11. Биохимические основы энзимотерапии, применение ферментов в энзимотеравии (примеры)

Энзимотерапия – применение ферментов животного, бактериального или растительного происхождения и регуляторов активности ферментов с лечебной целью.

1. Протеолитические ферменты применяются при нарушении пищеварения.

Пример:

1. Экстракты слизистой оболочки желудка, основным действующим веществом которых является пепсин. Их в основном используют для коррекции секреторной дисфункции желудка.

2. Панкреатические энзимы, представленные амилазой, липазой, трипсином и химотрипсином. Их используются для коррекции нарушений процесса пищеварения, а также для регуляции функций поджелудочной железы.

3. Комбинированные ферменты, содержащие панкреатин в комбинации с компонентами желчи, гемицеллюлозой. Их назначают при недостаточной внешнесекреторной функции поджелудочной железы в сочетании с патологией печени, желчевыводящей системы, при нарушении жевательной функции, малоподвижном образе жизни, кратковременных погрешностях в еде.

4. Растительные энзимы, представленные папаином, грибковой амилазой, протеазой, липазой и др. ферментами. Папаин и протеазы гидролизируют белки, грибковая амилаза - углеводы, липаза - жиры.

5. Дисахаридазы.

1. Протеолитические препараты применяют местно, в виде аппликаций или орошений, при первичной обработке ран и ожогов. Гидролизуя белки некротизированных тканей, ферменты способствуют очищению раны, уменьшению воспаления и ускорению заживления.

Пример:

1. Коллагеназа вызывает деструкцию коллагена при этом жизнеспособные мышцы, грануляционная ткань и эпителий остаются интактными. При гнойных ранах коллагеназа способствует быстрому очищению от нежизнеспособных тканей и экссудата, более раннему появлению грануляционной ткани и эпителизации, предупреждает развитие грубых рубцов, способствует сохранению функции суставов.

2. Гиалуронидазы – ферменты, специфическим субстратом которых является гиалуронованная кислота, основа межклеточного матрикса соединительной ткани. Показателями к их применению являются рубцы после ожогов и операций, гематомы, контрактуры суставов и т.д. Лечебный эффект проявляется размягчением рубцов, рассасыванием гематом, появлением подвижности в суставах.

3. Протеолитические ферменты применяют для предотвращения и лечения тромбозов, эмболии, инфаркта миокарда, закупорки сосудов сетчатки глаза.

4. Нуклеазы (ДНК-аза, РНК-аза) используют при лечении некоторых вирусных заболеваний. Фермент разрушает ДНК вируса, не повреждая вместе с тем ДНК клеток макроорганизма.

5. Бактериолитические ферменты. Препарат обладает наибольшей бактерицидной активностью по отношению к грамположительным бактериям: стафилакоккам, стрептококкам, а также менингококкам, гонококкам. Особенность, препарат показывает высокую бактерицидную эффективность вне зависимости от устойчивости бактерий к действию антибиотиков.

Энзимотерапию применяют в случае недостаточности ферментов, либо вместе с другими препаратами.

12. Цикл Кребса - схема реакций, ферменты, коферменты, энергетический баланс одного оборота. Тканевые особенности в детском возрасте, Регуляция.

Цикл Кребса.

ЩУКа "съела" ацетат,

Получается цитрат.

Через cis-аконитат

Будет он - изоцитрат.

Водороды отдав НАД,

Он теряет СО 2.

Этому безмерно рад

Альфа -кето- глутарат.

Окисление грядет:

НАД похитит водород,

В 1 и липоат

С коэнзимом А спешат,

Отбирают СО 2.

А энергия едва

В сукциниле появилась,

Сразу АТФ родилась.

И остался сукцинат.

Вот добрался он до ФАДа -

Водороды тому надо.

Водороды потеряв,

Стал он просто фумарат.

Фумарат воды напился,

Да в малат и превратился.

Тут к малату НАД пришел,

Водороды приобрел.

ЩУКа снова объявилась

И тихонько затаилась

Караулить ацетат...

Ферменты в этой схеме есть.

Коферменты - это НАД, НАДФ, АТФ, ГТФ? Тогда есть.

Схема:

Образовавшиеся молекулы ЩУК реагируют с новой молекулой Ацетил-КоА и цикл повторяется вновь.

Энергетический баланс одного оборота: 3 НАДН₂ + 1 ФАДН₂ (направляются далее в дыхательную цепь окислительного фосфорилирования) + 1 ГТФ (НАДН₂ -> 3 АТФ, ФАДН₂ -> 2 АТФ, ГТФ -> 1 АТФ) = 12 АТФ.

Регуляция ЦТК: 4 регуляторных фермента: цитратсинтазы, изоцитрат ДГ, α-КГ ДГ и СДГ. ЦТК ингибируется в основном НАДН₂ и АТФ, которые являются продуктами ЦТК и цепи окислительного фосфорилирования. Активируют ЦТК в основном НАД⁺ и АДФ.

13. Оксидазный путь использования кислорода в клетке - митохондриальное окислительное фосфорилирование. Состав дыхательных комплексов редокс-цепи, локализация и функции, тканевые особенности в детском возрасте. Регуляция.

Оксидазный путь использования кислорода в клетке:

Протекает в митохондриях, потребляет 90% О₂ и обеспечивает процесс окислительного фосфорилирования.

Окислительное фосфорилирование - синтез АТФ из АДФ и Н₃РО₄ за счет энергии движении электронов по дыхательной цепи.

Оно является основным источником АТФ в аэробных клетках

Окислительное фосфорилирование состоит из процессов окисления и фосфорилирования.

1. Процесс окисления

Процесс окисления происходит при движении электронов по дыхательной цепи от субстратов тканевого дыхания на кислород. Дыхательная цепь окислительного фосфорилирования состоит из 4 белковых комплексов, встроенных во внутреннюю мембрану митохондрий и небольших подвижных молекул убихинона и цитохрома С, которые циркулируют в липидном слое мембраны между белковыми комплексами.

1. Комплекс I – НАДН₂ дегидрогеназный комплекс – самый большой из дыхательных ферментных комплексов, в качестве коферментов содержит ФМН и 5 железосерных (Fe₂S₂ и Fe₄S₄) белков.

2. Комплекс II – СДГ. В качестве коферментов содержит ФАД и железосерный белок.

3. Комплекс III – Комплекс b-c₁ (фермент QH₂ ДГ). Каждый мономер содержит 3 гема, связанных с цитохромами b₅₆₂, b₅₆₆, с₁, и железосерный белок.

4. Комплекс IV – Цитохромоксидазный комплекс. Каждый мономер содержит 2 цитохрома (а и а₃) и 2 атома меди.

5. Коэнзим Q (убихинон). Переносит по 2Н⁺ и 2е^-.

6. Цитохром С. Периферический водорастворимый мембранный белок. Содержит молекулу гема.

Этапы движения е^- по дыхательной цепи

1. 2е^- от НАДН₂, проходят через I комплекс (ФМН→SFe белок) на КоQ, высвобождаемая при этом энергия обеспечивает перекачку Н⁺.

2. КоQ с 2е^- забирает у воды 2Н⁺ из матрикса и превращается в КоQН₂ (восстановление КоQ проходит также с участием комплекса II).

3. КоQН₂ переносит 2е^- на комплекс III, а 2Н⁺ в межмембранное пространство.

4. Цитохром С переносит е^- c III комплекса на IV комплекс.

5. IV комплекс сбрасывает е^- на О₂, высвобождаемая при этом энергия обеспечивает перекачку Н⁺.

Образовавшийся на внутренней мембране митохондрий электрохимический потенциал используется для:

1. фосфорилирования АДФ в АТФ;

2. транспорта веществ через мембрану митохондрий;

3. теплопродукцию.

2. Процесс фосфорилирования

Процесс фосфорилирования осуществляется АТФ-синтетазой (Н⁺-АТФ-аза), которая потребляет 40-45% свободной энергии, выделившейся при окислении. Н⁺-АТФ-аза интегральный белок внутренней мембраны митохондрий, она состоит из 2 белковых комплексов F₀ и F₁.

1. Гидрофобный комплекс F₀ погружён в мембрану и служит основанием, которое фиксирует АТФ-синтазу в мембране. Он состоит из нескольких субъединиц, образующих канал, по которому протоны переносятся в матрикс.

2. Комплекс F₁ выступает в митохондриальный матрикс. Он состоит из 9 субъединиц (3α, 3β, γ, δ, ε). Субъединицы α и β уложены попарно, образуя «головку»; между а- и β-субъединицами располагаются 3 активных центра, в которых происходит синтез АТФ; γ, δ, ε – субъединицы связывают комплекс F₁, с F₀.

АТФ-синтетаза обеспечивает обратимое взаимопревращение энергии электрохимического потенциала и энергии химических связей.

Электрохимический потенциал внутренней мембраны заставляет Н⁺ двигаться из межмебранного пространства по каналу АТФ-синтазы в матрикс митохондрий. При каждом переносе протонов через канал F_o энергия электрохимического потенциала расходуется на поворот стержня, в результате которого циклически изменяется конформация а- и β-субъединиц и все 3 активных центра, образованных парам α- и β-субъединиц, катализируют очередную фазу цикла: 1) связывание АДФ и Н₃РО₄; 2) образование фосфоангидридной связи АТФ; 3) освобождение конечного продукта АТФ.