Типы ингибирования активности ферментов

ОБРАТИМОЕ Ингибиторы могут менять Km, или Vmax, или Km и Vmax при разведении реакционной среды возможно: EJ → Е + J, где J - ингибитор	НЕОБРАТИМОЕ при разведении реакционной среды невозможно: EJ → Е + J
КОНКУРЕНТНОЕ Ингибитор (J) подобен субстрату (S) по структуре. Взаимодействие J с активным центром фермента Е обязательно. Образуется EJ, при повышении [S] происходит вытеснение J из активного центра фермента. Меняется только Km	НЕКОНКУРЕНТНОЕ Ингибитор (J) не сходен с субстратом (S) по структуре. Возможно, но необязательно присоединение J с активным центром фермента. EJS образуется за счет слабых или ковалентных взаимодействий. Происходит уменьшение Vmax, но Km не меняется. ПОЛНОЕ инги-бирование: EJS не распадается с образованием продуктов реакции. ЧАСТИЧНОЕ ингибирование: EJS распадается медленнее, чем ES	БЕСКОНКУРЕНТНОЕИнгибитор (J) не сходен с субстратом (S) по структуре. Ингибитор взаимодействует только с ES-комплексом. EJS образуется за счет слабых или кова-лентных взаимо-действий. J изменяет обе величины: Km и Vmax. ПОЛНОЕ инги-бирование: EJS не распадается с об-разованием продуктов реакции. ЧАСТИЧНОЕ ингибирование: EJS распадается медленнее, чем ES	Ингибитор J может быть разным по структуре. Взаимодействие J с активным центром фермента Е идет в два этапа: E+ J <=> EJ → (E- J) (1) (2) (1) - EJ-комплекс нестабилен; (2) - (E-J) -произошла модификация ингибитора в J* с прочной привязкой ковалентными связями к активному центру. Субстрат присоединиться не может. Это так называемый конкурентный суицидный тип ингибирования. J изменяет обе величины: Km и Vmax.
Пример:	Пример:	Пример:	Пример :
E – ацетилхо-линэстераза; J – лекарственный препарат прозерин	E – ферменты, содержащие в активном центре остатки цистеина; J– ионы тяжелых металлов: Pb²⁺, Hg²⁺, Cu²⁺.	E – щелочная фосфатаза; J – L-фенилаланин.	E – ксантиноксидаза; J - аллопуринол

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ. ЕДИНИЦЫ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ. ЭНЗИМОПАТИИ. МЕДИЦИНСКАЯ ЭНЗИМОЛОГИЯ.

Достижения энзимологии находят все большее применение в медицине, в частности в профилактике, диагностике и лечении болезней. Успешно развивается новое направление энзимологии - медицинская энзимология, которая имеет свои цели и задачи, специфические методологические подходы и методы исследования. Одним из наиболее важных достижений современной медицины является широкое использование ферментов в клинических лабораториях всего мира. Выделяют три основных направления развития медицинской энзимологии: ензимопатология, энзимодиагностика и энзимотерапия.

Область исследований ензимопатологии является теоретической, фундаментальной частью патологии. Она изучает молекулярные основы патологических процессов, причиной которых является нарушение механизмов регуляции активности или синтеза индивидуального фермента или группы ферментов. Благодаря достижениям биохимической генетики установлено, что молекулярной основой врожденных нарушений метаболизма могут быть дефекты ферментов, обусловленные мутациями генов, ответственных за синтез определенных ферментных белков. Для ряда заболеваний установлено, что развитие болезни может быть вызвано наследственной недостаточностью или полным отсутствием синтеза одного единственного фермента в организме больного. Такие болезни называют энзимопатии.

Энзимопатии делятся на:

I. Врожденные нарушения метаболизма простых и сложных углеводов:

гликогенозы: болезнь Гирке (отсутствие глюкозо-6-фосфатазы), болезнь Помпе (отсутствие кислой мальтазы), болезнь Кори и Форбса (отсутствие 1,6-глюкозидазы); мукополисахаридозы (недостаток лизосомальных гидролаз гликозаминогликанов); эссенциальная фруктозурия (недостаток фруктокиназы); непереносимость лактозы (недостаток лактазы), галактоземия.

Так, галактоземия - наследственное заболевание, при котором наблюдается ненормально высокая концентрация галактозы в крови. Болезнь развивается в результате наследственного дефекта синтеза фермента гексозо-1-фосфат-уридилтрансферазы, которая катализирует превращение галактозы в глюкозу, которая легко метаболизируется.

II. Врожденные нарушения метаболизма сфинголипидов: сфинголипидозы: болезнь Нимана-Пика (недостаток сфингомиелиназы), болезнь Фабри (недостаток α-галактозидазы).

ІІІ. Врожденные нарушения метаболизма аминокислот:

фенилкетонурия (недостаток фенилаланингидроксилазы), алкаптонурия (недостаток оксидазы гомогентизиновой кислоты), тирозинемия, гомоцистинурия.

Причиной наследственного заболевания фенилкетонурии, которая сопровождается расстройством психической деятельности, является потеря клетками печени способности синтезировать фермент, который катализирует превращение фенилаланина в тирозин. В результате возникает недостаточность тирозина и целого ряда специфических продуктов, являющихся производными тирозина, а также накапливаются в организме больных фенилпируват и фенилацетат. Концентрация фенилаланина в крови больных также растет существенно (в десятки раз).

IV. Врожденные нарушения метаболизма порфиринов:

порфирии (недостаток уропорфириногенсинтетазы, ферохелатазы и др.).

V. Врожденные нарушения метаболизма пуринов и пиримидинов:

синдром Леша-Нихана (недостаток гипоксантингуанинфос- форибозилтрансферазы); оротацидурия (недостаток бифункционального фермента с оротатфосфорибозилтрансферазной и оротидин-5-монофосфатдекарбоксилазной активностями).

В настоящее время известно около 150 наследственных энзимопатий. В виде наследственной патологии энзимопатии иногда проявляют себя только в определенных физиологических условиях. Последствия дефекта на уровне организма зависят от роли заблокированного пути в обмене веществ, наличия альтернативных путей, уровня остаточной активности фермента, токсичности метаболита, который накапливается в результате блокады метаболического процесса. В отдельных случаях ензимодефект приводит лишь к снижению адаптивных возможностей организма и служит причиной склонности к заболеванию. Ензимопатология успешно решает также проблемы патогенеза соматических болезней. Ведутся работы по выяснению молекулярных основ атеросклероза, злокачественного роста, ревматоидных артритов и т.п. Существование данного направления обусловлено осознанием огромной роли ферментных систем или даже отдельных ферментов, нарушение регуляции активности и синтеза которых может привести к формированию или развитию патологических процессов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ. ВИДЫ И ЕДИНИЦЫ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ

Методы, используемые в современной энзимологии для определения активности ферментов, обязательно учитывают факторы регуляции активности и, как результат, выбираются оптимальные условия: температура, концентрация фермента (определяется объемом объекта исследования), концентрация субстрата (выбирается равной [S] полного насыщения активных центров фермента либо берётся в избытке), рН среды, присутствуют активаторы фермента, исключаются его ингибиторы.

Активность фермента может определяться по:

· скорости уменьшения концентрации субстратов реакции (примеры: определение активностей АлАТ и АсАТ в сыворотке крови) – [-ΔS/Δt];

· скорости образования продуктов реакции (пример: определение активности холинэстеразы сыворотки крови; дополнительно используется индикатор появления продукта реакции в инкубационной среде) - [ΔP/Δt];

· скорости перехода окисленной формы кофермента в восстановленную форму (примеры: определение активности лактатдегидрогеназы и малатдегидрогеназы в сыворотке крови).

В современной энзимологии используются две единицы измерения общей активности ферментов (О.А.):

1. Международная единица активности (МЕ) - количество фермента, необходимое для превращения 1 мкмоля субстрата за 1 минуту в продукт реакции при стандартных условиях измерения.

2. Катал (СИ) - количество фермента необходимое, для превращения 1 моля субстрата за 1 секунду в продукт реакции при стандартных условиях измерения.

Если активность фермента невозможно выразить в выше указанных единицах, используют условные единицы активности (пример: метод Вольгемутта в определении активности амилазы мочи).

При проведении научных исследований активности ферментов в тканях ученому важнее знать удельную активность (У.А.) фермента, которую рассчитывают, предварительно измерив концентрацию белка в исследуемой пробе: [C]=[мг/мл] или [г/л]; затем по формуле: У.А.= О.А./[C].

В литературе по биохимии для некоторых ферментов представлены значения числа оборотов фермента (N) - это количество молекул субстрата, которое превращается одной молекулой фермента за единицу времени. В качестве примера можно привести фермент карбоангидразу, катализирующую реакцию: Н₂СО₃^↔Н₂О+СО₂. Для этого фермента N=36000000/с.

В методах исследования активности ферментов в плазме (сыворотке крови) большей частью единицы активности фермента учитывают объем объекта исследования и время течения реакции. Например, нормальная активность холинэстеразы (ХЭ) сыворотки крови находится в пределах 45-92 µмоль/л_*с. Как понимать эту величину? Это значит, что количество фермента ХЭ, находящегося в 1 литре сыворотки крови здорового человека, способно за 1 секунду при стандартных условиях течения реакции, катализировать образование 45-92 микромоль уксусной кислоты из ацетилхолина (субстрат фермента).

Методы исследования активности ферментов в биологических жидкостях в клинических лабораториях требуют:

· правильного хранения и транспортировки исследуемых образцов жидкости пациентов, что всегда оговаривается в методике эксперимента;

· использования вспомогательных методов исследований таких, как спектрофотометрия, иммуноэлектрофорез, денситометрия и др.

<13 14 151617 18 19 >

Дата добавления: 2017-09-19; просмотров: 956;