Добавил:
kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

2 курс / Биохимия / Лекции_по_общей_биохимии_Для_студентов_медицинских_вузов_Тимин_О

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
23.03.2024
Размер:
85.9 Mб
Скачать

Ферменты

70

 

 

 

 

Э Н З И М О П А Т О Л О Г И И

Энзимопатэнзимопатии( ) лог

– состояния,связпанныетологичизменениеским

 

активностиферментов.Наиболеечавстречаетсяснижениеактнарушениевностик

 

 

а-

ких-либометаболическихпроцессов.

При энзимопатологии клиническоезначениемож т

 

иметьнакоплениесубстратареакцфенилкетонуриикак(при )илинедостатокпродукта

 

 

 

(приальбинизме)илиособеод овременностигликогенозы( ).

 

Похарактерунаруш

е-

ниявыделяют первичные и вторичные энзимопатии.

 

 

Первичные

(нас ледственные)

энзимопатиисвязаныгенетическимдефектом

 

наследственснижениемактив.Например, ымости

фенилкетонурия связанадефектом

 

фенилаланин-4-монооксигеназы,котораяпревращаетфенилаланинтирозин.Врезульт

 

а-

тенаканопливаютсяметаболитыальфенилые,ок зывающиесильланитоксичный

 

подагра связано сдефектомрме

е-

скийэффектсм(Обмен" фенилаланина")Заболевание.

 

н-

товметаболизма пуриоснови ыханий

накоплмочкислотыениемвой

.

 

Кромеуказанных,

примеромпервичныхэнзимопатий

являются галактоземия,нед о-

статочность лактазы и сахаразы, гликогенозы, наследственные гипераммониемии, различные липидозы.

Вторичные (приобретенные)

энзимопатиивозникаюткакс

ледствиезаборгваний

а-

нов,вирусныхинфекцт.п.чтопр, кинарушводсинтезайф илирментаниюусловий

 

 

 

егоработы , например,

гипераммониемия призаболеванияхпечени

,прикоторыхухудшае

т-

сясинтезмочевины

и вкровинакапливаетсяммиак.Другимприме

ромможетслужитьн

е-

достаточность ферментов желудочно-кишечноготракта

при заболеванияхжелудка,по

д-

желудочнойжелезыилижелчногопузыря.

Недостаток витаминов иихкоферментныхформ

 

такжеявляетсяпричинойобфермет. ентопатийных

 

 

 

 

И С П ОФЛЕЬРЗМОЕВНА Н И Е

Т О В

 

ИИИХН ГВИМБ И Т О Р О В

Е Д И Ц И Н Е

 

Использованферментовмедицине

происходитпотремнаправлениям:

o

энзимодиагностика,

 

 

o

энзимотерапия,

 

 

o

использованиеферментовмедицтехнологияхпромышленностнских

 

и.

Такженашлотивно

применение использование ингибиторовферментов

.

 

Э Н З И М О Д И А Г Н О С Т И К А

 

 

Энзимодиагностика – этоисследоактиферментовностиание

 

плазмы крови,мочи,

слюныцельюдиагностикитехилииныхзаболеваний.Примеромможетслужитьфермент

 

 

 

лактатдегидрогеназа,определениеегоактивностиплаз

мекровинеобходимопризабол

е-

ванияхсердца,печени,скелетноймускулатуры.Увеличеактивниеости

 

 

α-амилазы в плаз-

ме кровимоч

е наблюдаетсяпривоспалитпроцподжелудочнойссахльныхислюнных

 

ости лактатдегидрогена-

железах.Инфарктмиокасопрувеличениемовождаетсяактивн

 

зы, креатинкиназы, аспартатаминотрансферазы всывороткекровииз

 

-заразрушения

кардивыхомиоцитовихсодвоержимавнеклеточноепр .странствого

 

 

 

Э Н З И М О Т Е Р А П И Я

Энзимотерапия – этоиспользованиеферментовкач карственныхсре

дств.

Самымираспрострафермепрепаратаминеннымитативнымиявляются

комплексы

ферментов ЖКТ пепсина,химотрипссина,липазы,амдругихлазыФестал( ,П нзинорм

 

biokhimija.ru

Тимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)

71

 

 

 

форте, Мезим форте, Энзистал и т.п.), используемые для заместительной терапии при нарушениях переваривания в желудочно-кишечном тракте.

Тканевой фермент гиалуронидаза используется организмом для обратимого изменения проницаемости межклеточного вещества. Лекарственную форму гиалуронидазы – лидазу – вводят для размягчения рубцов, появления подвижности в суставах, рассасывания гематом.

Цитохром с – фермент, участвующий в процессах тканевого дыхания. Его используют при асфиксии новорожденных, астматических состояниях, сердечной недостаточности, различных видах гепатита и т.п.

Рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза входят в состав глазных капель и используются при вирусных конъюнктивитах. При нанесении на рану они разжижают гной, при ингаляциях уменьшают вязкость слизи, деполимеризуя нуклеиновые кислоты в мокроте.

Трипсин используют при бронхолегочных заболеваниях для разжижения густой и вязкой мокроты.

Урокиназа и стрептокиназа используются для проведения тканевого и системного фибринолиза, восстанавливают проходимость тромбированных кровеносных сосудов.

Фицин используется в фармацевтической промышленности в качестве добавки к зубным пастам для удаления зубного налета.

Коллагеназу применяют для ускорения отторжения некротизированных тканей, для очистки трофических язв.

ИС П О Л Ь З О В А Н И Е Ф Е Р М Е Н Т О В

ВМ Е Д И Ц И Н С К И Х Т Е Х Н О Л О Г И Я Х

А. Специфичность ферментов к определенным субстратам широко используется в настоящее время в лабораторной диагностике.

o многие лабораторные методы основаны на взаимодействии добавляемого извне фермента с определяемым соединением. В результате возникает специфичный продукт реакции, после определения содержания последнего судят о концентрации искомого вещества (глюкозооксидазный, холестеролоксидазный методы),

o иммуноферментные методы, основанные на образовании тройного комплекса фер- мент-антиген-антитело. Определяемое вещество не является субстратом фермента, но является антигеном. Фермент может присоединять этот антиген вблизи от активного центра. Если в среде есть антиген, то при добавлении антител и формировании тройного комплекса активность фермента изменяется. Активность фермента измеряют любым способом.

Б. В промышленности ферменты используются в различных отраслях:

o глюкозооксидаза в сочетании с каталазой применяется для удаления кислорода из сухого молока, кофе, пива, майонезов, лимонных, апельсиновых и виноградных соков, лекарственных препаратов,

И С П О Л Ь З О В А Н И Е И Н Г И Б И Т О Р О В Ф Е Р М Е Н Т О В

Весьма широко используются в настоящее время ингибиторы протеаз (контрикал, гордокс) при панкреатитах – состояниях, когда происходит активирование пищеварительных ферментов в протоках и клетках поджелудочной железы.

Ингибиторы холинэстеразы (физостигмин, прозерин) приводят к накоплению нейромедиатора ацетилхолина в синапсах и используются при миастении, двигательных и чувствительных нарушениях при невритах, радикулитах, психогенной импотенции.

Препараты, содержащие ингибиторы моноаминоксидазы (наком, мадопар), используются при снижении выработки нейромедиаторов катехоламинов в ЦНС и для лечения паркинсонизма. Подавление активности моноаминооксидазы (разрушающей катехоламины) сохраняет нормальную передачу сигналов в нервной системе.

Ферменты

 

 

 

 

 

 

72

 

 

 

 

 

Ингибангиотензинпревращающеготорыфермента

(каптоприл,эналаприл..)

 

используютсякантигиперксредсвызываютрасширениеензивноевопериферических

 

 

 

 

сосудов,уменьшениенагрузмиокард,сн же

 

 

ниеартериальногодавления.

 

 

 

Аллопуринол – ингибиксан,ферментаиноксидазыоркатаболизмапурин.Исп в

 

 

ь-

зуетсядлясниженияобразованиямочевкислотып йдавленразвитгиперурикемиия

 

 

 

 

подагры.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ингибиторы

гидроксиметилглутарил-SКоА-редуктазы

(ловаста флувастатин,

,

аторвастатин)применяюдляснижениясинхолетсяеза

 

стеролаприатероск,заболеверозе

а-

нияхсердечно

-сосудистойсистемы,дислипопротеинемиях.

 

 

 

 

Ингибиторкарбоангидразы

(ацетазоламид)используетсякакмочегонноесредство

 

 

прилеченииглаукомы

 

 

,отеков,эпи,алкалозахепсиигорнойболезни.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К Л А СФСЕИРФМИЕКНА Ц И Я

 

Т О В

 

 

В1961гвМоскве

 

V Международбиохимсоюзпрсовременнуюинческийыйялкла

 

 

с-

сификациюферментов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Всоответствклассификациейэтой всеферментыделятся:

 

 

 

 

o

на классы – потипу катализируемойреакции,

 

 

 

o

каждыйклассподрназделяется

подклассы – поприро

деатакуемойхимической

 

 

группы,

 

 

подподклассы – похарактеруатакуемойсвязиилпоприроде

 

 

o

подкенлаятссыя

 

 

 

акцептора.

 

 

 

 

 

 

 

Выделяют6

классовферментов

:

 

 

 

 

I

класс

Оксидоредуктазы

 

 

 

 

II

класс

Трансферазы

 

 

 

 

III

класс

Гидролазы

 

 

 

 

 

IV

класс

Лиазы

 

 

 

 

 

V

класс

Изомеразы

 

 

 

 

 

VI

класс

Лигазы

 

 

 

 

Каждоферментуприсв

оен

четырехзначный

клас-

 

сификационный номер,включающийподкласс, ,

 

д-

 

подклассипорядковыйномерподподклассе.

 

 

 

Например,

алкогольдегидрогеназа имеетномер

 

 

КФ 1.1.1.1. – этоокси,действуеторедуктазанаОН

-группу

 

донорасНАДвкачествекцепторапервымпорядковым

 

 

 

номеромвсвоеподподклассе;

лактатдегидрогеназа – КФ

 

1.1действует.1на.27,ОН

-группудонорасНАДв

качествеакцепторапорядковымномером

 

27всвоемподподклассе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н О МФЕЕНРКМЛАЕ ТНУТР А

О В

 

1. Тривиальное название – название,сложившеесяисторически.На,пепример

 

син,

трипсин.

Для некоторых ферментовк

названиюсубстратадобавляетсяокончание

"-аза" –

уреаза,амилаза,липаза.

 

 

 

 

2. Систематическое название – согласносовременнойклассификации

. Какпроизво д-

ноесистематическогоназванияумногферимех н овся

 

одилинесколько

рабочих

названий.

 

 

 

 

 

biokhimija.ru

Тимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)

73

 

 

 

I К Л А С С . О К С И Д О Р Е Д У К Т А З Ы

Ферменты катализируют окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе биологического окисления. Класс насчитывает 22 подкласса. Коферментами этого класса являются НАД, НАДФ, ФАД, ФМН, убихинон, глутатион, липоевая кислота.

Примером подклассов могут служить ферменты, действующие на СН-ОН-группу доноров, на СН-СН-группу доноров, на СН-NН2-группу доноров, на гемсодержащие доноры. На подподклассы деление производится в зависимости от акцептора – НАД+ или НАДФ+, дисульфиды, кислород.

Наиболее распространены следующие рабочие названия оксидоредуктаз:

1.Дегидрогеназы – оксидоредуктазы, катализирующие дегидрирование субстрата с использованием в качестве акцептора водорода любых молекул, кроме кислорода.

2.Если перенос водорода от молекулы донора трудно доказуем, то такие оксидоредуктазы называют редуктазами.

3.Оксидазы – оксидоредуктазы, катализирующие окисление субстратов с молекулярным кислородом в качестве акцептора электронов без включения кислорода в молекулу субстрата.

4.Монооксигеназы – оксидоредуктазы, катализирующие внедрение одного атома кислорода в молекулу субстрата с молекулярным кислородом в качестве донора кислорода.

5.Диоксигеназы – оксидоредуктазы, катализирующие внедрение 2 атомов кислорода в молекулу субстрата с молекулярным кислородом в качестве донора кислорода.

6.Пероксидазы – оксидоредуктазы, катализирующие реакции с пероксидом водорода в качестве акцептора электронов.

Систематическое название образуется:

Донор электронов : акцептор электронов – оксидоредуктаза.

Пример 1

 

Характеристика фермента

Систематическое название

Алкоголь:НАД-оксидоредуктаза

Рабочее название

Алкогольдегидрогеназа

Класс

1. Оксидоредуктазы

Кофакторы

Никотинамидадениндинуклеотид. Железо или цинк.

 

Пример 2

 

Характеристика фермента

Систематическое название

Сукцинат:ФАД-оксидоредуктаза

Рабочее название

Сукцинатдегидрогеназа

Класс

1. Оксидоредуктазы

Кофактор

Флавинадениндинуклеотид

Ферменты

74

 

 

Пример 3

 

Характеристика фермента

 

Систематичназваниеское

Фенилаланин.Тетраг:к слдрородбиоптерин

-

оксидоредуктаза

 

 

 

Рабочееназвание

Фенилаланин-4-монооксигеназа

 

Класс

1Оксидоредуктазы.

 

Кофакторы

Тетрагидробиоптерин.Железо.

 

 

 

 

I I К Л А С С . Т Р А Н С Ф Е Р А З Ы

 

 

 

 

Катализируютреакциипе еносаазличныхгрупподного

 

 

субстратадонор()кдр

 

у-

гомуакцептор( ),участвреакцвзауютимопревращениях

 

я различныхвеществ,обезвреж

 

и-

ванияпр чужеродродныхсоеди. ныхений

 

 

Коферменявляютсяами

пиридоксальфосфат,

коэнзимА

, тетрагидрофолиевая кислота,

метилкобаламин.

Классподраз

деляетсяна

9

подклассов.

 

 

 

 

 

 

 

 

В подклассы выделяютсягруппыфермензависимостиов

 

состава переносимой

группы (одноуглеродныефрагменты,

альдикетогруппыгидные

, азотсодержащиегрупп

ы,

фосфорсодержащие).

На подподклассы деленпровизаевоисвидатсятпермости

 

 

е-

носимойгруппы

– метил,карбоксиилиформил,аминогруппы.етил

 

 

 

 

 

Распространенным рабочим названием трансфявляеразт

ся термин киназы. К

 

 

нимотносятферменты,переносящиефосфатнгруппотАТФккакомую

 

 

 

-либо

 

 

субстратумоносахарид( ,белок).

 

 

 

 

 

Систематическоен

азваниеобразуется:

 

 

 

 

 

 

Доноргруппыакцептор: группы

 

– переносимаягруппатрансфераза

.

 

 

Пример 1

 

Характеристика фермента

Систематичназваниеское

АТФ:D

-гексоза-6-фосфотрансфераза

Рабочееназвание

Гексокиназа

Класс

2Трансферазы.

Кофактор

Магний

biokhimija.ru

Тимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)

75

 

 

 

Пример 2

Систематическое название Рабочее название Класс Кофактор

Систематическое название

Рабочее название Класс Кофактор

Характеристика фермента L-Аспартат:2-оксоглутарат-аминотрансфераза Аспартатаминотрансфераза 2. Трансферазы Пиридоксальфосфат

Пример 3

Характеристика фермента 5-метилтетрагидрофолат:L-гомоцистеин S-метилтрансфераза

Метионинсинтаза 2. Трансферазы Кобаламин. Цинк.

I I I К Л А С С . Г И Д Р О Л А З Ы

Гидролазы – ферменты, осуществляющие разрыв внутримолекулярных связей в субстрате путем присоединения элементов Н2О, подразделяются на 13 подклассов. Коферменты отсутствуют. Ввиду сложности многих субстратов у ряда ферментов сохранены тривиальные названия, например, пепсин, трипсин. Исторически названия гидролаз складывались из названия субстрата с окончанием "-аза" – коллагеназа, амилаза, липаза, нуклеаза, ДНК-аза.

Примером подклассов служат группы ферментов, действующие на сложные эфиры, на простые эфиры, на пептиды, на углерод-углеродные связи.

Гидролазы представлены ферментами желудочно-кишечного тракта (пепсин, трипсин, липаза, амилаза и другие) и лизосомальными ферментами. Осуществляют распад макромолекул, образуя легко адсорбируемые мономеры.

Наиболее часто встречаются следующие рабочие названия гидролаз:

1.Эстеразы – гидролиз сложноэфирных связей.

2.Липазы – гидролиз нейтральных жиров.

3.Фосфатазы – отщепление фосфатов от фосфорилированных соединений.

4.Гликозидазы – гидролизуют О- и S-гликозидные связи.

5.Протеазы, пептидазы – гидролиз белков и пептидов.

6.Нуклеазы – гидролиз нуклеиновых кислот.

Вподклассы выделяют группы ферментов, катализирующие гидролиз, например, сложных эфиров, пептидов, углерод-углеродных связей, связей фосфор-азот и т.п. Среди подподклассов выделяют, например, гидролазы карбоновых кислот, гидролазы фосфомоноэфиров.

Ферменты

76

Систематическоен азваниеобразуется:

Гидролизуемыйсубстратотделяемая: группагидролаза.

Пример1

 

Характеристика фермента

Систематичназваниеское

Триацилглицерол:ацилгидролаза

Рабочееназвание

ТАГ-липаза

Класс

3Гидролазы.

 

Пример2

 

Характеристика фермента

Систематичназваниеское

α-D-глюкозид:глюкогидролаза

Рабочееназвание

Мальтаза

Класс

3Гидролазы.

 

Пример 3

 

Характеристика фермента

 

Систематичназваниеское

Ацетилхолин:ацетил

-гидролаза

Рабочееназвание

Ацетилхолин эстераза

Класс

3Гидролазы.

 

 

 

I V К Л А С С . Л И А З Ы

 

 

 

 

Лиазы – ферменты,каталираСзрывирующие

 

-О,С -С, C

-Nидругихсвязей,атакже

 

обратимые реакцииотщепразгрупплнеичныхения

 

гидролитическимпутем.

Выделяют7

 

подклассов.

Этиреакциисопровождаютсяобразованием

 

двойнойсвязи

 

илиприсоединен

и-

емгруппкместудвойнойсвязи.Лиазы

 

являются сложными ферментами. Коферментами

служат пиридоксальфосфат, тиаминдифосфат, участвует магний,

кобальт.

 

Примером

подклассов являются

ферменты,

например,

действующие науглерод

-

углеродныесвязи

 

,углерод -кислородныесвязи,углерод

 

-азотныесвязи.

 

Среди подподклас-

сов выделяюткарбокси

-лиазы,гидро -лиазы.

 

 

 

 

 

biokhimija.ru

Тимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)

77

Систематическое название образуется:

Расщепляемый субстрат : отделяемая группа – лиаза

Пример 1

 

Характеристика фермента

Систематическое название

2-оксокислота:карбокси-лиаза

Рабочее название

Пируватдекарбоксилаза

Класс

4. Лиазы

Кофермент

Тиаминдифосфат

 

Пример 2

 

Характеристика фермента

Систематическое название

Гистидин:карбокси-лиаза

Рабочее название

Гистидин-декарбоксилаза

Класс

4. Лиазы

Кофермент

Пиридоксальфосфат

 

Пример 3

 

Характеристика фермента

Систематическое название

АТФ:дифосфат-лиаза (циклизующая)

Рабочее название

Аденилатциклаза

Класс

4. Лиазы

 

V К Л А С С . И З О М Е Р А З Ы

Изомеразы – ферменты, катализирующие изомерные превращения в пределах одной молекулы. Изомеразы – сложные ферменты. К их коферментам относятся пиридоксальфосфат, дезоксиаденозилкобаламин, глутатион, фосфаты моносахаридов (глюкозо-1,6- дифосфат) и др.

Подклассы выделяют в зависимости от типа реакции. Например, выделяют рацемазы (обратимое превращение L- и D-стереоизомеров) и эпимеразы (превращения D,L-изомеров,

Ферменты

 

 

 

 

 

78

 

 

 

 

 

 

имеющихбодноголеец асинтра

 

 

мметрии,н апример,

α-D-глюкозув

β-D-глюкозу), другие

подклассы – цис-транс-изомеразы,

внутримолекулярныетрансферазы(

мутазы), внутримо-

лекулярные оксидоредуктазы.

Среди подподклассов выдействующляютнааминокие

 

с-

лотыиихпроизводные,науглеводыих

 

 

производные,перемещающиеС=С

-связи.

 

Систематическоен

азваниеобразуется:

 

 

 

Субстрат – [ ] – реакция,

где [ ] – обозначение,отражающеесутьреакции,напр, мер

 

 

"номеризменяемогоатомауглерода",изменениецис"

 

 

 

-транс",изменениекето"

-енол",изм

е-

нение "альдозо -кетозо".

 

Пример1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика фермента

Систематичназваниеское

D-рибулозо-5-фосфат-3-эпимераза

Рабочееназвание

Рибулозофосфат-3-эпимераза

Класс

5Изомеразы.

 

Пример 2

 

Характеристика фермента

Систематичназваниеское

D-глицеральдегид-3-фосфат-альдозо-кетозо-изомераза

Рабочееназвание

Триозофосфат-изомераза

Класс

5Изомеразы.

 

Пример 3

 

Характеристика фермента

Систематичназваниеское

α-D-глюкозо-1,6-фосфомутаза

Рабочееназвание

Фосфоглюкомутаза

Класс

5Изомеразы.

 

 

 

 

V I К Л А С С . Л И Г А З Ы

 

 

 

Лигазысинтетазы( )

ферменты,катализиприсоедругкдругующиевухинение

 

 

 

 

 

молекул сиспользованием

энергии высокоэнсвязейргетических

АТФ (илидругихмакр

о-

эргов)Лигазы.

 

– сложныеферменты.Онисодержат

 

 

нуклеотидные (УТФ)

, биотиновые (в и-

таминН),

фолиевые коферменты.

Выделяютподклассов6 .

 

 

 

 

 

Примером подклассов служатгруппыферментов

 

повидуобразуемойсвязи:углерод

 

-

кислород,углерод

 

-сера,углерод

-азот,углерод

-углерод.

Среди

подподклассов

выделяют

ферменты,

 

синтезирующиесоединения

 

ипакислота

-тиол,амиды.

 

 

 

biokhimija.ru

Тимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)

79

а. Систематическое название образуется:

Субстрат 1 : субстрат 2 – лигаза

Пример 1

 

Характеристика фермента

Систематическое название

L-глутамат:аммиак-лигаза

Рабочее название

Глутаминсинтетаза

Класс

6. Лигазы

 

Пример 2

 

Характеристика фермента

Систематическое название

Пируват:карбокси-лигаза (АДФ-образующая)

Рабочее название

Пируваткарбоксилаза

Кофакторы

Биотин. Магний. Цинк.

 

Пример 3

 

Характеристика фермента

Систематическое название

Сукцинат:КоА-лигаза

Рабочее название

Сукцинил-КоА-синтетаза

 

Сукцинат-тиокиназа

Класс

6. Лигазы