24. Организация ферментов в клетках и тканях. Принципы организации, функционирования и регуляции мультиферментных систем.

В клетки ферменты содержатся и функционируют в строго определенных органеллах. Ферменты гликолиза - в цитозоле, ферменты цикла Кребса и β-окисления жирных кислот – в матриксе митохондрий, ферменты окислительного фосфорилирования – во внутренней мембране митохондрий.

Благодаря их строго определенному расположению в клетке, ферменты используют как маркеры тех или иных внутриклеточных структур. Маркерами цитозоля – лактатдегидрогеназа.

Ферментная система - совокупность ферментов, катализирующих последовательные стадии превращения субстрата.

Особенности системы: пространственная и функциональная ассоциация ферментов в комплексе; обеспечение определенной последовательности катализируемых реакций; высокая молекулярная масса комплекса.

По особенностям организации мультиферментные системы можно разделить на 3 группы:

1. Растворимые (цитоплазматические). Небольшие молекулы субстратов, обладающие высокой скоростью диффузии, легко переходят от одного фермента к другому.

2. В более организованных системах отдельные ферменты могут взаимодействовать друг с другом и функционировать совместно.

3. Высокоорганизованные ферментные системы являются биологические мембраны и рибосомы (дыхательная цепь митохондрий).

Ферментные системы обладают способностью поддерживать необходимую скорость суммарного процесса преобразования исходного субстрата. Это достигается благодаря способности конечного продукта ферментного комплекса оказывать ингибирующее действие на первый фермент системы. В результате скорость всего процесса в целом определяется стационарной концентрацией конечного продукта.

Биоэнергетика

25. Природа макроэргических связей. Структура и характеристика важнейших макроэргов в живых организмах.

Макроэргическая связь – это связь, гидролиз которой сопровождается высвобождением свободной энергии более 5 ккал / моль. Макроэргические связи образуются при помощи фосфора и серы. Они образуют лабильные связи, которые могут легко разрываться и отдавать энергию.

2 типа макроэргических соединений:

1. Фосфатсодержащие: креатинфосфат, 1,3-бисфосфоглицерат, АТФ и другие

2. Серосодержащие (тиоэфиры): ацетил-КоА, ацил-КоА, сукцинил-КоА

Самый распространенный макроэрг - АТФ (при разрыве одной фосфатной связи АТФ содержится -7,3 ккал/мол). Самый устойчивый к ультрафиолету.

Например: 1,3-дифосфоглицерат -11,8 ккал/моль

Их функция – регенерация АТФ.

Фосфогены – быстро обеспечивают регенерацию АТФ. 2 вида: у человека это креатинфосфат; у низших животных – орнитинфосфат.

Полифосфаты, образуется в процессе гликолиза из 1,3-дифосфоглицерата, который отдает свою фосфатную группу на удлинение цепочки.

Имеют такой же запас энергии, как и АТФ: ГТФ – частично обеспечивает биосинтез белков УТФ – биосинтез углеводов, ЦТФ – биосинтез липидов.

Классификация макроэргов по связям

1. Фосфоангидридная связь. 32 кДж/моль. Все нуклеозидтри- и ди- фосфаты (АТФ, ГДФ и их аналоги)

2. Тиоэфирная связь. 34 кДж/моль. Ацетил-КоА, сукцинил-КоА.

3. Гуанидинфосфатная связь. 42 кДж/моль. Креатинфосфат.

4. Ацилфосфатная связь 46 кДж/моль. 1,3-дифосфоглицерат.