- •7.1. Общая характеристика
- •7.2. Иммобилизованные ферменты
- •7.3.1. Ферменты в клинической диагностике
- •7.3.2. Молекулярные основы энзимопатий
- •4. Применение ферментов в фармацевтическом анализе
- •7.5. Применение ферментов в производственных процессах
- •Малые органические молекулы:
- •28.3.1. Репарация депуринизированной днк
- •20.1 .1 . Обходные реакции глюконеогенеза
- •21.2. Биологические функции липидов
- •21.3. Классификация липидов
- •2.6.1. Химический синтез пептидов
- •2.6.2. Ферментативный синтез пептидов
- •2.6.3. Природные пептиды
- •4.3.1. Хроматографические методы, применяемые на стадии концентрированна
- •4.3.2. Хроматографические методы, применяемые на стадии тонкой очистки
- •4.3.3. Гель-фильтрация
- •1. Четвертичная структура белков
- •23.5.4. Биосинтез стероидов
- •Ионизация -
- •1. Денатурация белков
- •8.1. Общая характеристика
- •8.1.1. Классификация витаминов
- •22.5.1. Пассивный транспорт
- •22.5.2. Активный транспорт
- •1 2.5.3. Виды переноса веществ через мембрану
- •22.5.4. Экзоцитоз и эндоцитоз
- •3.3.1. Каталитические белки
- •3.3.2. Транспортные белки
- •3.3.3. Регуляторные белки
- •3.3.4. Защитные белки
- •3.3.5. Сократительные белки
- •3.3.6. Структурные белки
- •3.3.7. Рецепторные белки
- •3.3.8. Запасные и питательные белки
- •3.3.9. Токсические белки
- •5.4. Строение ферментов
- •5.5. Активные центры ферментов
- •2. Общая характеристика
- •6.4. Ингибиторы ферментов
- •6.4.1. Обратимые ингибиторы
- •6.5. Активаторы ферментов
- •6.4.1. Обратимые ингибиторы
- •25.3.2.Транспортбилирубина кровью
- •25.3.4. Секреция билирубина в кишечник
- •32.3.1. Метаболические реакции первой фазы биотрансформации
- •11.2.2. Рецепторы
- •11.2.3. Классификация гормонов
- •11.2.4. Биологические свойства гормонов
- •11.2.5. Механизмы действия гормонов
7.3.1. Ферменты в клинической диагностике
Об эффективности и надежности диагностики с использованием ферментативных тестов можно судить по их чувствительности и специфичности. Чувствительность теста определяется достоверным отличием ферментативной активности в норме и при заболевании. Специфичность ферментативного анализа считается хорошей, если достоверное изменение ферментативной активности имеет место только при одном патологическом процессе.
Чаще всего в качестве диагностических и прогностических тестов применяют ферменты, циркулирующие в плазме крови. Ферменты, воздействующие на соответствующие субстраты и выполняющие специфические физиологические функции, называются функциональными ферментами. Кроме того, в кровь могут попадать внутриклеточные ферменты, что указывает на деструкцию тканей и клеток в результате какого-либо патологического процесса. Анализ таких ферментов наиболее важен для лабораторной диагностики, так как их появление в крови не только указывает на наличие патологического процесса, но и дает возможность определять орган, подверженный деструкции. Например, имеется три молекулярных формы альдолазы, локализованных в различных органах животного организма: А-форма — в мышцах, В-форма — в печени и С-форма — в ткани мозга. Появление в крови избыточного количества той или иной формы альдолазы дает возможность идентифицировать больной орган и определять степень деструкции его клеток.
Появление в крови большого количества а-амилазы или липазы свидетельствует о наличии острого панкреатита, а лактатдегидрогеназы — инфаркта миокарда. Увеличение в сыворотке крови активности кислой фосфатазы однозначно указывает на наличие рака предстательной железы, а повышенное содержание церулоплазмина связано с наследственной патологией — гепато-лентикулярной дегенерацией.
Специфичность ферментативных тестов можно значительно повысить, проводя анализ не общей ферментативной активности, а отдельных молекулярных форм или изоэнзимов. Для этого применяют такие методики, как электрофорез, ионообменную или гель-распределительную хроматографию, изоэлектри-ческое фокусирование. Еще одним методом анализа изоферментов может служить использование специфических к изоферменту антител. Этот метод обладает высокой чувствительностью и может быть легко автоматизирован. В последние годы получила распространение диагностика наследственных заболеваний при помощи рекомбинантных ДНК и метода полимеразной цепной реакции. В этой технологии большую роль играют ферменты рестриктазы.
7.3.2. Молекулярные основы энзимопатий
Ферменты имеют белковую природу, и их синтез находится под генетическим контролем. Если патологический процесс обусловлен временным дефицитом соответствующего фермента, то показана заместительная энзимотера-
пия. Однако нередки случаи, когда дефицит или полное отсутствие ферме» связано с генетическими мутациями, вызывающими наследственные болез
Известны многочисленные случаи наследуемых нарушений синтеза ка, приводящих к тяжелым патологическим состояниям. Например, час ное подавление синтеза а- или р-цепей гемоглобина приводит к развитию молитических анемий или талассемий. В некоторых странах широко распг странена р-талассемия, связанная с наличием дефектных генов, кодирую! синтез р-цепей гемоглобина. Мутации генов, кодирующих синтез а-цег приводят к тяжелым последствиям уже на уровне внутриутробного разв* плода.
Наследственные болезни чаще всего связаны с недостатком одного нескольких ферментов в результате подавления их синтеза. Это приводит к 1 рушениям тех или иных обменных процессов и, как следствие, развитию личных заболеваний. Из-за отсутствия какого-либо фермента определенна-1 звенья метаболических путей, состоящих из последовательно протекают реакций, оказываются блокированными. При этом метаболиты, образованные до дефектного звена, накапливаются в патологических количествах, а метаболиты, синтез которых связан с последующими этапами, не образуются вовсе Это вызывает развитие физиологически не обоснованных биохимических акций, затрагивающих многие жизненно важные функции живого организма. Рассмотрим отдельные примеры.
Нарушение углеводного обмена. В результате дефицита фосфофруктокя-назы происходит снижение скорости гликолиза в мышцах и патологичес- -е отложение гликогена. Гликолиз подавлен также в эритроцитах, что мо/+г-быть причиной их хронического гемолиза.
Энзимопатия гексокиназы является причиной гемолитической анемии результате преждевременного распада эритроцитов.
Галактоземия представляет собой врожденное нарушение углеводного обмена, связанное с дефицитом или полным отсутствием фермента, превращающего галактозу в глюкозу. В детском возрасте галактоза является весьма существенным компонентом питания, являясь составной частью лактозы — основного углевода молока. Галактоза в организме превращается в глюкозу-1 -фосфат следующим образом: Превращение галактозо-1-фосфата в глюкозо-1-фосфат происходит при помощи фермента галактозо-1-уридилтрансферазы. Именно этот фермент отсутствует при врожденной галактоземии.
Нарушения обмена аминокислот. Фенилкетонурия является одним из ^лее распространенных заболеваний обмена фенилаланина и связана с :твием в организме фермента фенилаланин-4-гидроксилазы, которая ка-ирует превращение фенилаланина в тирозин. В организме при этом ивается большое количество фенилаланина, вызывающее ряд вторичных омических реакций. Так, взаимодействие фенилаланина с пируватом )дит к образованию фенилпировиноградной кислоты, которая в больших 1ествах выводится с мочой. (Это и послужило основанием для названия 41 патологии.) Фенилаланин или его производные поражают ткани моз-о приводит к умственной отсталости — олигофрении.