молекулярность химических реакций
Мономолекулярными называют реакции, в которых элементарный акт представляет
собой химическое превращение одной молекулы.
A=B+C
Бимолекулярные - реакции, элементарный акт в
которых осуществляется при одновременном столкновении двух молекул. A+B=C или 2A=C
В тримолекулярных реакциях элементарный акт осуществляется при одновременном столкновении трех молекул.
2A+B=C A+B+C=D
Столкновение более чем трех молекул одновременно практически невероятно, поэтому реакций большей молекулярности на практике не обнаружено.
Слайд 6Порядок реакции
Порядок реакции. В кинетике различают реакции первого, второго ,
третьего или даже дробного порядка. Порядок реакции - это число,
равное сумме показателей степени концентрации реагирующих веществ в уравнении скорости.A=B+C
v =k [A], это скорость реакции первого порядка.
A+B=C, v=k[A][B], сумма показателей 2, реакция суммарно второго порядка, но первого порядка по А, и первого по В.
или 2A=C v=k[A]2 , это скорость реакции второго порядка.
Слайд 7Порядок реакции
v =k [A]2 [B] [C] 3 , это реакция
шестого порядка, но первого по В, второго по А, третьего
по С.Если в уравнении скорости отсутствует концентрация, т.е. v=k, то оно относится к реакции нулевого порядка. Реакции нулевого порядка протекают с постоянной скоростью и не зависят от концентрации реагирующих веществ. Например, в каталитической реакции, в которой концентрация реагента (субстрата) настолько превышает концентрацию катализатора (фермента), что катализатор (фермент) все время полностью насыщен реагентом, реакция будет протекать с максимальной скоростью, и на нее не будет влиять увеличение концентрации реагента.
![Порядок реакцииv =k [A]2 [B] [C] 3 , это реакция шестого порядка, но первого по В, второго](/img/tmb/7/603216/5a52a2aa98a7d225d0a6297c206c9490-800x.jpg "Курс лекций по энзимиологии Порядок реакцииv =k [A]2 [B] [C] 3 , это реакция шестого")
Слайд 8Cкорость реакции.
Основным понятием в химической кинетике является скорость реакции.
Скорость химической реакции определяется количеством вещества, прореагировавшего в единицу времени
в единице объема. Размерность скорости химической реакции моль/л с или моль/л мин (М/с, М/мин).
Скорость химической реакции в начальный момент времени , когда существенные изменения концентраций реагирующих веществ не успели произойти, называется начальной скоростью и обозначается v0
Скорость химической реакции в любой другой момент времени называется текущей скоростью v.
Слайд 9Закон действующих масс Гулдберга и Вааге.
В основе кинетики лежит закон
действующих масс Гулдберга и Вааге.
Закон действующих масс был сформулирован в
1867 г. Гулдбергом и Вааге, и независимо от них в 1865 г. русским ученым Н.И. Бекетовым. (1861 г. Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова,
1869 г. Периодический закон и Периодическая таблица химических элементов Д.И. Менделеева)
Слайд 10Закон действующих масс Гулдберга и Вааге.
Скорость химической реакции при постоянной
температуре прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степени
их стехиометрических коэффициентов.A=B+C
v =-dA/dt =k [A], k - коэффициент пропорциональности (константа скорости), [A]- молярная концентрация вещества А (М, моль/л)
Слайд 11Выражения для скорости реакции
Для реакции нулевого порядка v =-dA/dt
=k, (размерность k М/с)
Для мономолекулярной реакции A=B+C
v =-dA/dt =k
[A], размерность k время-1, ( с -1 )k - коэффициент пропорциональности (константа скорости),
[A]- молярная концентрация вещества А
В случае бимолекулярной реакции A+B=C, v=k[A][B]
2A=C, v=k[A]2 , размерность k М -1 с -1
в случае тримолекулярной реакции 2A+B=C
v= k[A]2[B]
A+B+C=D , v= k[A][B][C]
В общем виде mA+nB=C, v= k[A]m[B]n
Слайд 12Закон действующих масс Гулдберга и Вааге.
A=P
V=k[A], k –константа скорости
mA+nB=pC+qD
V=k[A]m[B]n
Влияние
концентраций реагирующих веществ может быть объяснено тем, что химические взаимодействия
являются результатом столкновений частиц. Увеличение числа частиц в заданном объеме приводит к более частым столкновениям, т.е. к увеличению скорости реакции.Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ справедлива для газов и реакций, протекающих в растворе. Для реакций с участием твердых веществ взаимодействие происходит не во всем объеме, а лишь на поверхности, от размера которой зависит скорость реакции. Поэтому реакции в гетерогенных системах значительно сложнее.
![Закон действующих масс Гулдберга и Вааге. A=PV=k[A], k –константа скоростиmA+nB=pC+qDV=k[A]m[B]nВлияние концентраций реагирующих веществ может быть объяснено тем,](/img/tmb/7/603216/f71a2d83696b07845c225ce90e2f6562-800x.jpg "Курс лекций по энзимиологии Закон действующих масс Гулдберга и Вааге. A=PV=k[A], k –константа скоростиmA+nB=pC+qDV=k[A]m[B]nВлияние концентраций")
Слайд 13Константа скорости k
Константа скорости k характеризует
1) химическую природу реагирующих
веществ,
2) их способность вступать в реакцию.
Пример:Na+H2O=1/2H2 + NaOH (реакция
идет бурно, со взрывом)3Fe +4 H2O(пар) =Fe3O4 +4H2 (реакция идет при нагревании)
Физический смысл константы скорости - это скорость реакции при концентрации реагирующих веществ, равной единице, [A]=1моль/л (1М). v=k
Слайд 14Способы выражения концентрации
1. Молярная концентрация.
Количество молей в 1 л
раствора
моль/л или М
ммоль/л, мМ (10-3)
мкмоль/л, мкМ (10-6)
нмоль/л,
нМ (10-9 )рмоль/л, рМ (10-12 )
фмоль /л фМ (10-15 )
Слайд 15аттомоль/л, аМ (10-18 )
зептомоль/л, зМ (10-21 )
йоктомоль/л (yocto), (10-24
)
1 йоктомоль составляет 0,6 молекулы
Слайд 16Молярная концентрация.
Количество молей в 1 л раствора
моль/л или М
ммоль/л, мМ (10-3)
мкмоль/л, мкМ (10-6)
нмоль/л, нМ (10-9 )
рмоль/л, рМ
(10-12 )фмоль /л фМ (10-15 )
аттомоль/л, аМ (10-18 )
зептомоль/л, зМ (10-21 )
йоктомоль/л (yocto), (10-24 )
1 йоктомоль составляет 0,6 молекулы
Слайд 172. Массовая доля (Процентная концентрация).
Масса (г) вещества в 100 г
раствора.
m(в-ва)/m (р-ра) × 100%
Слайд 18Экспериментальный расчет
Расчет количества вещества на биочипе, электроде, подложке микроскопа.
Например, на
биочип нанесли 2 мкл 100 мМ раствора белка. Сколько молей
белка на биочипе? ( =m/M; x= объем молярность)Обратите внимание на размерность!
Слайд 20Порядок реакции
Порядок реакции. В кинетике различают реакции первого, второго ,
третьего или даже дробного порядка. Порядок реакции - это число,
равное сумме показателей степени концентрации реагирующих веществ в уравнении скорости.A=B+C
v =k [A], это скорость реакции первого порядка.
A+B=C, v=k[A][B], сумма показателей 2, реакция суммарно второго порядка, но первого порядка по А, и первого по В.
или 2A=C v=k[A]2 , это скорость реакции второго порядка.
Слайд 21Порядок реакции
v =k [A]2 [B] [C] 3 , это реакция
шестого порядка, но первого по В, второго по А, третьего
по С.Если в уравнении скорости отсутствует концентрация, т.е. v=k, то оно относится к реакции нулевого порядка. Реакции нулевого порядка протекают с постоянной скоростью и не зависят от концентрации реагирующих веществ. Например, в каталитической реакции, в которой концентрация реагента (субстрата) настолько превышает концентрацию катализатора (фермента), что катализатор (фермент) все время полностью насыщен реагентом, реакция будет протекать с максимальной скоростью, и на нее не будет влиять увеличение концентрации реагента.
![Порядок реакцииv =k [A]2 [B] [C] 3 , это реакция шестого порядка, но первого по В, второго](/img/tmb/7/603216/6e2a0b76875280e204888b67e2a84f28-800x.jpg "Курс лекций по энзимиологии Порядок реакцииv =k [A]2 [B] [C] 3 , это реакция шестого")
![Зависимость скорости реакции первого порядка от концентрацииv =k [A],](/img/tmb/7/603216/3a46b4a43f6155c81c80a1899737be89-800x.jpg "Курс лекций по энзимиологии Зависимость скорости реакции первого порядка от концентрацииv =k [A],")
![Зависимость скорости реакции второго порядка от концентрацииV=k[A]2парабола](/img/tmb/7/603216/b152ef0d54025d81996c6a03393c8a87-800x.jpg "Курс лекций по энзимиологии Зависимость скорости реакции второго порядка от концентрацииV=k[A]2парабола")
Слайд 25Начальная скорость ферментативной реакции
Начальная скорость – это скорость в первые
моменты инкубации, пока еще сохраняется прямо пропорциональная зависимость между нарастанием
продукта и временем инкубации, пока превращению подверглось не более 10-15 % субстрата.
Слайд 26Определение начальной скорости реакции
Ход экспериментальной кривой во времени. Нарастание
продукта Р.
Если кривая не имеет прямолинейного участка,, то одна из
причин – нехватка субстрата. В этом случае проводится касательная из начала
координат к кривой, и тангенс угла наклона дает v0
Слайд 27Каталитические реакции
Если катализатор находится в одной фазе с реакционной смесью,
то процесс называется гомогенным, если в разных фазах – гетерогенным.
Катализатор – вещество, не входящее в стехиометрическое уравнение реакции, ускоряющее химическую реакцию, но остающееся неизменным после реакции.
Слайд 28Ферменты, растворенные в реакционной смеси, считаются гомогенными катализаторами.
Однако, часто ферменты
ведут себя как гетерогенные катализаторы, так как из-за большого размера
их белковых молекул они образуют коллоидные, а не истинные растворы (размеры белков лежат в нанометровом диапазоне).
Слайд 29Истинные растворы -размеры чстич менее 1 нм
Коллоидные растворы (растворы белков
1-100 нм (нанорастворы)
Слайд 30Каталитические реакции
Катализатор – это вещество не входящее в стехиометрическое
уравнение реакции, может образовывать с исходными веществами переходные комплексы с
меньшими свободными энтальпиями активации, чем при непосредственном взаимодействии исходных веществ. Если образующиеся переходные комплексы распадаются с образованием продуктов и полной регенерацией катализатора, то реакция является каталитической.
Слайд 31Активные центры ферментов как биологических катализаторов
В основе катализа лежит представление
о том, что каталитический цикл осуществляется совокупностью атомов, которые составляют
активный центр . Для ферментов под активным центром понимают совокупность фрагментов аминокислот, осуществляющих связывание (сорбцию) субстрата, его химическую активацию и превращение.
Слайд 32Активные центры ферментов
Активный центр фермента имеет сложную конфигурацию, он включает
как полярные (гидрофильные ), так и неполярные (гидрофобные ) группы.
Представление об активном центре сформировалось в результате анализа данных по ингибированию реакций и химической модификации белковой молекулы.
Слайд 33Активные центры ферментов
Активный центр фермента осуществляет две функции:
1. сорбцию
субстрата (комплексообразование субстрата с ферментом)
2. химическое превращение субстрата
Условно в
активном центре можно выделить сорбционный и каталитический участки.
Слайд 34Природа ферментативного катализа
S→S*
P
На первой стадии исходная молекула претерпевает
определенные конформационные
и электронные
изменения, которые служат предпосылкой ее
последующего преобразования в
конечный продуктE+S ES →E + P
Слайд 35
Энергия активации.
В таком возбужденном состоянии S*(его называют переходным) молекула
существует очень недолго (10 -14 -10 -13 с). Возникновение переходного
состояния обусловлено поступлением энергии извне.Суммарная реакция должна сопровождаться уменьшение свободной энергии – иначе она не произошла бы. Положительное изменение свободной энергии при превращении S-S* называют энергией активации.
Слайд 36Взаимодействие субстрата и фермента описывается моделью «ключ-замок»
или моделью индуцированного соответствия,
когда активный центр фермента достаточно гибок и может изменять свою
конформацию при связывании субстрата.
Слайд 37Идентификация групп, входящих в активные центры ферментов
1.Идентификация групп, входящих в
активные центры ферментов, проводится с помощью химической модификации (см. лекцию
1)2. Новые возможности идентификации групп, входящих в активные центры ферментов, появились с развитием техники сайт-специфического мутагенеза (генетическая инженерия ферментов). Для ферментов, экспрессию генов которых можно проводить с помощью генно-инженерных конструкций типа плазмид, возможна замена отдельных аминокислот на уровне ДНК (на уровне кодонов) с последующей экспрессией и изучением каталитических свойств получаемых белков.
3. Методы с использованием биосенсорных технологий и биоинформационные методы
Слайд 38Сорбционный и каталитический участки.
Сорбционный подцентр, ответственный за связывание, фиксацию и
ориентацию субстратов, определяет специфичность действия ферментов
Каталитический подцентр, осуществляющий химическое превращение
молекул субстрата и использующий для этих целей различные механизмы катализа. 
Слайд 39Типы катализа
1. Катализ сближением. (Внутримолекулярные реакции и ферментативные реакции).
2. Ковалентный
катализ.
2.1.Нуклеофильный катализ.
2.2. Электрофильный катализ.
.
Слайд 403. Общий кислотно-основный катализ
3.1. Кислотный катализ. Катализируется ионами водорода,
кислотами.
3.2. Основный катализ. Катализируется основаниями.
Слайд 41Типы катализа (по механизму реакции). 1. Катализ сближением. Примеры: внутримолекулярные реакции
и ферментативные реакции
Слайд 431. Катализ сближением
Для ферментов катализ сближением приводит к локальному увеличению
локальной концентрации реагирующих молекул на активном центре фермента.
На активном
центре фермента происходит сближение реагирующих молекул за счет слабых сил связывания. 
Слайд 442. Ковалентный катализ.
Некоторые ферменты химически реагируют с субстратами с образованием
ковалентных фермент-субстратных промежуточных соединений (ацилфермент в случае сериновых протеиназ).
Слайд 462.1. Нуклеофильный катализ
1. К нуклеофильным группам ферментов, которые участвуют
в ковалентном катализе относятся:
-OH (серин, тирозин)
-SH (цистеин)
-COOH (аспарагиновая кислота)
NH2- (лизин)
Имидазол (гистидин)
Все нуклеофильные группы, как правило, имеют свободную пару электронов.
Слайд 482.2. Электрофильный катализ (основная роль – стабилизация образующихся отрицательных зарядов)
Примеры
электрофильных катализаторов
1. ионы металлов.
2. пиридоксальфосфат (пиридиновое кольцо оттягивает на
себя электроны, эффективно стабилизируя отрицательный заряд.3. тиаминпирофосфат
Слайд 49Пиридоксаль фосфат конденсируется с аминокислотами, образуя основание Шиффа. Пиридиновое кольцо
оттягивает на себя электроны, эффективно стабилизируя отрицательный заряд.
Слайд 513. Общий кислотно-основный катализ
3.1. Кислотный катализ. Катализируется ионами водорода, кислотами.
3.2.
Основный катализ. Катализируется основаниями
Слайд 53Классификация реакций (по стадиям).
Последовательные многостадийные цепи реакций (гликолиз).
А→Б →В →Г….Р
В
такой цепи скорость образования конечного продукта определяется скоростью самой медленной
стадии (узкое место)
Слайд 54Классификация реакций
(по стадиям)
Разветвленные реакции с образованием различных конечных продуктов.
Пример: превращение ацетил –КоА:
ацетил –КоА идет в цикл Кребса, на
синтез жирных кислот, на другие синтетические процессы.Замкнутые циклы (цикл Кребса или орнитиновый цикл)
Слайд 55Классификация реакций
Ферментативная реакция
E+S ES →E + P
Необратимые
(односторонние для ферментативных реакций) (АТФ-азная реакция) E+S ES →E
+ PОбратимые (двухсторонние для ферментативных реакций) (переаминирование) E+S ES E + P
Слайд 56Классификация реакций
Ферментативные реакции можно классифицировать по числу участников.
1. односубстратные (ацетилхолинэстераза)
2.
двухсубстратные (креатинкиназа, миокиназа, переаминирование, цитохром Р450)
Иногда в ходе реакции участвует
один субстрат и один кофермент.Такие реакции описываются как двухсубстратные (лактатдегидрогеназа)
