Создание дизайн-шаблонов; уроки Photoshop, Illustrator, Lightroom, Gimp; обои для рабочего стола; иконки и headers для блогов.
Главная Фотоальбом Обо мне Карта блога
Подпишись на RSS!

Энзимопатия что это такое


15 . Энзимопатия.

Медицинская энзимология - раздел клинической биохимии, которая занимается изучением роли ферментов в заболеваниях, использования ферментов как лечебных препаратов и для диагностики. Энзимология имеет пять направлений:

  1. Энзимопатология (изучение роли ферментов в развитии патологических процессов); объект изучения - энзимопатии.

  2. Энзимодиагностика (изучение способов диагностики заболевания путём определеия активности ферментов) – в биологических жидкостях, тканях.

  3. Энзимотерапия (исследование ферментов в качестве лекарственных препаратов).

  4. Инженерная энзимология (исследование ферментов в качестве технических и фармацевтических средств, в качестве реагентов) – в пищевой, кожевенной, табачной промышленности.

  5. Лабораторная диагностика (выделение ферментов в малых количествах).

Энзимопатия – заболевание, в основе которого лежат генетические и другие изменения активности ферментов.

По классификации академика Покровской энзимологииделятся на:

1) Наследственные (генетически детерминирована); причины: точечные мутации, хромосомные

абберации (серповидноклеточная анемия).

  1. Алиментарные (связаны с пищевыми факторами); причины: гипо- и авитаминозы, несбалансированное питание, употребление недоброкачественной пищи (красители, консерванты).

  2. Токсические (связана с ингибированием ферментов пестицидами, гербицидами, лекарствами).

По современной классификации энзимопатии делятся на:

  1. первичные (временные, наследственные)

  2. вторичные (приобретённые, алиментарные, токсические)

Причины первичных энзимопатий:

  1. Точечные мутации гена, кодирующего фермент.

2) Наличие ингибитора или отсутствие активатора при синтезе фермента.

3) Генетические дефекты синтеза кофермента.

  1. Нарушение процессинга белка.

  2. Патология или отсутствие матрицы ДНК и РНК.

Причины вторичных энзимопатий:

  1. Нарушение энергообеспечения;

  2. Недостаток аминокислот (белковое голодание);

  3. Отсутствие или недостатки витаминов, нарушение ресорбции витаминов в ЖКТ;

  4. Все причины гиповитаминозов;

  5. Клеточная диструкция разного генеза.

Все инфекционные болезни (вирусные, бактериальные) протекают с растройством ферментных систем, что связано с выделением экзо- и эндотоксинов, блокирующих ряд ферментов. Другой причиной является гипо- и гиперфункция эндокринных желез. Также причиной может быть резкое изменение условий среды, в которой работает фермент (ацидоз или алкалоз).

Примеры энзимопатий:

Гиперурикемия– повышение содержания мочевой кислоты в крови, вызванное недостаточностью аденозинфосфорибозил- и изанозинфосфорибозилтрансфераз.

Доброкачественная желтуха новорождённыхсвязана с понижением активности глюкурон –N– трансферазы. Злокачественная желтуха новорождённых обусловлена резким дефектом данного фермента.

Гемофилия А– дефицит 8-го фактора свёртываемости крови, В – 9-го и С – 10-го фактора свёртываемости.

В основе всех ферментопатий лежит увеличение концентрации субстрата для фермента, активация путей метаболизма, приводящих к образованию токсических веществ, вызывающих вторичные патологические блоки:

E

1S-----X-----p1

А дефицит продукта выражается снижением интенсивности последующих реакций.

Степень проявления энзимопатий:

  1. Бессимптомно, неимеющие ни каких проявлений (фруктоземия).

  2. Слабо выраженные – проявления средней тяжести, лёгкие формы (сахарный диабет, генетические дефекты в-структур гемоглобина, гипоксия).

  3. Ярко выраженные – не совместимые с жизнью (заболевание проявляется с первых дней жизни – болезнь “кленового сиропа”).

Энзимодиагностика.

Энзимодиагностика базируется на идее органоспецифичности и компартментализации ферментов в клетке. При заболевании увеличивается проницаемость мембран и вследствие нарушения градиента концентраций ферментов между внутриклеточной и мышечной средами, ферменты выходят из клетки и попадают в кровь, мочу.

Наилучшим источником диагностических ферментов является сыворотка крови. Активность ферментов в сыворотке прямопропорциональна поражению органа. Нужно отметить, что все антикоагулянты являются ингибиторами плазменых ферментов. Энзимодиагностика имеет 2 направления:

1) Ранняя диагностика. Так при гепатитах активность трансаминаз (АсАТ, АлАТ) повышается гораздо раньше, чем билирубин проникнет в ткани и вызовет желтуху.

2) Дифференциальная диагностика. Так например, заболевания печени делятся на 3 группы. Кроме этого нужно отметить, что АлАТ и АсАТ одинаково представлены в печени и миокарде, поэтому при повреждении и того и другого активность их повышается в два раза. Но при заболевании сердца (инфаркт) преобладает активность АСаТ, а при остром гепатите - активность АЛаТ. В клинике для дифдиагностики используется коэффициент Даритаса:

АсАТ

---------- = 1,5-2 ммоль/л

АлАТ

Для оценки степени тяжести заболевания также определяется активность ферментов. Так, при лёгких формах гепатита сначала повышается активность фермента цитоплазмы гепатоцита дегидрогеназы. При тяжёлых формах - повышается активность митохондриального фермента глуаматдегидрогеназы.

Этим же путём можно дифференцировать гепатит и некроз печени. При гепатите наблюдается высокая активность билирубина и АлАТ, а при некрозе – высокая активность билирубина и низкая АлАТ.

Следует отметить, что при заболеваниях может наблюдаться 3 состояния ферментов:

1) Гипоферментемия (снижение активности в плазме) наблюдается при поражении того органа, в котором синтезируется данный фермент (при гепатите снижается активность холинестераз, синтезируемых в гепатоцитах).

2) Нормоферментемия может сопровождаться дисфункцией ферментов, что характерно для текущих процессов (цирроз печени).

3) Гиперферметемия встречается чаще всего.

Ферменты, которые обнаруживаются в норме в плазме крови, делятся на три группы:

1) Секреторные (они синтезируются в печени и выделяются в плазму крови: ферменты гемостаза, холинэстераза).

2) Индикаторные (клеточные). Одни из них локализованы в цитоплазме (лактатдегидрогеназа), другие – в митохондриях (гуанозиндегидрогеназа), третьи – в лизосомах (кислая фосфатаза). Большая часть индикаторных ферментов в плазме определяется лишь в следовых количествах, и только при поражении каких-либо тканей их активность резко повышается в три раза.

3) Экскреторные (щелочная фосфатаза) синтезируются, главным образом, в печени и выделяются с желчью. При патологических процессах их выделение с желчью нарушается и активность в плазме увеличивается в два раза.

ПРИНЦИПЫ ДИАГНОСТИКИ ЭНЗИМОПАТИЙ.

1) Определение концентрации в биологических жидкостях, тканях субстрата и продуктов тех ферментов, активность которых снижена.

2) Определение активности фермента, который вызывает энзимопатию.

3) Определение концентрации метаболитов.

  1. Клиническая диагностика: симптоматика, внешний вид.

ЭНЗИМОТЕРАПИЯ.

Энзимотерапия– это способ лечения с помощью ферментов. Применяется заместительная терапия при недостаточности ферментов ЖКТ (желудочный сок, продукты поджелудочной железы, стимулирующие выделение соляной кислоты, аллахол - стимулятор липазной активности).

Ферменты применяются для местных аппликаций, ингаляций при гнойных заболеваниях лёгких.

Ферменты РНК-азы, ДНК-азы, гиалуронидазы, эластазы используются для обработки ран, воспалительных очагов, для устранения ожогов, гематом.

Для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы применяется стрептоделаза (ведёт к уменьшению зоны инфаркта миокарда).

В последнее время широко используются иммобилизованные ферменты, то есть фиксированные на чём либо. Такие ферменты обладают повышенной стабильностью, сниженной антигенностью и более длительным действием в организме. В настоящее время открыт новый способ введения иммобилизованных ферментов, при помощи липосом. Липосомы – мелкие частицы эмульгированного жира, содержащие ферменты и окружённые фосфолипидными оболочками. Липосомы – хорошие носители лекарств, не вызывают иммунологических реакций, с их помощью можно вводить ферменты внутрь клетки. С помощью липосом были введены ферменты, растворяющие мельчайшие шарики, необходимые для трансферации эндотелия в месте образования тромба. Предпринимались попытки применения ферментов для лечения злокачественных опухолей (например, для лечения лимфогранулематоза).

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ.

studfiles.net

Энзимопатия: Энзимопатия — патологическое состояние, обусловленное отсутствием,

Энзимопатия — патологическое состояние, обусловленное отсутствием, недостатком или нарушением структуры тех или иных клеточных ферментов, обеспечивающих пищеварительные процессы.

Клиническая картина обусловлена нарушенным всасыванием через слизистую оболочку тонкого кишечника одного или нескольких питательных веществ.

Клинические проявления синдрома мальабсорбции в виде диареи, потери массы тела, белковой недостаточности, признаков гиповитаминоза. Синдром мальабсорбции может быть первичным (наследственно обусловленным) или вторичным (приобретенным). Классификация. Патогенетическая классификация. 1. Экзокринная панкреатическая недостаточность: 1) кистофиброз поджелудочной железы; 2) хроническое нарушение питания с дефицитом белка и калорий; 3) синдром Швахмана-Даймонда; 4) хронический панкреатит с экзокринной недостаточностью; 5) специфические ферментные дефекты (липазы, трипсиногена). 2. Недостаточность желчных кислот: 1) обструкция желчевыводящих путей (атрезия желчных путей, желчекаменная болезнь, рак головки поджелудочной железы); 2) резекция подвздошной кишки; 3) цирроз печени, хронический гепатит (уменьшение секреции); 4) дисбактериоз. 3. Нарушения функций желудка: 1) постгастрэктомический синдром; 2) ваготомия; 3) злокачественная анемия, вызванная дефицитом витамина В12. 4. Нарушение моторики: 1) гипертиреоз; 2) сахарный диабет; 3) склеродермия; 4. амилоидоз. 5. Патология слизистой оболочки кишечника: 1) целиакия; 2) лактазная недостаточность; 3) сахаразная и изомальтазная недостаточность (комбинированная); 4) экссудативная энтеропатия; 5) непереносимость белка коровьего молока (и/ или сои); 6) недостаточность энтерокиназы; 7) абеталипопротеинемия (синдром Бассена—Корнцвейга); 8) нарушение транспорта аминокислот (триптофана, метионина, лизина и др.); 9) витамин В12 мальабсорбция (транскобаламин-II дефицит); 10) врожденные нарушения процессов абсорбции фолиевой кислоты; 11) хлортеряющая диарея; 12) витамин D-зависимый рахит; 13) энтеропатический акродерматит; 14) синдром Менкеса (синдром курчавых волос); 15) болезнь Крона; 16) мальабсорбция после перенесенного энтерита; 17) тропическая спру; 18) болезнь Уиппла; 19) хронические инфекции (иммунодефицит), в частности лямблиоз; 20) первичный иммунный дефицит (Вискотта—Олдрича синдром); 21) врожденный короткий кишечник; 22) синдром короткой кишки после резекции (резекция проксимального участка тонкой кишки, резекция подвздошной кишки, резекция илеоцекального отдела); 23) эозинофильный гастроэнтерит.

Этиология. Этиология в каждом конкретном случае разная (отсутствие или сниженная активность лактазы, а-глюкозидазы, энтерокиназы). Среди наследственно обусловленного нарушенного кишечного всасывания обнаруживается дисахаридазная недостаточность (сахаразная, лактазная, изомальтазная), истинная целиакия (непереносимость глиадина), недостаточность энтерокиназы, непереносимость моносахаров (глюкозы, фруктозы, галактозы), нарушение всасывания аминокислот (цистинурия, болезнь Хартнупа и др.), нарушение всасывания витамина В12 и фолиевой кислоты и т.

д. Вторичная, или приобретенная, мальабсорбция встречается при многих хронических заболеваниях желудка и кишечника (панкреатиты, гепатиты, дисбактериоз, дискинезии, болезнь Крона и др.). Клиника. Клиническая картина у детей: доминирует хронический понос с большим содержанием в кале липидов. Постепенно развивается дистрофия, дети отстают в росте. Присоединяются клинические проявления витаминной недостаточности, нарушения водно-электролитного баланса (сухость кожи, заеды, глоссит, гипокалиемия, гипонатриемия, гипокальциемия и др.). Для синдрома недостаточности панкреатического переваривания характерны (панкреатическая стеаторея): креаторея с преобладанием неизмененных мышечных волокон, стеаторея, представленная нейтральным жиром, амилорея (внеклеточным крахмалом). Для синдрома нарушения поступления желчи типичны (гепатогенная стеаторея): стеаторея (с преобладанием жирных кислот на фоне меньшего количества нейтрального жира при полном отсутствии мыл), креаторея возможна (превалируют измененные мышечные волокна). Кишечная диарея характеризуется стеатореей, представленной преимущественно мылами и жирными кислотами. Диагностика. Методы параклинического обследования. 1. Общий анализ крови. 2. Общий анализ мочи. 3. Кал на лямблии, яйца гельминтов, соскоб на энтеробиоз. 4. Копрограмма (расширенная, развернутая): крахмал, нейтральный жир, жирные кислоты, соединительная ткань, йодофильная микрофлора в нормальном кале отсутствуют. 5. Биохимическое исследование сыворотки крови: протеинограмма, функциональные печеночные пробы (АЛТ, АСТ, щелочная фосфатаза, билирубин, холестерин), K, Fe, Ca, P, фолиевая кислота, витамин В12, каротин). 6. Сахарная кривая — плоская сахарная кривая указывает на диффузное поражение слизистой оболочки. Необходимо отметить, что исследование глюкозы проводят натощак, через 15—30, 60—120 мин. 7. d-ксилозный тест. d-ксилоза — это пентоза, абсорбируемая пассивно через неповрежденную слизистую оболочку. Выводится почками. При мальабсорбции большая часть ксилозы теряется со стулом и не достигает системы кровообращения. С мочой экскретируется не менее 30%, т. е. более 1,25 г от введенной per os (5 г). (P. S. По проведенным исследованиям у этого теста прямая корреляция с глюкозным нагрузочным тестом. Учитывая сложность d-ксилозного теста). 8. Нагрузочные пробы с лактозой, мальтозой, сахарозой, крахмалом. При нагрузке лактозой подъем продукта расщепления лактозы в крови после перорального введения 50 г лактозы менее чем на 20% указывает на недостаточность лактазы. 9. Хроматографическая идентификация углеводов, аминокислот, содержащихся в моче. 10. Водородный дыхательный тест: Определение количества водорода в выдыхаемом воздухе после нагрузки сахарами в дозе 2 г/кг (максимально до 50 г). Тест основан на том, что если сахар не адсорбируется в верхних отделах тонкого кишечника, то он достигает дистальных отделов, в которых кишечные бактерии воздействуют на него с образованием водорода. Последний быстро абсорбируется и выдыхается в измеримом количестве. Увеличенное количество выдыхаемого водорода (более 20 г/млн в течение первых 2-х ч) считают патологией. (P. S. У больных, принимающих АБ, и примерно у 2% здоровых лиц продуцирующая водород кишечная флора отсутствует). 11. Посев кала на дисбактериоз. 12. Исследование панкреатических ферментов в крови и моче. 13. УЗИ поджелудочной железы, печени, желчного пузыря. 14. Определение хлора (Cl) в потовой жидкости. При необходимости молекулярно-генетическое исследование на муковисцидоз. 15. Рентгенография органов ЖКТ — информация о времени прохождения бария по кишечнику, поражении слизистой оболочки, о наличии стриктуры или опухоли. 16. Гастродуоденоскопия с биопсией. Биопсия тонкой кишки помогает в диагностике целиакии, при многих других заболеваниях она не показательна. 17. Колоноилеоскопия с биопсией.

med-books.info

ЭНЗИМОПАТИИ - это... Что такое ЭНЗИМОПАТИИ?

  • Энзимопатии — (от энзимы и ...патия) (ферментопатии), заболевания, обусловленные отсутствием какого либо фермента или изменением его активности. Выделяют энзимопатии наследственные (некоторые формы сахарного диабета, подагры и др.) и приобретенные (так… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • ЭНЗИМОПАТИИ — (от энзимы и ...патия) (ферментопатии) наследственные заболевания, обусловленные отсутствием какого либо фермента или изменением его активности …   Большой Энциклопедический словарь

  • энзимопатии — (от энзимы и ...патия) (ферментопатии), наследственные заболевания, обусловленные отсутствием какого либо фермента или изменением его активности. * * * ЭНЗИМОПАТИИ ЭНЗИМОПАТИИ (ферментопатии; от энзимы (см. ЭНЗИМЫ) и греч. pathos страдание,… …   Энциклопедический словарь

  • Энзимопатии —         то же, что Ферментопатии …   Большая советская энциклопедия

  • ЭНЗИМОПАТИИ — (от энзимы и ...патия) (ферментопатии), наследственные заболевания, обусловленные отсутствием к. л. фермента или изменением его активности …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Энзимопатии — Ферментопатия (лат. fermentopathia; фермент + греч. лат. pathos страдание, болезнь; син. энзимопатия)  общее название болезней или патологических состояний, развивающихся вследствие отсутствия или нарушения активности каких либо ферментов. Смысл… …   Википедия

  • Ферментопатии —         энзимопатии, заболевания, обусловленные врождённым дефектом обмена веществ вследствие ферментных нарушений; относятся к группе наследственных заболеваний (См. Наследственные заболевания). В основе Ф. лежат различные виды нарушений (полное …   Большая советская энциклопедия

  • ферментопатии — то же, что энзимопатии. * * * ФЕРМЕНТОПАТИИ ФЕРМЕНТОПАТИИ, то же, что энзимопатии (см. ЭНЗИМОПАТИИ) …   Энциклопедический словарь

  • Идиосинкразия — I Идиосинкразия (греч. idios своеобразный, особенный + synkrasis смешение) реакции организма, похожие по своим клиническим проявлениям на аллергические и возникающие у людей, имеющих наследственно обусловленную повышенную чувствительность к… …   Медицинская энциклопедия

  • Ферментопати́и — (фермент[ы] (Ферменты) + греч. pathos страдание, болезнь; синоним энзимопатии) болезни и патологические состояния, обусловленные полным отсутствием синтеза ферментов или стойкой функциональной недостаточностью ферментных систем органов и тканей.… …   Медицинская энциклопедия

dic.academic.ru

Есть патологии, при которых ферменты не работают

В случае, если фермент не может выполнять свою функцию, говорят об энзимопатологии (энзимопатии).

Энзимопатологии (энзимопатии) – состояния, связанные с патологическим увеличением или снижением активности ферментов. Наиболее часто встречается снижение их активности с нарушением соответствующих метаболических процессов. При энзимопатологии клиническое значение может иметь

По характеру нарушения выделяют первичные и вторичные энзимопатии.

Первичные (наследственные) энзимопатии связаны с генетическим дефектом и наследственным снижением активности. Например, фенилкетонурия связана с дефектом фенилаланин-4-монооксигеназы, которая превращает фенилаланин в тирозин. В результате накапливаются аномальные метаболиты фенилаланина, оказывающие сильный токсический эффект. Заболевание подагра связано с дефектом ферментов метаболизма пуриновых оснований и накоплением мочевой кислоты.

Кроме указанных, примером первичных энзимопатий являются галактоземия, недостаточность лактазы и сахаразы, различные липидозы и гликогенозы.

Вторичные (приобретенные) энзимопатии возникают как следствие заболеваний органов, вирусных инфекций и т.п., что приводит к нарушению синтеза фермента или условий его работы, например, гипераммониемия при заболеваниях печени, при которых ухудшается синтез мочевины и в крови накапливается аммиак. Другим примером может служить недостаточность ферментов желудочно-кишечного тракта при заболеваниях желудка, поджелудочной железы или желчного пузыря.

Недостаток витаминов и их коферментных форм также является причиной приобретенных ферментопатий.

biokhimija.ru

ЭНЗИМОПАТИЯ

Медицинская энзимология - раздел клинической биохимии, которая занимается изучением роли ферментов в заболеваниях, использования ферментов как лечебных препаратов и для диагностики.

Энзимология имеет пять направлений:

1) Энзимопатология (изучение роли ферментов в развитии патологических процессов); объект изучения - энзимопатии.

2) Энзимодиагностика (изучение способов диагностики заболевания путём определеия активности ферментов) – в биологических жидкостях, тканях.

3) Энзимотерапия (исследование ферментов в качестве лекарственных препаратов).

4) Инженерная энзимология (исследование ферментов в качестве технических и фармацевтических средств, в качестве реагентов) – в пищевой, кожевенной, табачной промышленности.

5) Лабораторная диагностика (выделение ферментов в малых количествах).

Энзимопатия – заболевание, в основе которого лежат генетические и другие изменения активности ферментов.

По классификации академика Покровской энзимологии делятся на:

1) Наследственные (генетически детерминирована); причины: точечные мутации, хромосомные абберации (серповидноклеточная анемия).

2) Алиментарные (связаны с пищевыми факторами); причины: гипо- и авитаминозы, несбалансированное питание, употребление недоброкачественной пищи (красители, консерванты).

3) Токсические (связана с ингибированием ферментов пестицидами, гербицидами, лекарствами).

По современной классификации энзимопатии делятся на:

1) первичные (временные, наследственные)

2) вторичные (приобретённые, алиментарные, токсические)

Причины первичных энзимопатий:

1) Точечные мутации гена, кодирующего фермент.

2) Наличие ингибитора или отсутствие активатора при синтезе фермента.

3) Генетические дефекты синтеза кофермента.

4) Нарушение процессинга белка.

5) Патология или отсутствие матрицы ДНК и РНК.

Причины вторичных энзимопатий:

1) Нарушение энергообеспечения;

2) Недостаток аминокислот (белковое голодание);

3) Отсутствие или недостатки витаминов, нарушение ресорбции витаминов в ЖКТ;

4) Все причины гиповитаминозов;

5) Клеточная диструкция разного генеза.

Все инфекционные болезни (вирусные, бактериальные) протекают с растройством ферментных систем, что связано с выделением экзо- и эндотоксинов, блокирующих ряд ферментов. Другой причиной является гипо- и гиперфункция эндокринных желез. Также причиной может быть резкое изменение условий среды, в которой работает фермент (ацидоз или алкалоз).

Примеры энзимопатий:

Гиперурикемия – повышение содержания мочевой кислоты в крови, вызванное недостаточностью аденозинфосфорибозил- и изанозинфосфорибозилтрансфераз.

Доброкачественная желтуха новорождённых связана с понижением активности глюкурон – N – трансферазы. Злокачественная желтуха новорождённых обусловлена резким дефектом данного фермента.

Гемофилия А – дефицит 8-го фактора свёртываемости крови, В – 9-го и С – 10-го фактора свёртываемости.

В основе всех ферментопатий лежит увеличение концентрации субстрата для фермента, активация путей метаболизма, приводящих к образованию токсических веществ, вызывающих вторичные патологические блоки:

E

1S-----X-----p1

А дефицит продукта выражается снижением интенсивности последующих реакций.

Степень проявления энзимопатий:

1) Бессимптомно, неимеющие ни каких проявлений (фруктоземия).

2) Слабо выраженные – проявления средней тяжести, лёгкие формы (сахарный диабет, генетические дефекты в-структур гемоглобина, гипоксия).

3) Ярко выраженные – не совместимые с жизнью (заболевание проявляется с первых дней жизни – болезнь “кленового сиропа”).

Энзимодиагностика.

Энзимодиагностика базируется на идее органоспецифичности и компартментализации ферментов в клетке. При заболевании увеличивается проницаемость мембран и вследствие нарушения градиента концентраций ферментов между внутриклеточной и мышечной средами, ферменты выходят из клетки и попадают в кровь, мочу.

Наилучшим источником диагностических ферментов является сыворотка крови. Активность ферментов в сыворотке прямопропорциональна поражению органа. Нужно отметить, что все антикоагулянты являются ингибиторами плазменых ферментов.

Энзимодиагностика имеет 2 направления:

1) Ранняя диагностика. Так при гепатитах активность трансаминаз (АсАТ, АлАТ) повышается гораздо раньше, чем билирубин проникнет в ткани и вызовет желтуху.

2) Дифференциальная диагностика. Так например, заболевания печени делятся на 3 группы. Кроме этого нужно отметить, что АлАТ и АсАТ одинаково представлены в печени и миокарде, поэтому при повреждении и того и другого активность их повышается в два раза. Но при заболевании сердца (инфаркт) преобладает активность АСаТ, а при остром гепатите - активность АЛаТ. В клинике для дифдиагностики используется коэффициент Даритаса:

АсАТ

---------- = 1,5-2 ммоль/л

АлАТ

Для оценки степени тяжести заболевания также определяется активность ферментов. Так, при лёгких формах гепатита сначала повышается активность фермента цитоплазмы гепатоцита дегидрогеназы. При тяжёлых формах - повышается активность митохондриального фермента глуаматдегидрогеназы.

Этим же путём можно дифференцировать гепатит и некроз печени. При гепатите наблюдается высокая активность билирубина и АлАТ, а при некрозе – высокая активность билирубина и низкая АлАТ.

Следует отметить, что при заболеваниях может наблюдаться 3 состояния ферментов:

1) Гипоферментемия (снижение активности в плазме) наблюдается при поражении того органа, в котором синтезируется данный фермент (при гепатите снижается активность холинестераз, синтезируемых в гепатоцитах).

2) Нормоферментемия может сопровождаться дисфункцией ферментов, что характерно для текущих процессов (цирроз печени).

3) Гиперферметемия встречается чаще всего.

Ферменты, которые обнаруживаются в норме в плазме крови, делятся на три группы:

1) Секреторные (они синтезируются в печени и выделяются в плазму крови: ферменты гемостаза, холинэстераза).

2) Индикаторные (клеточные). Одни из них локализованы в цитоплазме (лактатдегидрогеназа), другие – в митохондриях (гуанозиндегидрогеназа), третьи – в лизосомах (кислая фосфатаза). Большая часть индикаторных ферментов в плазме определяется лишь в следовых количествах, и только при поражении каких-либо тканей их активность резко повышается в три раза.

3) Экскреторные (щелочная фосфатаза) синтезируются, главным образом, в печени и выделяются с желчью. При патологических процессах их выделение с желчью нарушается и активность в плазме увеличивается в два раза.

ПРИНЦИПЫ ДИАГНОСТИКИ ЭНЗИМОПАТИЙ.

1) Определение концентрации в биологических жидкостях, тканях субстрата и продуктов тех ферментов, активность которых снижена.

2) Определение активности фермента, который вызывает энзимопатию.

3) Определение концентрации метаболитов.

4) Клиническая диагностика: симптоматика, внешний вид.

ЭНЗИМОТЕРАПИЯ.

Энзимотерапия – это способ лечения с помощью ферментов. Применяется заместительная терапия при недостаточности ферментов ЖКТ (желудочный сок, продукты поджелудочной железы, стимулирующие выделение соляной кислоты, аллахол - стимулятор липазной активности).

Ферменты применяются для местных аппликаций, ингаляций при гнойных заболеваниях лёгких.

Ферменты РНК-азы, ДНК-азы, гиалуронидазы, эластазы используются для обработки ран, воспалительных очагов, для устранения ожогов, гематом.

Для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы применяется стрептоделаза (ведёт к уменьшению зоны инфаркта миокарда).

В последнее время широко используются иммобилизованные ферменты, то есть фиксированные на чём либо. Такие ферменты обладают повышенной стабильностью, сниженной антигенностью и более длительным действием в организме. В настоящее время открыт новый способ введения иммобилизованных ферментов, при помощи липосом.

Липосомы – мелкие частицы эмульгированного жира, содержащие ферменты и окружённые фосфолипидными оболочками. Липосомы – хорошие носители лекарств, не вызывают иммунологических реакций, с их помощью можно вводить ферменты внутрь клетки. С помощью липосом были введены ферменты, растворяющие мельчайшие шарики, необходимые для трансферации эндотелия в месте образования тромба. Предпринимались попытки применения ферментов для лечения злокачественных опухолей (например, для лечения лимфогранулематоза).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 2

Органоспецифические ферменты.

Под органоспецифичностью понимают наличие метаболических путей, присущих только данному органу. Следовательно, органоспецифические ферменты – это ферменты, катализирующие определённые метаболические пути, присущие определённому органу.

Хотя органы и имеют различные выражения того или иного пути, они имеют важное значение для диагностики многих заболеваний путём определения их активности. Так, для печени характерна высшая активность АЛаТ, АсаТ, сорбитдегидрогеназа, ГДГ. Причём активность АЛаТ выше, чем АСаТ, так как АСаТ лучше спрятана во внутренних печёночных структурах.

Почки – щелочная фосфатаза.

Простата – кислая фосфатаза.

Миокард – ЛДГ1, ЛДГ2, НН и НВ изоферменты.

При нарушении целостности тканей этих органов, ферменты выделяются в сыворотку крови, где их активность резко возрастает. В зависимости от того, активность какого фермента возросла, можно судить не только о локализации патологического процесса, но и о степени его тяжести. Но для более конкретной и точной диагностики заболевания (для определения интенсивности и глубины повреждения ткани) нужны маркёрныеферменты, принадлежащие определённой конкретной органелле.

После установления химической природы фермента были подтверждены представления Михаэлиса и Ментен о том, что при энзиматическом катализе фермент соединяется с субстратом, образуя нестойкий промежуточный фермент-субстратный комплекс, который в конце реакции распадается с освобождением фермента и продукта реакции.

Даниель Косиленд педложил теорию «индуцированного» соответствия, то есть субстрат навязывает активному центру свою форму, а активный центр в свою очередь подгоняет форму субстрта под свою собственную.

В 1913 году был выдвинут математический вариант ферментативного катализа, согласно которому этот процесс многостадиен.

Таким образом, фермент взаимодействует с субстратом согласно этим трём теориям:

1-й этап: происходит ориентация субстрата относительно субстратного центра фермента и его постепенное « причаливание » к « якорной» площадке.

2-й этап: жёсткая фиксация на « якорной» площадке и подгонка структур активного центра к структурам субстрата.

3-й этап: непосредственный катализ.

E

S -------- P + Q

0 ) S + E =====ES ===== E + P

подстадии 1) E + S =====ES

2)ES =====ES* (новая модификация субстрата)

3) ES*=====ES**

4) ES**======ES***

5) ES***=====EP

6) EP======E + P

Эта теория промежуточных соединений, согласно которой после образования ЕS-комплекса продолжает насыщаться субстратом до тех пор, пока субстрат не превратится в продукт, после чего происходит отщепление Е от образовавшегося из S продукта (Р).

В реакциях анаболизма А + В ----- АВ фермент иожет соединяться как с одним, так и с другим субстратом, или с обоими субстратами:

ЕА

Е ЕАВ -----Е + АВ

ЕВ

В реакциях катаболизма: АВ -------- А + В

1) АВ + Е ------- АВЕ

2) АВЕ ------- А + ВЕ АВ + Е ------ А + В + Е

3) ВЕ ------- В + Е

В образовании фермент –субстратного комплекса учавствуют водородные связи, электростатические и гидрофобные взаимодействия, а также в ряде случаев ковалентные и координационные связи.

Следует отметить, что для каталитической активности фермента существенное значение имеет пространственная структура активного центра, в которой жёсткие участки а-спиралей чередуются гибкими, эластичными линейными отрядами, которые обеспечивают динамичность, пластичность, способность изменяться под действием субстрата, что и лежит в основе теории « индуцированного» соответствия. Причём для каталитического процесса существенное значение имеет не только пространственная комплементарность между ферментом и субстратом, но и наличие электростатического соответствия, обусловленного спариванием противоположно заряженных групп субстрата и активного центра фермента. С термодинамической точки зрения ферменты ускоряют химические реакции за счёт энергии активации.

Энергия активации –энергия, необходимая для перевода всех молекул моля вещества в активное состояние при данной температуре, то есть энергия, которая необходима молекуле, чтобы преодолеть энергетический барьер. Фермент снижает энергию активации путём увеличения числа активированных молекул, которые становятся реакционноспособными на более низком энергетическом уровне, то есть снижается и энергетический барьер.

Кривая, характеризующая ход неферментативных

реакций.

 
 

Кривая, характеризующая ход ферментативных

реакций.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 3

Любая химическая реакция характеризуется константой термодинамического равновесия (Кр).

R +1 {C}{D}

А + В ==== C + D; Кр =------------ Кр = R+1/ R – 1

R – 1 {A}{B}

Величину, обратную константе равновесия (Кр), принято называть константой диссоциации фермент – субстратного комплекса (Кs).

R+1 {E} {S}

E + S ==== ES ; Ks = ------------ = R-1 / R+1

R-1 {ES}

Чем ниже Ks, тем выше сродство фермента к субстрату. При низкой концентрации субстрата зависимость скорости реакции от {S} является почти линейной и подчиняется кинетике 1-го порядка. Это означает, что скорость реакции S -------- P прямо пропорциональна {S} и определяется следующим уравнением:

V= R` {S}, где R` - константа скорости.

При высокой концентрации субстрата скорость реакции максимальна и становится постоянной, независящей от {S}.

V = R``(реакция нулевого прядка)

---------------

1) реакция первого порядка

2) реакция смешанного порядка

3) реакция нулевого порядка

 
 

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 4

R+1 R+2

E+S =====ES ------- E+P

R-1

Уравнение Михаэлиса-Ментена:

Vmax {S}

V= --------------

Ks + {S}

Отсюда видно, что при высокой {S} и низкой Ks V=Vmax (нулевой порядок); при низкой {S} – V=R`{S} (первый порядок). Однако уравнение Михаэлиса - Ментена не учитывает влияние на скорость ферментативного процеса продуктов реакции, поэтому его несколько усовершенствовали:

Vmax {S}

V= ---------------

Km +{S}

Km – константа Михаэлиса – это такая концентрация субстрата (моль/л), при которой скорость данной ферментативной реакции составляет половину от максимальной. Её определение необходимо для количественной оценки степени сродства фермента к субстрату. Чем ниже Km, тем выше степень сродства фермента к субстрату. Km – генетически детерминированная константа, является средством регуляции интенсивности метаболических процессов. В разных тканях ферменты имеют разные значения Km.

Km мозга < Km мышечной ткани < Km жировой ткани .

Для 1-го фермента V реакции = 50%

Для 2-го фермента V реакции =20%

Для 3-го фермента V реакции = 10%

Лайнцивер и Бэри преобразовали предыдущее уравнение по методу двойных обратных величин. Исходя из того принципа, что если существует равенство между двумя какими-либо величинами, то и обратные величины также будут равны:

Vmax {S} Km + {S} Km

если V=---------------- , то 1/ V=-------------- или 1/V = ------------- + 1/Vmax

Km + {S} Vmax {S} Vmax {S}

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 5

1) Концентрация фермента (чем выше концентрация фермента, тем выше скорость реакции)

 
 

2) Концентрация субстрата

Для простых ферментов зависимость имеет вид гиперболы.

 
 

3) Температура

Согласно правилу Вант-Гоффа, при повышении температуры на каждые 10 С скорость реакции возрастает в 2-3 раза. То есть, с одной стороны, по мере увеличения температуры увеличивается средняя энергия молекул, при этом они активизируются, выше частота их соударений, выше подвижность отдельных элементов активного центра фермента и скорость реакции увеличивается, но до известного предела. При дальнейшем повышении температуры (выше 45С) скорость реакции понижается. Это объясняется белковой природой фермента, который может пдвергаться тепловой денатурации, что резко понижает эффективную концентрацию фермента и соответственно скорость реакции.

При низких температурах (0 и ниже) ферменты не денатурируются, хотя активность их падает почти до нуля. Исходя из этого, существует температурный оптимум, в пределах которого ферменты нормально работают.

4) Величина рН

При действии рН происходит 3 явления:

1)изменение ионизации и заряда на поверхности аллофермента;

2) изменение степени ионизации функциональных групп активного центра;

3) изменение ионизации самого субстрата.

Так, при сдвиге рН в кислую сторону происходит следующее:

СООН== СОО + Н СОО + Н ---- СООН

Nh4 === Nh3 +H рН 7

То есть и в этом и в другом случае происходит перезарядка функциональных групп активного центра. Поэтому здесь тоже существует свой оптимум рН. Для разных ферментов он разный: пепсин - рН = 1,5-2,5; сахароза – рН = 4; трипсин – рН = 7,7-7,8; ариназа- рН = 8,5-10,0.

5) Концентрация продукта

Оказывает влияние на скорость реакции по принципу обратной связи, то есть тормозит. При наполнении продукта вся система блокируется на последней стадии (ретроингибирование). Так, например, накопление молочной кислоты, образующейся при распаде глюкозы, приводит к снижению последней и формированию утомления.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 6

Регуляция активности по принципу обратной связи.

РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ.

Регуляция активности ферментов бывает пассивная(с помощью изменения условий среды), то есть существуют постоянные ферменты и непостоянные, которые появляются под действием каких-либо факторов среды под действием температуры) или с помощью ионной силы и рН, {S} и {Е}.

Активная регуляция классифицируется:

1) изостерическая (регуляция с помощью субстрата и продукта)

2) аллостерическая (регуляция активности фермента с помощью веществ, отличных от субстрата и продукта).

Регуляция активности путём изменения количества фермента.

У бактерий хорошо изучен феномен индуцированного синтеза ферментов при выращивании на средах с одним углеводом, например, глюкозой. Замена глюкозы на лактозу приводит к индуцированному синтезу фермента галактозидазы, расщепляющей лактозу на глюкозу и галактозу.

В животных тканях подобный быстрый синтез ферментов наблюдается реже, однако при поступлении в организм некоторых ядов, канцерогенных веществ наблюдается резкое увеличение количества (а значит и активности) гидроксилаз, окисляющих чужеродные вещества в не токсические продукты. С другой стороны, иногда под действием этих гидроксилаз чужеродные вещества превращаются в более токсичные продукты (летальный синтез).

Допустим, в клетке есть многоступенчатый биосинтетический процесс, каждая стадия которого катализируется собственным ферментом.

Е Е Е Е

А-------- Х --------- Б --------- В --------- Г --------- Р

Наполнение продукта Р оказывает мощное стабилизирующее действие на фермент Е.

Аллостерические ферменты – это ферменты, располагающиеся в начале метаболического потока или на его узловых этапах и управляют этим метаболическим потоком.

Свойства аллостерических ферментов:

1) Являются олигомерами, состоящими из протомеров;

2) Имеют 2 центра: активный центр и центр аллостерической регуляции;

3) Имеют ось симметрии;

4) Протомеры изменяют свою структуру в пределах олигомеров;

5) Изменение конформации олигомеров ограничено локализациями отдельных протомеров.

Существует 2 вида веществ (эффекторы, которые оказывают на фермент двойное действие:

1) активаторы

2) ингибиторы

Аллостерический фермент имеет 2 центра аллостерической регуляции:

1) центр аллостерической активации

2) центр аллостерического ингибирования

При взамодействии аллостерического фермента с аллостерическим активатором резко возрастает степень сродства активного центра к субстрату. При взаимодействии аллостерического ингибитора с аллостерическим ферментом резко снижается степень сродства фермента к субстрату. Наличие двух центров в аллостерических ферментах доказывается путём технической денатурации в мягких условиях (под действием мочевины), следовательно, при этом аллостерический фермент теряет регуляторные свойства (они связаны с центрами аллостерической регуляции), но сохраняют каталитические свойства, связанные с активными центрами.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 7

Ограниченный протеолиз.

Регуляция активности с помощью гормонов.

Гормональная регуляция осуществляется на генетическом уровне путём обратимого фосфорилирования. Например, под действием адреналина происходит активация процесса распада гликогена. В ходе этого процесса образуется небелковое соединения – у-АМФ. у-АМФ – внутриклеточный гормон (вторичный посредник) является аллостерическим регулятором большого числа протеинлипаз. у-АМФ образуется из АТФ под действием аденилатциклаз.

Регуляция активности путём химической модификации.

Химическая модификация - присоединение каких-либо функциональных групп к ферменту, с последующим изменением его активности. Химическая модификация обратима. Так например, ключевые ферменты энергетического обмена - фосфорилаза, гликогенсинтаза контролируются путём фосфорилирования и дефосфорилирования , осуществляемого специфическими ферментами - протеинилазой и фософотазой . И уровень активности ключевых ферментов будет определятся соотношением фосфорилированных и дефосфорилированных форм этих ферментов.

Все ферменты ЖКТ и поджелудочной железы синтезируются в неактивной форме в виде проферментов. Регуляция в этом случае сводится к превращению их в активную форму. Так, например, активация трипсиногена идёт под действием энтерокиназы и ведёт к отщеплению избыточной последовательности аминокислот. При этом происходит формирование активного центра и третичной структуры трипсина. Это явление получило название ограниченный протеолиз. Его биологическое значение заключается в том, что он исключает самопереваривание органа (аутокатализ), что, например, происходит при активации трипсина в самой поджелудочной железе. Во-вторых, обеспечивается более тонкая регуляция количества фермента.

Ограниченный протеолиз находится под контролем факторов среды, рН, в клетке – под контролем Са.

Скорость ферментативной реакции определяется присутствием в среде эффекторов: активаторов и ингибиторов. Активаторы повышают скорость реакции и иногда модифицируют её, а ингибиторы - тормозят её.

Активаторы: коферменты, ионы Ме, SH- реагенты. Активизирующее влияние связано с оптимизацией структуры белковой молекулы и активного центра фермента. Это улучшает взаимодействие фермента и субстрата.

Активатор панкреатической липазы – желчные кислоты.

Активатор трипсиногена – энтерокиназы.

Активатор хематрипсиногена – трипсин.

Активатор пепсина и амилазы – ионы Са.

В качестве активаторов могут выступать и Ме:

Zn – активатор угольной ангидразы.

Ингибиторами принято называть вещества, вызывающее частичное или полное торможение реакции.

Любые агенты, вызывающие денатурацию фермента, являются ингибиторами. Однако такое ингибирование неспецифично потому, что не связано с механизмом действия ферментов. Гораздо больше специфических ингибиторов, которые оказывают действия на один какой – либо фермент или на группу родственных ферментов. Такие ингибиторы могут дать ценную информацию о природе активного центра фермента. На ингибировании ферментов основан механизм действия многих токсинов и ядов на организм. Так, при отравлении синильной кислотой спазм наступает вследствие полного торможения дыхательных ферментов (цитохромоксидазы).

Типы ингибирования:

1) Обратимое

2) Необратимое

Если молекула ингибитора вызывает стойкие изменения или модификацию активного центра фермента, то такой тип ингибирования называется необратимым.

Обратимое ингибирование встречается чаще, и его делят на конкурентное и неконкурентное, в зависимости от того удаётся или не удаётся преодолеть торможение ферментативной реакции путём повышения {S}. Конкурентное ингибирование возможно при наличии структурного сходства субстрата и ингибитора. Например, торможение активности сукцинатдегидрогеназы малоновой кислотой:

НООС - 2Н НООС

СН -------- СН

СН СДГ СН

НООС НООС

сукцинат фумарат

Если в среду вместо сукцината внести малонат, то в силу его структурного сходства с сукцинатом он будет реагировать с активным центром СДГ. Однако при этом перенос 2Н от малоната не происходит, так как структуры малоната и сукцината всё же несколько отличаются и они будут конкурировать за связывание с активным центром СДГ и степень торможения будет определена соотношением концентраций малоната и сукцината. Особенность этого ингибирования – обратимость за счёт увеличения {S}.

 
 

I(+) E + I ------ EI

 
 

I(-)

Неконкурентное (частично обратимое, но чаще всего необратимое) ингибирование вызывается веществами, не имеющими структурного сходства с субстратами и по этой причине не конкурирующее с ними за связывание с активным центром, а связывающиеся с ферментом в другом месте. Примером такого ингибирования является действие ядов тяжёлых металлов (Cu, Co, Mo), SH-реагентов, цианидов, угарного газа, синильной кислоты.

 
 

I(+)

E + I ------ EI

 
 

I(-)

 
 

Часто имеет место частично неконкурентное ингибирование, при котором снижение Vmax сочетается с повышением Km. В редких случаях степень торможения активности фермента может повышаться с повышением {S}. Это так называемое бесконкурентное ингибирование. В этом случае возможно соединение ингибитора с комплексом ES, следовательно, образуется неактивный или медленно реагирующий комплекс

ES + I ------ ESI

I(+)

I ( -)

Действие многих лекарств основано как раз на этих всех методах ингибирования. Так, например, сульфаниламидные препараты применяются для лечения некоторых инфекций, которые имеют структурное сходство с ПАБК, которую бактериальная клетка использует в каестве субстрата для синтеза фолиевой кислоты. Благодаря сходству сульфаниламид блокирует действие фермента путём вытеснения ПАБК из комплекса ES , что ведёт к снижению роста бактерий. Это конкурентное ингибирование.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 8

НОМЕНКЛАТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ. ИЗОФЕРМЕНТЫ. ИЗМЕНЕНИЕ АКТИВНОСТИ В ЭНТОГЕНЕЗЕ.

В настоящее время известны 2 номенклатуры ферментов:

1) Тривиальная номенклатура (пепсин, трипсин)

2) Рациональная номенклатура (берётся корень из названия субстрата + окончание “ аза “; липид – липаза, протеин – протеаза).

В основу cовременной классификации лежит тип катализирующей реакции (всего 6 классов):

1) Оксидоредуктазы: катализируют ОВР, лежащие в основе биологического окисления. Название даётся по схеме: донор, акцептор. Различают аэробные дегидрогеназы или оксидазы, катализирующие перенос протонов непосредственно на кислород; анаэробные дегидрогеназы, ускоряющие перенос протонов на промежуточный субстрат, но не на кислород; цитохромы – катализируют перенос витаминов. Сюда также относятся каталаза и пероксидаза.

2) Трансферазы: ферменты, катализирующие перенос (внутри – и межмолекулярный) различных групп атомов. Название даётся по схеме: донор – транспортирующая группа.

Оба этих класса ферментов работают при участии коферментов, которые являются водорастворимыми.

3) Гидролазы: ферменты, катализирующие расщепление внутримолекулярных связей при участии молекулы воды. Название даётся по схеме: субстрат – гидролаза. К ним относятся ферменты ЖКТ, в частности эстеразы (гидролиз сложных эфиров), гликозидазы (гидролиз гликозидных связей углеводов), пептидгидролазы (гидролиз пептидных связей).

4) Лиазы: ферменты, расщепляющие С-С, С-N, С-О связи не гидролитическим путём. Название даётся по схеме: субстрат-лиаза. Они обеспечивают отщепление СО, Н2О, Nh4.

5) Изомераза: ферменты, катализирующие различные типы реакций изомеризации. Сюда же относятся рацемазы и эпимераза, цис- транс- изомераза.

6) Лигазы (синтетаза) – ферменты, катализирующие синтез органических веществ из двух исходных молекул с использованием энергии АТФ. Название даётся по схеме: Х-У- лигаза (Х и У – исходные вещества)

Кроме всего этого все существующие ферменты (более 2000) имеют свой цифровой шифр, который присваивается по четырёхзначному коду. То есть шифр каждого фермента состоит из четырёх цифр, разделённых точками, и составляются по следующему принципу:

1) Перваяцифра указывает на номер одного из классов фермента.

2) Втораяцифра означает подкласс, который характеризует тип связи, на которую действует фермент.

3) Третьяцифра означает поднадкласс, который характеризует химическую природу донора или акцептора, участвующего в реакции.

4) Четвёртаяцифра обозначает порядковый номер фермента.

Изоферменты –это группа родственных ферментов, катализирующих одну и ту же реакцию. Они происходят из одного предшественника за счёт гена с последующей мутацией образуемых аллелей. Они отличаются между собой:

1) скоростью катализа;

2) направлением катализируемой реакции;

3) условиями протекания реакции;

4) чувствительностью к регулятором, фактором среды (более или менее устойчивы к ингибиторам);

5) сродством к субстрату;

6) особенностями структуры молекул, её ИЭТ, Mr, размерами и зарядом.

Изоферменты имеют адаптивное значение, то есть придают специфику метаболизма. Изоферменты обеспечивают межорганную связи.

В процессе мышечной деятельности:

В миокарде и печени существуют различные изоферменты АДГ, которые обеспечивают метаболизм,

В печени ПВК -------- лактат

В сердце лактат --------- ПВК

АДГ – фермент, состоящий из четырёх субъедениц двух типов:

1) Н ( heart ) 2) M ( muscles )

Существует пять изоферментных форм:

НННН НННМ ННММ НМММ ММММ

АДГ1 АДГ2 АДГ3 АДГ4 АДГ5

Поскольку Н – протомеры несут более выраженный “-“ заряд, то изофермент Н (АДГ) будет мигрировать при электрофарезе с наибольшей скоростью к аноду. С наименьшей скоростью к аноду будет двигаться М. Остальные изоферменты занимают промежуточное положение. Изоферменты АДГ локализованы в разных тканях:

1) АДГ1 – мозг, аэробные ткани

2) АДГ2 – в лейкозных клетках

3) АДГ3 – анаэробные ткани, печень

Изоферменты появляются на различных этапах онтогенеза и реализуют программу индивидуального развития. Изоферментный профиль меняется в процессе развития. При патологиях имеется существенный изоферментный сдвиг.

Онтогенез человека - развитие по определённой генетической программе.

1) ВНУТРИУТРОБНЫЙ ПЕРИОД.

Характеризуется высокой активностью ферментов синтеза белка, липидов, происходит увеличение массы организма. Плод находится в анаэробнх условиях и для метаболизма характерна анаэробная направленность. Основной источник энергии – жирные кислоты, которые поступают из организма матери; жирные кислоты тоже выполняют строительную функцию. Глюкоза утилизируется анаэробным путём (анаэробный гликолиз) и идёт на развитие ЦНС.

2)ПРЕНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОД.

Характеризуется изменением активности ферментов, происходит подготовка организма к пребыванию в аэробной среде. Изменяется центр гемоглобина и активность митохондриальных ферментов.

3) ГРУДНОЙ ПЕРИОД.

Потребность в глюкозе резко возрастает, она начинает утилизироваться аэробно, но примерно до двух лет основным источником энергии явлется всё же липиды, причиной чего является соматотропин.

4) РАННИЙ ДОШКОЛЬНЫЙ ПЕРИОД.

В этот период ткани начинают питаться углеводами. Происходит стабилизация обмена и интенсивная миелизация нервных волокон.

5) ШКОЛЬНЫЙ И ПУБЕРТАТНЫЙ ПЕРИОД.

Обмен веществ модулируется под действием половых гормонов.

6) ЗРЕЛЫЙ ПЕРИОД.

Происходит стабилизация массы тела, репродуктивного генератора. После 35-40 лет основным иточником энергии являются опять липиды, что связано с ослаблением чувствительности к глюкозе и изменением гормонального фона; гиперстресс (повышенный уровень гормонов) заставляет клетку работать на пределе, то есть использовать в качестве энергии жиры.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 9

О скорости ферментативной реакции судят или по скорости убыли субстрата, или по скорости образования продукта. За единицу активности любого фермента (Е) принимают то количество фермента, которое в оптимальных условиях катализирует превращение 1мкмоля субстрата в 1мин. Существует и другая еденица активности:

1 катал - количество Е, которое катализирует превращение 1моль субстрата в 1 сек.

1 Е фермента = 16,67 нкатал.

Для выражения активности фермента используется определение удельной и молекулярной активности. Удельная активность-число Е ферменттивной активности в расчёте на 1мг белка. Чем выше степенб очистки фермента, тем выше удельная активность. Число оборотов фермента (молекулярная активность) -число молекул субстрата, подвергающихся превращению одной молекулой фермента в 1 мин. Число оборотов широко варьирует, например:

1) Карбонгидраза (катализирует перенос Н2СО3) совершает 36000000 оборотов /мин

2) Каталаза (Н2О2 ---- О2 + 2Н2О2) совершает 4000 оборотов / мин

3) Фосфоглюкомутаза – 1240 оборотов / мин

Для качественного обнаружения и количественного определения активности сложных ферментов используют следующие методы:

ЛДГ

Лактат ---------- ПВК

НАД НАД*Н2 + Н

НАД*Н2 интенсивно поглощает свет. По излучению ПВК можно судить о НАД*Н2. На 1 молекулу лактата образуется 1 молекула НАД*Н2.

НАД*Н2 интенсивно флюоресцирует. Интенсивность флюоресценции будет пропорциональна концентрации.

10. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ В КЛЕТКЕ, МАРКЁРНЫЕ И ОРГАНОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ ФЕРМЕНТЫ.

Все ферменты и метаболиеские процессы компартментализованы (раздельны и изолированы). В нормальной клетке находится около 1000 ферментов. Упорядоченное взаимодействие ферментов достигается путём многоуровневой регуляции и компартментализации. Зная локализацию ферментов в клетке и определяя их активность в крови, можно судить о степени деструкции ткани.

Ядро:локализованы РНК – полимеразы, НАД – синтетаза, ферменты, участвующие в репликации ДНК.

Митохондрии:ферменты тканевого дыхания, окислительного фосфорилирования, ферменты в-окисления жирных кислот, цикла Кребса, синтеза мочевины.

Лизосомы:гидролитические ферменты с оптимумом рН в области 5 (пептиды, эстеразы).

Рибосомы:ферменты белкового синтеза.

ЭПС:ферменты синтеза липидов, ферменты гидроксилирования, ферменты детоксикации (мети –

лирования, ацетилирования), коньюгации.

Мембраны:Na –K –АТФаза, аденилатциклаза, ферменты транспорта субстратов.

Цитоплазма:ферменты гликолиза, активации аминокислот, синтеза жирных кислот.

Мультиферментные системы локализуются в структуре органелл таким образом, что каждый фермент располагается в непосредственной близости от следующего фермента данной последовательности реакции. Благодаря также компартментализации в клетке могут одновременно протекать 2 несовместимых процесса: в-окисление жирных кислот в митохондриях и синтез жирных кислот в цитоплазме).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 10

Ферменты, как и белки, делятся на 2 группы: простые и сложные. Простые целиком и полностью состоят из аминокислот и при гидролизе образуют исключительно аминокислоты. Их пространственная организация ограничена третичной структурой. Это в основом ферменты ЖКТ: пепсин, трипсин, лизацим, фосфатаза. Сложные ферменты кроме белковой части содержат и небелковые компоненты. Эти небелковые компоненты отличаются по прочности связывания с белковой частью (аллоферментом). Если константа диссоциации сложного фермента настолько мала, что в растворе все полипептидные цепи оказываются связанными со своими небелковыми компонентами и не разделяются при выделении и очистке, то небелковый компонент называется простетической группой и рассматривается как интегральная часть молекулы фермента.

Под коферментом понимают дополнительную группу, легко отделяющуюся от аллофермента при диссоциации. Между аллоферментом и простейшей группой существует ковалентная связь, довольно сложная. Между аллофермнтом и коферментом существует нековалентная связь (водородные или электростатические взаимодействия). Типичными представителями коферментов являются :

В1 - тиамин; пирофосфат (он содержит В)

В2 - рибофлавин; ФАД, ФНК

РР - НАД, НАДФ

Н – биотин; биозитин

В6 - пиридоксин; пиридоксальфосфат

Пантотеновая кислота: коэнзим А

Многие двухвалентные металлы (Cu, Fe, Mn, Mg) тоже выполняют роль кофакторов, хотя и не относятся ни к коферментам, ни к простетическим группам. Металлы входят в состав активного центра или стабилизируют оптимальный вариант сруктуры активного центра.

 
 

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 11

Строение ФАД и ФМН.

Строение НАД и НАДФ.

НАД и НАДФ являются коферментами пиридинзависимых дегидрогеназ.

НИКОТИНАМИДАДЕНИНДИНУКЛЕОТИД.

НИКОТИНАМИДАДЕНИНДИНУКЛЕОАМИДФОСФАТ (НАДФ)

Способность НАД и НАДФ играть роль точного переносчика водорода связана с наличием в их структу –

ре амида никотиновой кислоты.

В клетках НАД – зависимые дегидрогеназы участвуют

в процессах переноса электронов от субстрата к О.

НАДФ – зависимые дегидрогеназы играют роль в процес –

сах биосинтеза. Поэтому коферменты НАД и НАДФ

отличаются по внутриклеточной локализации: НАД

концентрируется в митохондриях, а большая часть НАДФ

находится в цитоплазме.

ФАД и ФМН являются простетическими группами флавиновых ферментов. Они очень прочно, в отличие от НАД и НАДФ, присоединяются к аллоферменту.

ФЛАВИНМОНОНУКЛЕОТИД (ФМН).

ФЛАВИНАЦЕТИЛДИНУКЛЕОТИД.

Активной частью молекулы ФАД и ФМН является изоаллоксадиновое кольцо рибофлавин, к атомам азота которого могут присоединятся 2 атома водорода.

Активный (субстратный) центр – зто совокупность функциональных групп, расположенных в разных участках полипептидной цепи, но близко структурно и функционально ориентированных (в процессе укладки третичной структуры) и имеющих прямое отношение к катализу. Этот центр состоит из функциональных групп и радикалов: SH – (цистеин), - ОН (серин), - СООН (аспарагин), имидазольное кольцо гистидина и фенилаланина.

Активный центр включает в себя:

1) каталитический участок или центр, непосредственно взаимодействующий с субстратом, осуществляющий катализ;

2) контактная площадка, осуществляющая специфическое сродство фермента к субстрату и является местом фиксации субстрата к поверхности фермента;

3) включительные участки – карман, ложбинки.

Предполагается, что формирование активного центра фермента начинается уже на ранних этапах синтеза белка-фермента на рибосомах, когда линейная однотипная структура полипептидной цепи превращается в трёхмерное тело строго определённой конфигурации, точнее активный центр формируется из функциональ – ных групп различных аминокислот.

У олигомерных ферментов (имеющих четвертичную структуру) имеются центры аллостерическойрегуляции – это участки связывания фермента с низким молекулярным веществом (эффектором или модификатором), имеющим иную, чем субстраты или продукт, структуру (АТФ, АДФ, НАД, промежуточные метаболиты.

               
 
       
 
 
 

Р

                           
     
         
 
     
           
 
 
 
 

Каталитический центр

Р

           
     
 
 

Присоединение эффектора к аллостерическому центру приводит к изменению третичной структуры и соответственно конфигурации активного центра, вызывая снижение или повышение энзиматической активности. В связи с этим существует и два пространственно удалённых аллостерических центра: активации и ингибирования. Ферменты, активность которых контролируется состоянием как активного, так и аллостерического центров, называются аллостерическими ферментами.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 12

ЭТАПЫ ИСТОРИИ БИОХИМИИ, ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ БИОХИМИИ,

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

МЕТОД ТКАНЕВЫХ СРЕЗОВ

Получив тонкие срезы, их помещают в жидкофазную среду, содержащую те или иные соеди –

нения и при определенной температуре и составе газовой среды исследуют образующиеся при этом продукт. С помощью этого метода можно изучать тканевое дыхание.

МЕТОД “ ОТПЕЧАТКОВ ПАЛЬЦЕВ “

Используют при определении соседства или различия гомологичных белков в первичной струк – туре. Белок инкубируют с помощью протеолитического фермента. При этом образуется смесь коротких пептидов, легко различимых методом хроматографии в одном направлении, и путем электрофореза - в другом. Затем определяют последовательность аминокислот в каждом выделенном пептиде.

Например, ряд витаминов обладают способностью поглощать лучи света с определенной длинной волны. Измеряя процент поглощения света спектрофотометрическим методом можно точно определить количественное содержание витаминов в исследуемом веществе.

В 10 – 13 вв. в Европе с развитием алхимии стал накапливаться материал о составе органических соединений.

В 14 - 17 вв. получила развитие ядрохимия. Важнейшим представителем был Парацельс. Он предположил, что в основе всех заболеваний лежит нарушение хода химических реакций и что лечить их надо тоже химическими веществами.

Ядрохимия дала много практического для медицины. Кроме этого ятрохимия поддерживала виталистические взгляды.

В 17 – 18 вв. широкое признание получила теория, которая объясняла процессы горения выделением из горящего тела особого невесомого вещества и была опровергнута Ломоносовым и Лавуазье, которые открыли закон сохранения энергии.

В 1828 г. Вёлер впервые синтезировал мочевину.

В 1839 г. Либих выяснил, что в состав пищи входят белки, жиры, углеводы.

В 1861 г. Бертло полцчил жиры.

В 1847 г. Ходнев издал первый учебник биохимии, а в 1864 г. Данилевским была основана кафедра биохимии.

В 1903 г. было введено понятие «биохимия».

До 20-х годов получила развитие биохимия углеводов и липидов.

30-е годы - биохимия втаминов и гормонов.

40-50-е годы – биохимия ДНК, РНК, белков.

3. БЕЛКИ –это ВМС, состоящие из аминокислот (всего 20) и имеющие 4 уровня структурной органи –

зации, а в настоящее время выделяют еще и пятый уровень.

Белки – основа жизни, главная молекула жизни. Если ДНК является своеобразным информационным чертежом организма, то белок - это материал, средство, при помощи которого по этому чертежу построен организм.

ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА – это последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

O O

// //

HN2 – CH – C – N – CH – C – N – CH – COOH

\ \ \ \ \

R H R H R

Первичная структура - ожерелье, состоящее из пластически соединенных ассиметричных атомов. Эта структура упорядочена, так как углы наклона плоскостей постоянны. Первичная структура имеет ряд особенностей:

1. Ее стабильность обусловлена ковалентными пептидными связями, возможно участие небольшого числа дисульфидных связей.

2. В полипептидной цепи могут быть обнаружены разнообразные комбинации аминокислот.

3. Каждый индивидуальный белок является уникальной первичной структурой и замены аминокислот приводят к изменению физикохимических и биологических функций.

4. В некоторых ферментах, обладающих близкими свойствами встречаются сходные последовательности аминокислот (в частности активных центров).

ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА - конфигурация полипепидной цепи, то есть наибольшее свертывание поли – пептидной цепи в спиральную конформацию. Причем это протекает не хаотично, а в соответствии с про – граммой, заложенной в первичной структуре белка. Это определяется прежде всего строением пептид – ной связи.

//

лактам C – N - p,П- сопряжение

\

H

Атомы С и Nнаходятся в одной плоскости, а атом Н и радикал в плоскости, которая лежит под углом 109*28 предыдущей. Расстояние между атомами С и N = 0,132 нм, оно является промежуточным между одинарной и двойной связью. Это создаёт предпосылки для лактам-лактимных превращений.

OH

/

лактим - С = H

То есть благодаря р,П- сопряжению возникает двесвязанность между атомами С и N, эта форма более реакционноспособна.

Так как возникла двойная связь, то вращение затрудняется и формируется водородная связь, что приводит к возникновению спиральной конформации полипептидной цепи. Незаменимые аминокислоты гидрофобны. Они входят в состав мембран, без которых клетка не живёт и механизм действия гидрофобных ядов сводится к тому, что они, встраиваясь в мембраны, разрушают их (прежде всего мозг).

На один виток спирали приходится 3,6 аминокислотных остатков. Аминокислоты располагаются таким образом, что 1-ая аминокислота находится под 4-ой, 2-ая - под 5-ой и т. д. Это а -спираль, она может быть право- и левозакрученной. Причём степень закрученности зависит от длины радикалов. В молекуле белка а- спиральные участки чередуются с линейными. Стабильность вторичной структуры в основном обес –

печивается водородными связями. Водородные связи включают не только электростатические силы притя – жения между атомами О и Н, но и электронные связи такого же типа, как в ряде комплексных соединений. Водородные связи намного слабее ковалентных, но их число очень велико, что и обеспечивает жёсткость а -спирали. Существует также в - конформация вторичной структуры (в фибриллярных белках, белках волос, мышц). В этом случае две или более полипептидных цепей, расположены параллельно и содержат иминокислоты. Между этими цепями точно образуются водородные связи, но в том месте, где есть иминогруппы, водородные связи не образуются и происходит излом, поэтому в – конформация имеет складчатую форму (в виде шифера). Белки в - спирали выполняют в основном опорную функцию, противостоят сжатию и растяжению. В природе существуют белки, строение которых не соответствует ни а - ни в- структуре (полигены). Некоторые белки имеют в своей структуре сочетание а – и в –

спирали.

ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА – пространственная ориентация полипептидной цепи в определённом объёме

(в трёхмерном пространстве). Иными словами, третичная структура показывает, каким образом полипептидная цепь, ввёрнутая частично или целиком в спираль, располагается в пространстве. Укладка полипептидной цепи в трёхмерном пространстве происходит за счёт радикалов. Как правило, в центре третичной структуры гидрофобные радикалы: лей, илей, вал, ала. Однако для мембранных белков это правило не действует. Пространственная структура белка зависит рН раствора, t, давления, линейной силы. Стабильность третичной структуры обусловлена помимо ковалентных связей ещё и нековалентными (электростатическими, линейными силами, гидрофобными взаимодействиями, дисульфидными связями). Тре –

тичная структура белка возникает совершенно автоматически и полностью детерминирована первичной структурой (размером, формой и полярностью радикалов аминокислотных остатков).

Основной движущей силой в возникновении треичной структуры является взаимодействие радикалов аминокислот с молекулами воды. При этом полярные гидрофобные радикалы аминокислот как бы вталкиваютя внутрь белковой молекулы, образуя там «сухие» зоны, в то время как полярные гидрофильные радикалы оказываются ориентированными в сторону воды. В какой-то момент возникает термодинамически наиболее выгодная конформация молекуы в целом и она стабилизируется. В такой форме белковая молекула характеризуется минимальной свободной энергией.

Третичную структуру имеют гемоглобин, пепсин, трипсин, хемотрипсин, карбонгидраза. Причём все свой –

свойства этих белков связаны с сохраностью их третичной стуктуры и поэтому называется нативной конформацией. Любые воздействия, приводящие к нарушению этой конформации сопровождается полной или частичной потерей белком биологических свойств.

4. ДЕНАТУРАЦИЯ.Под влиянием различных физических и химическх факторов белки подвергаются свёртыванию и выпадают в осадок, теряя свои нативные свойства. Денатурация – это изменение общего плана (конформации) уникальной структуры нативной молекулы белка, приводящее к потере биологических функций и физико- хмических свойств (растворимости).

Факторы, вызывающие денатурацию:

1. Температура (большинство белков денатурирует при нагревании до 60 градусов).

2. Ионизирующее излучение.

3. Химические факторы:

а) концентрированные кислоты и щёлочи;

б) водоотнимающие растворы;

в) тяжёлые металлы;

г) гемолитические яды.

МЕХАНИЗМ ДЕНАТУРАЦИИ.

В основе денатурации лежит освобождение энергии, которое возникает в результате разрушения связей (в основном водородных, дисульфидных). Пептидные связи не затрагиваются, поэтому первичная структура сохраняется. При этом происходит освобождение гидрофобных участков и понижается растворимость, так как гидрофобные участки взаимодействуют друг с другом. За счёт дополнительной энергии образуются случайные беспорядочные структуры. При непродолжительном действии и быстром удалении денатурирующего агента возможна РЕНАТУРАЦИЯбелка с полным восстановлением исходной структуры и нативных свойств.

ПРИЗНАКИ ДЕНАТУРАЦИИ:

1. снижение растворимости, особенно в ИЭТ, и вязкости белковых растворов;

2. освобждение функциональных СН - групп;

3. изменение характера рассеивания рентгеновских лучей;

4. снижение или потеря биологической активности (каталитической, антигенной, гормональной).

Состояние, близкое к денатурации, наблюдается при взаимодействии антитела с антигеном.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕНАТУРАЦИИ:

1. используя процесс денатурации в мягких условиях, его используют для получения и хранения ферментов в низких температурах.

2. явление денатурации используют в пищевой промышлености (для получения яичного порошка, консервов).

3. в медицине денатурацию используют для осаждения чужеродных белков, при ожогах, обморо –

жениях.

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА. ОЛИГОМЕРЫ. ПОЛИФЕРМЕНТНЫЕ ПРОЦЕССЫ.

Под четвертичной структурой белка понимают способ укладки в пространстве отдельных полипептидных цепей, обладающих одинаковой (или разной) первичной, вторичной и третичной структурой, и формирование единого макромолекулярного образования в структурном и функциоанльном отношении.

Каждая отдельно взятая полипептидная цепь, которая называется протомером, чаще всего не обладает биологической активностью. Эту способность белок приобретает при объединении с другими протомерами. Образовавшуюся при этом молекулу называют мультимером. Мультимерные белки чаще всего построены из чётного числа протомеров. Функционально активная часть мультимера называется субъеденицей.

В частности молекула белка глобина состоит из 2- а и 2-в субъедениц, каждая из которых состоит из двух одинаковых а- и в – полипептидных цепей соответственно. То есть молекула гемоглобина состоит из 4 –х

полипептидных цепей, каждая из которых окружает группу гема.

При определённых условиях (в присутствии мочевины) или при сдвиге рН молекула гемоглобина обратимо диссоциируют на 2 –а и 2-в полипептидных цепи. После удаления мочевины происходит автоматическая ассоциация исходной молекулы. Это возможно благодаря информации, заложенной в первичной структуре. То есть последовательность аминокислот содержит в себе информацию, которая реализуется на всех уровнях структурной организаци белка. Наиболее изученным мультемерным ферментом является ЛДГ, содержащий два типа полипептидных цепей: Н – сердечный и М - мышечный тип, и состоящий из 4-х субъединиц. Этот фермент, благодаря различным сочетанием субъедениц может существовать в 5- ти формах. Такие ферменты называются изоферментами.

ПЯТЫЙ УРОВЕНЬорганизации представлен в виде ферментных комплексов, которые катализируют цепной и метаболический путь. Эти комплексы называются метаболонами, они чаще связаны с клеточными мембранами.

Стабильность четвертичной структуры обусловлена ковалентными связями между контактными площадками протомеров, которые взаимодействуют друг с другом по принципу комплементарности. Так, например, в гемоглобине каждая субъеденица имеет 4 контактные поверхности для связывания с гемом, 3 – для связывания с другими протомерами.

В последние 11 лет была сформулирована теория доменной структуры белка. Домен – это функциональный модуль, рабочая поверхность отдельного белка. То есть белок – это полифункциональный модуль, состоящий из нескольких доменов. Было установлено, что белки выполняющие одну и ту же функцию, но выделенные из разных веществ, имеют сходное строение. Домены друг относительно друга могут смещаться благодаря “ гибкости” белковой молекулы. Смещение происходит под действием температуры, факторов внешней среды, фосфорилирования, метилирования, и это отражается на свойствах и функциях белка.

Изучение третичной структуры показало, что все белки делятся на 5 групп, принадлежность к которым определяется отношнием а – структуры и в-конформации:

1) а-а-спираль

2) в-в-спираль

3),4),5) – различные модификации а- спирали и в-конформации

Методом комплексного моделирования было установлено, что любой белок в физиологических условиях имеет свою конформацию, которая постоянно меняется с частотой 10, то есть белковая молекула пульсирует, дышит. Все уникальные способности белка возможны благодаря биоёмкости биосинтеза белка. Это лежит в основе продолжительности жизни белка.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 13

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ И КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ.

Функции белков:

1.Каталтическая (обеспечивает поток вещества, энергии, информации: около 2500 ферментов являются

белками).

2. Транспортная (гемоглобин переносит кислород и углекислый газ, альбумины, трансферин, церулоплазмин).

3. Трофическая (резервная: альбумины, белки мышц, козеин, избыток белка превращается в липиды и углеводы).

4. Сократительная (локомоторная: актин, миозин).

5. Пластическая (структурная: коллаген, кератин, эластин).

6. Регуляторная (гормоны, альбумины регулируют осмотическое давление, водно-солевой баланс).

7. Защитная (интерфферон, протромбин, фибриноген).

8. Рецепторная (белки являются рецепторами, с помощью которых происходит восприятие сигнала из внешней среды).

9. Энергетическая.

Кроме всего этого белок - это главный злемент регуляции наследственного материала, генератор энергетического топлива в организме.

Классификация.

Выделяют две группы белков:

1) простые (протеины); построены только из аминокислот и при гидролизе распадаются только на аминокислоты: альбумины, гистоны, глобулины, проламины, протеиноиды;

2) сложные (протеиды); состоят из простого белка и небелкового комплекса (протетической группы): фосфопротеиды, хромопротеиды, нуклеопротеиды, гликопротеиды, липопротеиды.

МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЕЛКОВ В РАСТВОРАХ.

Биуретовый метод:

В пробирку вносят 0,05 мл сыворотки крови, а затем - 2,5 мл биуретового раствора. Осторожно перемешивают. Через 30 минут в кювете при зелёном светофильтре (540 нм). Концентрацию исследуемого раствора сравнивают с графиком концентрации белка. Нормальное содержание белка в сыворотке у взрослых 6,5% - 8,5%, у детей - 5,6%- 8,55%. Повышенное содержание белка (гиперпротеинемия) встречается редко (при ревматизме, плазмоцитозе). Пониженное содержание белка (гипопротеинемия) – при злокачественных опухолях, дистрофии.

Рефрактометрический метод:

В основе лежит не одинаковая способность различных сред преломлять проходящие через них лучи света. Отношение sin угла падения к sin угла преломления называется коэффициентом преломления. Попадатель преломления вычисляется при помощи рефрактометра и соответственно этому значению находится процент содержания белка в сыворотке по таблице.

Ферменты, или энзимы, представляют собой высокоспециализированный класс веществ белковой природы, используемых живыми организмами для осуществления многих тысяч взаимосвязанных химических реакций, включая синтез, распад и взаимопревращение веществ. В настоящее время получены неопровержимые докозательства белковой природы ферментов:

1) Все ферменты действуют в мягких условиях: постоянная температура, постоянная рН, постоянная ионная сила, оптимальное соотношение субстратов, продуктов, модуляторов.

2) Все ферменты являются ВМС и образуют растворы, которые обладают буферными свойствами.

3) Способны к денатурации (необратимой) под воздействием тех же факторов, которые вызывают денатурацию белка. При этом ферменты полностью инактивируются.

4) При гидролизе распадаются на аминокислоты.

5) Обладают эффектом защиты (связывают ионы тяжёлых металлов).

6) Ферменты, как и белки, обладают антигенной активностью и при парентеральном введении стимулируют образование антител.

7) Имеют заряд, обладают электрофоретической подвижностью и амфотерными свойствами.

8) Не способны к диализу через клеточные мембраны.

9) Легко осаждаются из водных растворов методом фильтрования.

СПЕЦИФИЧНОСТЬДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ.

Высокая специфичность фермента обусловлена электростатической комплементарностью и уникальной структурой фермента, которое обеспечивает узнавание веществ. Имеются доказательства существования стереохимической специфичности, обусловленной существованием оптически изомерных L - и D – форм или геометрических (цис – и транс -) изомеров.

Так известны оксидазы L - и D – форм. Если какое-либо соединение существует в форме цис- и транс - изомеров, то для каждой из этих форм существует свой фермент. Например, фумараза катализирует превращение только фумаровой кислоты ( транс-) , но не действует на цис- изомер – малеиновую кислоту .

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

studopedia.ru

15 . Энзимопатия.

Медицинская энзимология - раздел клинической биохимии, которая занимается изучением роли ферментов в заболеваниях, использования ферментов как лечебных препаратов и для диагностики. Энзимология имеет пять направлений:

  1. Энзимопатология (изучение роли ферментов в развитии патологических процессов); объект изучения - энзимопатии.

  2. Энзимодиагностика (изучение способов диагностики заболевания путём определеия активности ферментов) – в биологических жидкостях, тканях.

  3. Энзимотерапия (исследование ферментов в качестве лекарственных препаратов).

  4. Инженерная энзимология (исследование ферментов в качестве технических и фармацевтических средств, в качестве реагентов) – в пищевой, кожевенной, табачной промышленности.

  5. Лабораторная диагностика (выделение ферментов в малых количествах).

Энзимопатия – заболевание, в основе которого лежат генетические и другие изменения активности ферментов.

По классификации академика Покровской энзимологииделятся на:

1) Наследственные (генетически детерминирована); причины: точечные мутации, хромосомные

абберации (серповидноклеточная анемия).

  1. Алиментарные (связаны с пищевыми факторами); причины: гипо- и авитаминозы, несбалансированное питание, употребление недоброкачественной пищи (красители, консерванты).

  2. Токсические (связана с ингибированием ферментов пестицидами, гербицидами, лекарствами).

По современной классификации энзимопатии делятся на:

  1. первичные (временные, наследственные)

  2. вторичные (приобретённые, алиментарные, токсические)

Причины первичных энзимопатий:

  1. Точечные мутации гена, кодирующего фермент.

2) Наличие ингибитора или отсутствие активатора при синтезе фермента.

3) Генетические дефекты синтеза кофермента.

  1. Нарушение процессинга белка.

  2. Патология или отсутствие матрицы ДНК и РНК.

Причины вторичных энзимопатий:

  1. Нарушение энергообеспечения;

  2. Недостаток аминокислот (белковое голодание);

  3. Отсутствие или недостатки витаминов, нарушение ресорбции витаминов в ЖКТ;

  4. Все причины гиповитаминозов;

  5. Клеточная диструкция разного генеза.

Все инфекционные болезни (вирусные, бактериальные) протекают с растройством ферментных систем, что связано с выделением экзо- и эндотоксинов, блокирующих ряд ферментов. Другой причиной является гипо- и гиперфункция эндокринных желез. Также причиной может быть резкое изменение условий среды, в которой работает фермент (ацидоз или алкалоз).

Примеры энзимопатий:

Гиперурикемия– повышение содержания мочевой кислоты в крови, вызванное недостаточностью аденозинфосфорибозил- и изанозинфосфорибозилтрансфераз.

Доброкачественная желтуха новорождённыхсвязана с понижением активности глюкурон –N– трансферазы. Злокачественная желтуха новорождённых обусловлена резким дефектом данного фермента.

Гемофилия А– дефицит 8-го фактора свёртываемости крови, В – 9-го и С – 10-го фактора свёртываемости.

В основе всех ферментопатий лежит увеличение концентрации субстрата для фермента, активация путей метаболизма, приводящих к образованию токсических веществ, вызывающих вторичные патологические блоки:

E

1S-----X-----p1

А дефицит продукта выражается снижением интенсивности последующих реакций.

Степень проявления энзимопатий:

  1. Бессимптомно, неимеющие ни каких проявлений (фруктоземия).

  2. Слабо выраженные – проявления средней тяжести, лёгкие формы (сахарный диабет, генетические дефекты в-структур гемоглобина, гипоксия).

  3. Ярко выраженные – не совместимые с жизнью (заболевание проявляется с первых дней жизни – болезнь “кленового сиропа”).

Энзимодиагностика.

Энзимодиагностика базируется на идее органоспецифичности и компартментализации ферментов в клетке. При заболевании увеличивается проницаемость мембран и вследствие нарушения градиента концентраций ферментов между внутриклеточной и мышечной средами, ферменты выходят из клетки и попадают в кровь, мочу.

Наилучшим источником диагностических ферментов является сыворотка крови. Активность ферментов в сыворотке прямопропорциональна поражению органа. Нужно отметить, что все антикоагулянты являются ингибиторами плазменых ферментов. Энзимодиагностика имеет 2 направления:

1) Ранняя диагностика. Так при гепатитах активность трансаминаз (АсАТ, АлАТ) повышается гораздо раньше, чем билирубин проникнет в ткани и вызовет желтуху.

2) Дифференциальная диагностика. Так например, заболевания печени делятся на 3 группы. Кроме этого нужно отметить, что АлАТ и АсАТ одинаково представлены в печени и миокарде, поэтому при повреждении и того и другого активность их повышается в два раза. Но при заболевании сердца (инфаркт) преобладает активность АСаТ, а при остром гепатите - активность АЛаТ. В клинике для дифдиагностики используется коэффициент Даритаса:

АсАТ

---------- = 1,5-2 ммоль/л

АлАТ

Для оценки степени тяжести заболевания также определяется активность ферментов. Так, при лёгких формах гепатита сначала повышается активность фермента цитоплазмы гепатоцита дегидрогеназы. При тяжёлых формах - повышается активность митохондриального фермента глуаматдегидрогеназы.

Этим же путём можно дифференцировать гепатит и некроз печени. При гепатите наблюдается высокая активность билирубина и АлАТ, а при некрозе – высокая активность билирубина и низкая АлАТ.

Следует отметить, что при заболеваниях может наблюдаться 3 состояния ферментов:

1) Гипоферментемия (снижение активности в плазме) наблюдается при поражении того органа, в котором синтезируется данный фермент (при гепатите снижается активность холинестераз, синтезируемых в гепатоцитах).

2) Нормоферментемия может сопровождаться дисфункцией ферментов, что характерно для текущих процессов (цирроз печени).

3) Гиперферметемия встречается чаще всего.

Ферменты, которые обнаруживаются в норме в плазме крови, делятся на три группы:

1) Секреторные (они синтезируются в печени и выделяются в плазму крови: ферменты гемостаза, холинэстераза).

2) Индикаторные (клеточные). Одни из них локализованы в цитоплазме (лактатдегидрогеназа), другие – в митохондриях (гуанозиндегидрогеназа), третьи – в лизосомах (кислая фосфатаза). Большая часть индикаторных ферментов в плазме определяется лишь в следовых количествах, и только при поражении каких-либо тканей их активность резко повышается в три раза.

3) Экскреторные (щелочная фосфатаза) синтезируются, главным образом, в печени и выделяются с желчью. При патологических процессах их выделение с желчью нарушается и активность в плазме увеличивается в два раза.

ПРИНЦИПЫ ДИАГНОСТИКИ ЭНЗИМОПАТИЙ.

1) Определение концентрации в биологических жидкостях, тканях субстрата и продуктов тех ферментов, активность которых снижена.

2) Определение активности фермента, который вызывает энзимопатию.

3) Определение концентрации метаболитов.

  1. Клиническая диагностика: симптоматика, внешний вид.

ЭНЗИМОТЕРАПИЯ.

Энзимотерапия– это способ лечения с помощью ферментов. Применяется заместительная терапия при недостаточности ферментов ЖКТ (желудочный сок, продукты поджелудочной железы, стимулирующие выделение соляной кислоты, аллахол - стимулятор липазной активности).

Ферменты применяются для местных аппликаций, ингаляций при гнойных заболеваниях лёгких.

Ферменты РНК-азы, ДНК-азы, гиалуронидазы, эластазы используются для обработки ран, воспалительных очагов, для устранения ожогов, гематом.

Для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы применяется стрептоделаза (ведёт к уменьшению зоны инфаркта миокарда).

В последнее время широко используются иммобилизованные ферменты, то есть фиксированные на чём либо. Такие ферменты обладают повышенной стабильностью, сниженной антигенностью и более длительным действием в организме. В настоящее время открыт новый способ введения иммобилизованных ферментов, при помощи липосом. Липосомы – мелкие частицы эмульгированного жира, содержащие ферменты и окружённые фосфолипидными оболочками. Липосомы – хорошие носители лекарств, не вызывают иммунологических реакций, с их помощью можно вводить ферменты внутрь клетки. С помощью липосом были введены ферменты, растворяющие мельчайшие шарики, необходимые для трансферации эндотелия в месте образования тромба. Предпринимались попытки применения ферментов для лечения злокачественных опухолей (например, для лечения лимфогранулематоза).

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ.

studfiles.net


Смотрите также



Услуги по созданию дизайна; верстка



© JuliettaRose, 2008-2020. При использовании материалов ссылка на источник обязательна.