Эталоны БХ

-59 -

40.Изоферменты катализируют одну и ту же реамию, но обля разной каталитической актив)юстыо, они неодинаково распределены в различных ткандс и клетках й даже среди клеточных органоидов. Кледомтельно, пзоферментный состав клеток предопределяет интенсипность протекания в них определенных реакций, биохимических процессов, т .е . иэоферменты выполняют своеобразную роль регуляторов метаболизма.

- 60 - ФЕЖШТЫ

З а н я т и е 3

1. Эвзимопатология - раздел медицины, изучающий заболевания, связанные с нарушением функционирования ферментов. Соответствующие заболевания зазывают энэимопатиями. Их тшш:

. I . Наследственные ензимопатии. Имеет место врожденная генетичес­ ки обусловленная недостаточная активность фермента или полное выпа­ дение синтеза фермента (например, фенилкетонурия, галактоземия, алимюиурая, вэрушения свертываяия крови, гликогенозы и др .)*

2. Токоические ензимопатии. йэвиваютоя при воздействии на орга­ низм токсинов инфекционных агентов, при передозировке лекарственных препаратов.

** 3. Алиментарные (пищевые) ензимопатии. Возникают при недостаточ­ ны* поступлении в организм витаминов, микроэлементов.

*4, Энэимопагии, связанные с нарушением организации ферментных про­

цессов в клетке (например, вследствие нарушения яровооыабдения тканей)

2. Термином "энэимодиагностика" обозначают определение активнос­ ти ферментов в биологических объектах (крови, моче, желудочном соке, бдоптическом материале и т .д .) с целью постановки диагноза заболева­ ния, а также использование ферментных препаратов в качестве реакти­ вов при проведении различных биохимичеоких анализов.

Энэимодиагностика основана на неравномерном, иногда специфичес­ ком, распределении ферментов (иэоферментов) среди различных органов В'тканей: изменение активности определенного фермента указывает пл патологический очаг в той ткани, которая этим ферменты* особенно бо­ гата, или которая его продуцирует. В сыворотку крови ферменты посту­ пав из клеток органов, а из крови в некотором количестве и в мочу.

Достоинствами энзимодвагностики являются возможность использо­ вания ее на самых рвндих этапах заболевания, а также ее достаточно высокая степень органной специфичности (особенно, если определяются ферментные спектры). Биохимические анализы, проводимые с использова­ нием ферментных реактивов, являются высокоспеецифичнымп.

3 . Дра патологии в сыворотке крови могут наблюдаться следующие изменения в содержании ферментов:

а) Гилерферментемия. Возникает вследствие усиленного поступления фермента в кровь из клеток пораженной ткани.

б) Гйпоферментемия, Наблюдается при нарушении синтеза определен-

Бывает яри нарушении гистогематичеоких барьеров или вследствие уоилон<{ого адаптивного синтеза ферментов.

Иод формантными (изоферментными) спектрами подразумевают груп­ пы ферментов (иэоферментов), которые одновременно определяют у боль­ ных в диагностических целях. Определение ферментных спектров в срав­ нении с отдельными ферментами увеличивает возможности энзимодиагностикм.

4 . При рахите в сыворотке крови увеличивается активнооть фермен­ та щелочной фосфатовы, при поражали поджелудочной железы - амилазы, при инфаркте миокарда - креатинкиназы (изофермент MB), аспартдтамннотрансферэзы, лактатдегидрогенаэы (ЛДГ^), при заболеваниях скелет­ ных мышц - кроатиккинаэы (изофермепт ММ).

5. При раке предстательной железы в сыворотке крови увеличива­ ется активность кислой фосфатазы, при поражении слюнных желез - ами­ лазы, при заболевания печони - аланинаминотрансфераэы, лактатдэгидрогоназы (ДКГ^), орнитиякарбамонлтрансфсразы и д р ., при патологии по­ чек - глицинаыидммотрансфсразы.

6 . Энзимотерапией называют использование в лечебных целях фер­ ментов и лекарственных средств, влияющих на активность ферментов. Для энзимотерапии применяют ферментные препараты, коферменты, актива­ торы и ингибиторы ферментов.

7. Ферментная теория действия лекарственных веществ исходит из того, что лекарственные препараты, поступая в организм, воздействуют на формантный аппарат клеток, следствием чего являются определенные сдвиги в обменных процессах, способствующие выздоровлению. При этом важным является то обстоятельство, что на макроорганизм и на микро­ организмы лекарственные вещества оказывают различное действие в силу присущих им особенностей метаболизма и разной чувствительности. Дей­ ствие лекарственных средств на ферментные системы может выражаться в их активировании или ингибировании.

6 . Механизмы ингибирования ферментов лекарственными вещеотв рааяичны. Это может быть конкурентное ингибирование вследствие струк­ турного сходства лекарственного препарата с субстратом фермента или ингибирование неконкурентное (например, комплексообразоватоли, связы­ вая ионы металлов, лишают ферменты влияния активаторов). Производные

витаминов (их структурные аналоги) препятствуют образованию естест­ венных яофермонтов, сникая активность соответствующих ферментов; этот механизм о успехом используется для подавления метаболизма микробных клеток, например, при применении производных п-амвнобеыэойной кисло­ ты (сульфамиды) или изоникотиновой кислоты (противотуберкулезные пре­ параты). Лекарственные вещества могут ингибировать биосинтез фермен­ тов, вмешиваясь в этот процесс на стадиях транскрипции, процессинга или трансляции, подобным действием обладают антибиотики.

9. Лекарственные вещества могут способствовать усилению кат ческой активности ферментов, оказывая свое дейотвве через различные механизмы. Тек, витамины в качестве лекарственных средств отимулируют образование коферментов, включающихоя в ферментные молекулы. Гото­ вые кофермэнты и микроэлементы также способствуют формированию фер- ментов-сложных белков. Гормоны активируют ферм енты через воздействие на них протеинкиназы, как аллостерические эффекторы или усиливают биосинтез ферментных молекул, влияя на генетический аппарат ядра кле­ ток. Возможны и иные механизмы активирования ферментов, например - при активировании пепсиногена соляной кислотой.

10. Наличие фермента доказывается тем, что, если к иооледуаноыу материалу добавить соответствующий субстрат и создать необходимые ус­ ловия, то произойдет характерная для данного фермента реакция. То ооть присутствие фермента открывается по его действию на субстрат. Само же действие фермента обнаруживают либо по исчезновению субстрата, либо по появленю продуктов реакции.

11. Количественное содержание фермента определяют но количеству израсходованного в реакции субстрата или по количеотву воэшышшс про­ дуктов реакции.

12.Международной единицей активноотн фермента являетоя то его количество, которое катализирует превращение I моля суботрата за I секунду при стандартных условиях протекания реакции (соблюдении опре­ деленных pH среды, температуры, концентрации оуботрата). Называется эта единица "катал" (сокращенно "кат"). Поскольку катал является очень большой величиной, в большинстве случаев каталитическая активность ферментов выражается в мдкрокаталвх (мккат), нанокаталах (якат) и пикокаталах (пкат).

13.Удельная хатаджттчасдая активность фермента прадстамдет собой количество единиц активности (каталов) в расчете на I кг белка. Кон-

--63 -

!:интрация фермс:гга в растворе выражается в единицах активнооти на

Гл растиора.

14.Все ферменты делят на классы но типу катализируемой и реакции: сксыдоредуктазн, тряисфераэы, гидролаэы, лиазы, иэалераэы, лигазы (синтегазы). Ни в один класс не вошла группа ферментов цито­ хромов.

Г5. Систематические наименования ферментов составляются из наз­ вания субстрата (субстратов) реакции, обозначения характера катализи руемой реакции и окончания "-аза". Например: глюкозо-6-фосфат-дегдц- рогоназа, аспартат-^ипотрансфераза и т.д.

16. Каждый фермент имеет свой официальный индекс (шифр), состо­ ящий из 4 цифр. Первая цифра означает номер класса, к которому при­ надлежит фермент, вторая - номер подкласса, а третья - номер подподкласса, в которых фермент находится, наконец, четвертая цифра указы­ вает порядковый номер фермента в подподклассе.

17. Первый класс ферментов - оксидоредуктаэы. Катализируют окис лительио-мосстановительяые реакции, окисляя субстраты путем дегидри­ рования (аэробно или анаэробно), либо путем присоединения кислорода (одного или двух атомов). Все ферменты этого масса являются сложны­ ми белками, коферментами могут быть НАД*, НАДФ+, M i, ФАД, гем, дигидробиоптерин, ион металла. Важнейшие группы ферментов в этом клаосе - дегидрогеназы анаэробные, редуктаэы, дегидрогеназы аэробные (ок сщаэы), монооксигеяаэы, диоксигенаэы. Представители: лактатдегидрогеназа, сукцинатдегидрогеназа, ксантинокоидаза, гддроксиметилглута- РИЛ-КоА-редуктаза, трансгядрогенааа, фенилаланин-4-моноокоигенаэа, гомогентиэат-1,3-диоксигенаэа и т .д .

16. Второй класс ферментов - грансферазы. Катализируют перенос атомных групп и молекулярных остатков о одного вещества на другое, обычно происходит обмен группами, иногда - обмен на атом водорода, возможен и односторонний перенос. Среди ферментов этого класса мно­ гие являются сложными белками, но есть и проотые белки. Коферментами могут быть коэюйм А, ТГФК, диридоксальфосфат, АДФ, УДФ, ЦДФ, 1ДФ, ТДФ, ФАФ, ^-аденозилгомоцистеян, биоцитин, метилкобаламин. Важнейпяе группы ферментов в этом классе - аминотрансферааы, сульфотраноферазы, гликоэилтраноферазы, ацнлтрансфераэы, фосфотрансферазы, переносчики одноуглеродных частиц, переноочики альдегидных или кетонных остатков. Представители: аланянамиаотрансфераза, гексскиназа, фосфорилаза, гли-

-64 -

когеноинтаза, транскетолэза И т.д.

19. Третий класс ферментов - гидролазы. Катализируют разрыв связи с присоединением веды. Дпиолимериэурт сложные биохимические структуры до низкомолокуляржх веществ. Особенно важна их роль в про­ цессах переваривания в желудочно-кишечном тракте, в клетках содержат­ ся главным образом в лизосомах. Большинство фер^?ентов этого класса - простые белки, лишь некоторые содержат ион металла. ВажнеЕЫие группы ферментов в этом классе - эстсразм (карбоксмэстеразы, фосфюостеразы или фосфетазы, сульфоэстеразы), гликоэидазы, пентидглдролазы дли пеп­ тидазы (эндопептидазы и экзопептидазы), амидазы, полифоофвтазы. Пред­ ставители: липаза, глжкозо-6-фэсфотаза, амилаза, пепсин, глутаминаза, АТФаза и т .д .

20. Четвертый класс 'ферментов - лиазы. Катализируют негидролитлчеокие и нсокислите^ные реакции рассада, которые могут сопровождать­ ся замыканием двойной связи и выделением простейших веществ (COg, HgO

а также некоторые обратные реакции синтеза. В последнем случае эти ферменты называются "евнтззами" (в отличие от "синтетаз" - фер­ ментов 6-го класой). Часть ферментов этого класса является простыми белками, другая же часть - сложными. Коферментами могут быть пдридоксальфосфат, ТДФ. Важнейшие группы ферментов в этом классе - декарбок­ силазы, дегдцратазы, гидрятазы, альдолазы, циклазы, различные синтаэы. Црэдставатели: пируватдекарбоксилаэа, аконитатгидратаэа, карбонатдегидратаза, фруктозобисфосфвтальдолаза, цитратсинтаза, аденилатпихлаза, аргининосукцинатлиаза и т.д.

21. Пятый класс ферментов - изомеразы. Катализируют внутримоле­ кулярные превращения: перенос водорода и атомных группировок, измене­ ние их пространственного расположения, перемещение двойных связей и т .п . Большая часть ферментов этого класса является простыми белками, однако среди них есть и сложные белки, в этом случае они в качестве коферментов содержат пиридоксальфосфат, деэоксиаденозилкобаламин.НАД*' Представители: глюкозофосфатизомераза, триоэофосфатиэомераза, УДФ- глюкоза-эпимераза, метилмалонил-КоА-мутаэа и т .д .

22. Шестой класс ферментов - лигаэы или си:петазы. Катализируют реакции синтеза (соединения) субстратов, особенностью этих реакций является необходимость для их протекания источника энергии, в качест­ ве которого обычно выступают нуклеозидтрифоофаты (А1Ф, ГТФ, 1ДФ). Большинство ферментов этого класса - проотые белки, некоторые же со-

30. Ацилтрансфоразы относятся к классу трансфораз. Оки катал зируют переноо ацильных, (кислотных) остатков. Являются ферментамисложными белками, их кофермент - коэнзим А, производное витамина пак­

тотоновой кислоты. ДЙ,

КоА-^Н

31. ^ииотрансферазы (трансаминазы) относятся к классу транофераз. Катализируют перенос аминогруппы с аминокислоты на ^-кетокис- лоту. Являются ферментами-сложными белка?/ш, их кофермент - диридсксальфосфат, производное витамина Bg.

Пиридокоальфосфат

32. Киназы являются фосфотрансфераэами, относятся к класоу трансфораз. Катализируют поренос фоофорнльного остатка. Эти ферменты - сложные белки, их кофермонты - АДФ, ДЦФ (невитаминные коферменты).

зя

33. Пч^козилтрансферазы относятся к классу трансфераз. Катализи­ руют poampm переноса углеводных остатков. Среди них встречаются м

простые белю, и сложные. Кофер-

''^ ментом обычно является УДФ (неви-

fтамикный кофермент).

о"

УДФ

34. Эстеразы относится к классу гидролаз. они катализируют ги лиз сложкозфирннх связей, образованных при участии органической кисло­ ты, фосфорной или серной кислоты, тиосиирта. Эстеразы являются фермой-

- бе -

тами-нростыми белками.

35.Гяикозидазы относятся к классу гцдролаэ. Они катализируют гидролиз ГЛИКОЭЦЦНЫХ. связей в углеводах и их производных. Простые белки, но структура некоторых из них стабилизируется ионом металла.

36.Пептядгидролдзы (пептидазы) относятся к классу гидролаз. Гидролизуют пептидные связи в белках и пептидах. Одни расщепляют свя­ зи внутри молекул суботрата (зцпопелтидазы), другие же - концевые связи (экзопептидазы). Пептидазы - лроотые белки, но некоторые содер­ жат ион металла.

37.Декарбоксилазы кетокислот относятся к классу лиаз. Они ка-

тализируют отщепление из карбоксильной группы кис­ лоты молекулы COg. Это ферменты - сложные белки,

ТПФ (ТДФ) коферментом является ТДФ (производное витамина B^)

38.Гидратазы и дегидратазы относится к классу лиаэ. Дагидратазы катализируют отщепление от субстрата молекулы воды с замыкание?<) двойной связи, а гидратазы - присоединение воды по месту двойной свя­ зи. Данные ферменты являются простыли белками.

39.Альдолаэы относятся к классу лиаз. Катализируют негщролптичсское расщепление молекул суботрата. Являются простыми белками.

40.Карбоксилазы относятся к классу лигаз(сянтетаз). Они катали­ зируют присоединение к субстрату СОд с образованием карбоксильной группы. Эти ферменты - сложные белки, их коферментом является биоци-

тин (производное витамина биотина).

энергии все организмы делят на фототрофные (использующие энергию сол­ нечного излучения) и хеыотрофсые (используют химическую энергию). К фотоаитотрофам относятся все растения, животные же и человек являют­ ся хоыогетеротрофами, т .к . используют энергию, выделяющуюся при рас­ паде пищевых органических веществ, ранее синтезированных другими ор­ ганизмами. Большинство бактерий - таюе хемогетеротрофы, однако среди них встречаются фотоавтотрофы и хемоавтотрофы.

Общее уравнение синтеза органичеокого вещества в раотениях (про­

жания температуры организма и для совершения химической работы (син­ тез органических аоадинений, усложнение химической отруктуры), осмо­ тической работы (транопорт вещеотв через мембраны против градиента концентрации), механичеокой работы (мышечное сокращение), а также для генерирования элвктричеокого тока, а иногда и овета (биолюминесценция).

КоноерваУАи оолнечной энергии пищевые органические вещества образ­ но называют потому, что первично такие органичеокие соединения возни­ кают в основном в раотениях за очет энергии солнечного излучения, ак­ кумулируемой электронами, формирующими межатомные связи в синтезиру­ емых веществах.

Для человека главным источником энергии являются пищевые углево-

- 70 -

дм - они обеспечивают до 56 % всей необходимой ему энергии.

3. Носителями энергии, используемой организмами для жизнедея­ тельности, являются электроны, формирующие связи между атомами в ор­ ганических субстратах. Чтобы использовать эту энергию, необходимо расщепить моАулу субстрата, разорвать межатомные связи, дать возмож­ ность возбужденным электронам высвободить свою избыточную энергию.

Процессы распада органических веществ в организме ведут к осво­ бождению энергии их электронами (потенциальной химической энергии), кроме того при разрушении органических субстратов возникают различные промежуточные продукты, которые могут использоваться в метаболизме разными путями.

4. Биологичоокое окисление это катализируемое ферментами окисле­ ние веществ в клетках, происходящее либо путем дегидрирования оубстратов с переносом отщепленного водорода на вдыхаемый кислород (аэроб­ ное окисление) или на другой акцептор (анаэробное окисление), либо путам присоединения к окисляемлму веществу одного или двух атомов ки­ слорода; иногда омасленяе происходит путем перенооа одних только элек­ тронов. Процессы аэробного окисления протекают в митохондриях (с уча­ стием дыхательной цели), в микросомальной фракции клетки, в микротель­ цах (пероксясомах), реакции же анаэробного окисления имеют место в цитоплазме.

Термином "тканевое дыхание" обозначают поглощение клетками тка­ ней вдыхаемого кислорода, используемого для процессов биологического одеяления.

5. В процоссе окислительного распада веществ в клетках оубстраты подвергаются как окислению (обычю путем дегидрирования, то есть отщепления двух атомов водорода), так и декарбоксилированию - отщеп­ лению COg из карбоксильной группы субстрата. Отщепленный водород (два протона и два электрона) в конце концов соединяется (в цепи транспор­ та электронов) с кислородом с образованием молекулы эндогенной воды.

Вдыхаемый кислород выполняет роль акцептора водорода, отщепляе­ мого от субстратов при их окислительном распаде, кроме того он пополь­ зуется для окисления соединений путем присоединения к их молекулам (одного или двух атомов).

6 . Макроэргичеокдми называют такие связи в молекулах вецеотв, при раэрыве которых освобождается свипе 20-26 кДж/моль (5-6 ккад/моль) энергии (эта граница условна). Вещества, имеющиэ в своей молекуле мак-