Презентация - Ферменты – биологические катализаторы

Ферменты – биологические катализаторы

1. Мономерами молекул каких органических веществ являются аминокислоты А) белков  Б) углеводов В) ДНК  Г) липидов 2. Вторичная структура белка, имеющая форму спирали, удерживается связями А) пептидными  Б) ионными В) водородными  Г) ковалентными

Разрушение структуры молекулы белка - это А) денатурация Б) трансляция В) редупликация Г) ренатурация Последовательность и число аминокислот в полипептидной цепи – это А) первичная структура ДНК Б) первичная структура белка В) вторичная структура ДНК Г) вторичная структура белка

Каким номером на рисунке обозначен уровень структуры белка, который может быть представлен β-складчатым слоем?

Проблемная ситуация. В каждой живой клетке непрерывно происходят сотни биохимических реакций. От чего зависит скорость химических реакций? Химическая активность веществ в клетке небольшая, концентрации незначительны, температура клеточной среды невысокая, т.е. реакции в клетке должны протекать медленно. Но это не так. Почему? Подобные результаты достигаются благодаря наличию катализаторов. Клеточные катализаторы называются ферментами. Они ускоряют реакции в миллионы раз. По химической природе почти все ферменты – белки.

Ферменты – биологические катализаторы

Цель урока: На основе приобретенных знаний по биологии и химии и результатов, полученных в ходе исследовательской работы, сделать вывод о роли ферментов для клетки и жизни организма в целом.

Что такое ферменты?
Ферменты – это белковые молекулы, которые синтезируются живыми клетками. В каждой клетке насчитывается более сотни различных ферментов. Роль ферментов в клетке колоссальна. С их помощью химические реакции идут с высокой скоростью, при температуре, подходящей для данного организма. Ферменты – это биологические катализаторы. Ферменты-биокатализаторы – вещества, увеличивающие скорость химических реакций.

Строение фермента
Все ферменты – глобулярные белки с третичной или четвертичной структурой. Ферменты могут быть простыми, состоящими только из белка, и сложными. Сложные ферменты состоят из белковой и небелковой части (белковая часть – апофермент, а добавочная небелковая – кофермент). В качестве кофермента могут выступать витамины – E, K, B групп. Фермент взаимодействует с субстратом, не всей молекулой, а отдельной её частью – активным центром.

Механизм действия ферментов
Фермент, соединяясь с субстратом, образует фермент - субстратный комплекс. В таком комплексе шансы на то, что реакция произойдёт, значительно возрастают. По завершению реакции фермент (субстратный комплекс) распадается на продукты и фермент. Активным центром фермента называют небольшую часть молекулы фермента (от 3 до 12 аминокислотных остатков), которая находится в контакте с субстратом. Роль остальных аминокислотных остатков состоит в том, чтобы обеспечить молекуле фермента правильную глобулярную форму, чтобы активный центр мог работать наиболее активно.

Роль ферментов в организме
Ферменты участвуют в осуществлении всех процессов обмена веществ, в реализации генетической информации. Любое проявление функций живого организма — дыхание, мышечное сокращение, нервно-психическая деятельность, размножение и др. — обеспечивается действием ферментов. В клетке часть ферментов находится в цитоплазме, но в основном ферменты связаны с определенными клеточными структурами, где и проявляют свое действие. В ядре, например, находятся ферменты, ответственные за репликацию — синтез ДНК (ДНК-полимеразы) , за ее транскрипцию — образование РНК (РНК-полимеразы). В митохондриях присутствуют ферменты, ответственные за накопление энергии, в лизосомах — большинство гидролитических ферментов, участвующих в распаде нуклеиновых кислот и белков.

КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ
В 1961 году была предложена систематическая классификация ферментов на 6 групп. Но названия ферментов оказались очень длинными и трудными в произношении, поэтому ферменты принято сейчас именовать с помощью рабочих названий. Рабочее название состоит из названия субстрата, на который действует фермент, и окончания «аза». Например, если вещество — лактоза, то есть молочный сахар, то лактаза – это фермент который его преобразует. Если сахароза (обыкновенный сахар), то фермент, который его расщепляет, – сахараза. Соответственно, ферменты, которые расщепляют протеины, носят название протеиназы.

СВОЙСТВА ФЕРМЕНТОВ
Для ферментов характерны следующие свойства: Избирательность (специфичность) – способность ферментов ускорять только одну или группу однотипных реакций. Эффективность – ферменты ускоряют химические реакции в тысячи раз. Зависимость от температуры − оптимальная температура живого организма для работы ферментов находится в пределах +37,0 − +39,0 °С. Зависимость от РН среды – для активности каждого фермента необходимы свои определенные значения ph среды. Активность ферментов зависит от условий в клетке или организме — давления, кислотности среды, температуры, концентрации растворённых солей (ионной силы раствора) и др.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФЕРМЕНТОВ
Окисление и восстановление – ферменты, участвующие в этих реакциях, называются оксидоредуктазами. Пример: алкогольдегидрогеназы преобразуют первичные спирты в альдегид. Гидролиз – гидролазы, участвующие в реакции, умеют разрывать одинарные связи, добавляя элементы воды. Создание или удаление двойной связи– этот вид реакций негидролитическим путем происходит при участии лиазы. одинарной связи с устранением элемента воды – гидролазы разрушают связь, добавляя в молекулу элементы воды. Лиазы осуществляют обратную реакцию, удаляя водную часть из функциональных групп. Таким образом, создают простую связь.

ЗНАЧЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ
Ферменты применяются практически во всех областях человеческой деятельности, и такое широкое применение, в первую очередь, связано с тем, что они сохраняют свои уникальные свойства вне живых клеток.

взаимопроверка
Выберите три верных ответа из шести и цифры, под которыми они указаны. Ферментативная функция белков: 1) проявляется в ускорении биохимических реакций 2) определяется способностью белков быть гормонами 3) связана с каталитическими свойствами белков 4) характерна для гемоглобина 5) связана с образованием антител (иммуноглобулинов) 6) утрачивается при денатурации белка

Решение: Не подходят ответы: 2) определяется способностью белков быть гормонами - регуляторная; 4) характерна для гемоглобина - транспортная; 5) связана с образованием антител (иммуноглобулинов) - защитная. Ответ: 136

Известно, что фермент каталаза разрушает пероксид водорода. Экспериментатор в первую пробирку поместил кусочек сырого картофеля, а во вторую — кусочек сырого мяса. В каждую из пробирок он налил одинаковое количество пероксида водорода. Как при этом изменилось количество пероксида в первой и во второй пробирках? Влияние света на активность пероксида водорода не учитывать. Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения: 1) увеличилась 2) уменьшилась 3) не изменилась

В живых клетках (сырого картофеля/сырого мяса) содержится фермент каталаза, способный расщеплять перекись водорода на кислород и воду. Поэтому в обеих пробирках количество пероксида водорода уменьшится. Ответ: 22

Экспериментатор поместил свежее куриное яйцо в кипящую воду. Как при этом изменится активность ферментов и скорость ферментативных реакций? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения: 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

Так как ферменты имеют белковую природу, при помещении в кипящую воду они денатурируют и не могут выполнять свои функции. Активность ферментов стремительно снижается, поэтому скорость реакций так же падает. Ответ: 22