Бионеорганическая химия Лекция № 1 Особенности биохимический процессов
bnkh_1.ppt
- Размер: 1.9 Мб
- Автор:
- Количество слайдов: 16
Описание презентации Бионеорганическая химия Лекция № 1 Особенности биохимический процессов по слайдам
Бионеорганическая химия Лекция № 1 Особенности биохимический процессов
Неорганическая биохимия (в 2 томах) Ред. Эйхгорн Гюнтер, 1978 Основы химии живого Слесарев В. И. , 2000 Биометаллоорганическая химия Ред. Жерар Жауен, 2010 Бионеорганическая химия http: //vk. com/club 66508377 Вместо предисловия
Что такое бионеорганическая химия Биохимия + неорганическая химия? Бионеорганическая химия. Неорганическая химия Физическая химия Биохимия Органическая химия Молекулярная биология Медицинская химия Биомиметический катализ Химия окружающей среды Бионеорганическая химия — междисциплинарная химическая наука, задачей которой является изучение роли химических элементов и их неорганических соединений в разнообразных процессах жизни.
Что такое бионеорганическая химия Задачи бионеорганической химии • Изучение роли металлов и их соединений в живых организмах и окружающей среде • Изучение реакционной способности ионов металлов и их соединений по отношению к биологическим субстратам • Моделирование металл-содержащих ферментов (металлопротеинов) и процессов с их участием • Направленный синтез биологически активных соединений металлов • Создание фармакологических препаратов и биоматериалов
Биоэнергетика Организм – открытая система Δ m≠ 0 Δ E≠ 0 Процессы в организме изобарные р = const изотермические T = const Термодинамический критерий протекания процессов в организме Δ G 0! эндэргонические реакции Выход: энергетическое сопряжение биохимических реакций
Биоэнергетика Принцип энергетического сопряжения «Источники» энергии АТФ + Н 2 О АДФ + Ф Δ G 0 = -30, 5 к. Дж/моль АТФ + Н 2 О АМФ + 2 Ф Δ G 0 = — 61 к. Дж/моль АТФ АДФглюкоза + фруктоза сахароза + Н 2 О Δ G 0 = +20, 9 к. Дж/моль глюкоза + фруктоза + АТФ сахароза + Н 2 О + АДФ + Ф Δ G 0 = — 9 , 6 к. Дж/моль. АТФ креатинфосфат фосфоенолпируват
Биоэнергетика Химическое равновесие и стационарное состояние Δ G = 0 Химическое равновесие Процессы не протекают Джозайя Гиббс ( Gibbs ) « Transactions of the Connecticut Academy of Sciences » Якоб Вант-Гофф ( van’t Hof )Нобелевская премия по химии, 1901 Изотерма Вант-Гоффа реагенты G G min продукты Δ r G
Биоэнергетика Путь реакции. I стадия III стадия Δ G III │ Δ G i │ ≤ 10 к. Дж Биохимические процессы – обратимы! Стационарное состояние – v ( ввода m, E) = v ( вывода m, E) постоянство термодинамических величин, но их значения неравновесны. Сопряженные процессы
Биоэнергетика Теорема Пригожина (1947) – стационарному состоянию системы в условиях, препятствующих достижению равновесия, соответствует минимальное значение энтропии. Нобелевская премия по химии, 1977 Гомеостаз – относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды организма, обуславливающее устойчивость его физиологических функций Пригожин И. Р.
Ферментативный катализ Активный центр Аллостерический центр Кофактор Простетическая группа Кофермент. Строение фермента (энзима) Белковая молекула Изоферменты – энзимы, катализирующие одну и туже реакцию в разных тканях, имеют отличия в составе белкового компонента
Ферментативный катализ Особенности ферментативного катализа Размер. М(фермента) = 10 5 ÷ 10 7 г/моль → коллоидные системы, микрогетерогенность Высокая каталитическая эффективность. Скорость процессов возрастает в ~10 10 Строго определенные условия: p. H (изменение конформации, ионизация отдельных групп) T ( изменение конформации, вязкости ) Активаторы ферментов – Mg 2+ , Zn 2+ , K + Ингибиторы ферментов – Pb 2+ , Cd 2+ , As 3+ , белки
Ферментативный катализ Высокая специфичность Модель индуцированной приспособляемости Эмиль Фишер ( Fischer ), 1890 Даниел Кошланд ( Koshland ), 1958 химотрипсин. Модель «ключ- в-замке»
Ферментативный катализ Уравнение Михаэлиса-Ментен >Леонор Михаэлис ( Michaelis ) Мод Ментен ( Menten )
Автоколебательные процессы Автокатализ – самоускорение реакции из-за каталитического действия промежуточного или конечного продукта Mn. O 4 — + C 2 O 4 2 — Mn 2+ + CO 2 Mn 2+ Всегда есть автоингибирование! Б. П. Белоусов А. М. Жаботинский. Реакция Белоусова-Жаботинского автокатализ
Реакция Белоусова-Жаботинского 1. LA + Ce 4+ ADCA + Ce 3+ ( медленно ) 2. С e 3+ + Br. O 3 — Ce 4+ + Br — ( оч. медленно, НО автокатализ! ) 3. Br — + Br. O 3 — Br 2 ( быстро ) 4. Br 2 + ADCA Br — + другие продукты (быстро) NB! Br — ингибирует реакцию (2) ADCA «нейтрализует» бром
Автоколебательные процессы Биохимическая система – стационарное состояние, [S] = const C(P) τI стадия: S → X II стадия: X + Y → 2 Y III стадия: Y → P автокатализ Большинство биохимических процессов — сопряженные