Ензимните инхибитори са обратими и необратими. б

Оренбург – 2010г

1.1 Обратимо инхибиране

1.1.2 Неконкурентно инхибиране

1.1.3 Неконкурентно инхибиране

1.2 Необратимо инхибиране

1.3 Алостерично инхибиране

2. Нов тип инхибиране на ензимната активност

3. Използване на ензимни инхибитори

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Списък на използваната литература

1. Ензимни инхибитори. Видове инхибиране на ензимната активност

Известно е, че ензимната активност може да бъде намалена сравнително лесно чрез различни влияния. Това намаляване на скоростта на ензимните реакции обикновено се нарича инхибиране на активността или инхибиране на ензимите.

Фиг. 1. Схема на активиране и инхибиране на действието на ензима (според Ю. Б. Филипович): а. – алостеричен център на ензима; К - каталитичен център; c - център на субстрата

Ензимите са протеини; съответно тяхната активност може да бъде намалена или напълно елиминирана чрез ефекти, водещи до денатурация на протеини (нагряване, действие на концентрирани киселини, основи, соли на тежки метали и др.) Това е неспецифично потискане на ензимната активност, което е важен при изучаването на ензимните реакции, не представлява особен интерес за изучаване на техния механизъм. Много по-важно е изследването на инхибирането с помощта на вещества, които специфично и обикновено в малки количества взаимодействат с ензимите - ензимни инхибитори. Дешифрирането на механизмите на много биологични процеси, като гликолизата, цикъла на Кребс и други, стана възможно само в резултат на използването на специфични инхибитори на различни ензими (N.E. Kucherenko, Yu.D. Babenyuk et al., 1988).

Някои ензимни инхибитори са ефективни лекарствени вещества за животинския и човешкия организъм, други са смъртоносни отрови (V.P. Komov, V.N. Shvedova, 2004).

Инхибиторите взаимодействат с активните центрове на ензимната молекула, инактивирайки функционалните групи на протеините. Те могат да взаимодействат с метали, които са част от ензимни молекули и ензимно-субстратни комплекси, като ги инактивират. Високите концентрации на инхибитори разрушават кватернерните, третичните и вторичните структури на ензимната молекула, причинявайки нейната денатурация (A.I. Kononsky, 1992).

Наскоро бяха открити антиензими (антиензими или антизими), които са протеини, които действат като ензимни инхибитори. Такива вещества включват, например, инхибитор на трипсин, открит в соевите зърна, и серумен антитрипсин. Антиензимът орнитин декарбоксилаза наскоро беше открит в животински черен дроб. Антизимите най-вероятно образуват трудни за дисоцииране комплекси със съответните ензими, като ги изключват от химични реакции. Понякога инхибиторът е интегрален компонент на ензимен прекурсор или е част от сложни ензимни комплекси. Въпреки това, все още не е изяснено дали такива антиензими са истински инхибитори или регулаторни субединици.

Ако инхибиторът причинява устойчиви промени в пространствената третична структура на ензимната молекула или модификация на функционалните групи на ензима, тогава този тип инхибиране се нарича необратимо. По-често обаче възниква обратимо инхибиране, което може да се определи количествено с помощта на уравнението на Михаелис-Ментен. Обратимото инхибиране от своя страна се разделя на конкурентно и неконкурентно

На практика много инхибитори не проявяват свойствата, характерни за чисто конкурентно или чисто неконкурентно инхибиране. Друг начин за класифициране на инхибиторите се основава на естеството на тяхното място на свързване. Някои от тях се свързват с ензима на същото място като субстрата (в каталитичния център), докато други се свързват на значително разстояние от активния център (в алостеричния център) (R. Murray, D. Grenner et al., 1993).

1.1 Обратимо инхибиране

Има три вида обратимо ензимно инхибиране: конкурентно, неконкурентно и неконкурентно, в зависимост от това дали инхибирането на ензимната реакция може или не може да бъде преодоляно чрез увеличаване на концентрацията на субстрата.

1.1.1 Конкурентно инхибиране

Конкурентен инхибитор се конкурира със субстрат за свързване към активното място, но за разлика от субстрата, ензимно свързан конкурентен инхибитор не претърпява ензимно превръщане. Страхотното при конкурентното инхибиране е, че то може да бъде елиминирано или намалено просто чрез увеличаване на концентрацията на субстрата. Например, ако при дадени концентрации на субстрат и конкурентен инхибитор, ензимната активност се инхибира с 50%, тогава можем да намалим степента на инхибиране чрез увеличаване на концентрацията на субстрата.

В своята триизмерна структура конкурентните инхибитори обикновено приличат на субстрата на даден ензим. Благодарение на това сходство конкурентният инхибитор успява да „измами“ ензима и да се свърже с него. Конкурентното инхибиране може да се изследва количествено въз основа на теорията на Михаелис-Ментен. Конкурентен инхибитор I просто обратимо се свързва с ензим Е, образувайки комплекс с него

Конкурентното инхибиране може най-лесно да се разпознае експериментално чрез определяне на ефекта на концентрацията на инхибитора върху зависимостта на началната скорост на реакция от концентрацията на субстрата. За изясняване на въпроса какъв тип - конкурентно или неконкурентно - възниква обратимо инхибиране на ензима, се използва методът на двойните реципрочни стойности. От графики, изградени в двойни обратни координати, също е възможно да се определи стойността на константата на дисоциация на ензимния инхибиторен комплекс (виж Фиг. 1) (A. Leninger, 1985)

Конкурентното инхибиране може да бъде причинено от вещества, които имат структура, подобна на тази на субстрата, но малко по-различна от структурата на истинския субстрат. Това инхибиране се основава на свързването на инхибитора към субстрат-свързващия (активен) сайт (виж Фиг. 2).

Ориз. 2. Общ принцип на конкурентното инхибиране (схема според V.L. Kretovich). Е - ензим; S - субстрат; P 1 и P 2 - реакционни продукти; I - инхибитор.

Пример е ефектът на малонова киселина върху реакция, която се катализира от сукцинат дехидрогеназа и е свързана с превръщането на янтарната киселина във фумарова киселина. Добавянето на малонова киселина към реакционната смес намалява или напълно спира ензимната реакция, тъй като тя е конкурентен инхибитор на сукцинат дехидрогеназата. Сходството на малоновата киселина с янтарната киселина е достатъчно за образуване на комплекс с ензима, но разлагането на този комплекс не настъпва. Когато концентрацията на янтарна киселина се увеличи, тя измества малоновата киселина от комплекса, в резултат на което се възстановява активността на сукцинат дехидрогеназата.

Ориз. 3. Конкурентно инхибиране на реакцията на превръщане на янтарна киселина във фумарова киселина под въздействието на малонова киселина.

Структурите на субстрата (сукцинат) и инхибитора (малонат) все още са малко по-различни. Следователно те се конкурират за свързване с активния център и степента на инхибиране ще се определя от съотношението на концентрациите на малонат и сукцинат, а не от абсолютната концентрация на инхибитора. По този начин инхибиторът може обратимо да се свърже с ензима, образувайки комплекс ензим-инхибитор. Този тип инхибиране понякога се нарича инхибиране на метаболитен антагонизъм (виж Фиг. 3).

В общ вид реакцията между инхибитор и ензим може да бъде представена със следното уравнение:

Полученият комплекс, наречен ензимно-инхибиторен комплекс EI, за разлика от ензимно-субстратния комплекс ES, не се разлага до образуване на реакционни продукти.

Много лекарства конкурентно инхибират човешките и животинските ензими. Например, сулфонамидни лекарства се използват за лечение на някои инфекциозни заболявания, причинени от бактерии. Оказа се, че тези лекарства са структурно подобни на пара-аминобензоената киселина, която бактериалната клетка използва, за да синтезира фолиева киселина, която е неразделна част от бактериалните ензими. Поради това структурно сходство, сулфонамидът блокира действието на ензима, като измества пара-аминобензоената киселина от комплекса с ензима, който синтезира фолиева киселина, което води до инхибиране на бактериалния растеж.

Пептидогликановата структура на бактериалната клетъчна стена включва D-аланин, който отсъства в тялото на животните и хората. За да синтезират клетъчната стена, бактериите използват ензима аланин рацемаза, за да превърнат животинския L-аланин в D форма. Аланин рацемазата е характерна за бактериите и не се среща при бозайниците. Следователно, той представлява добра цел за лекарствено инхибиране. Заместването на един от протоните на метиловата група с флуор произвежда флуороаланин, към който се свързва аланин рацемазата, което води до неговото инхибиране.

2. Хетеротрофни и автотрофни организми: разлики в храненето и източниците на енергия. Катаболизъм и анаболизъм.
3. Мултимолекулни системи (метаболитни вериги, мембранни процеси, системи за биополимерен синтез, молекулярни регулаторни системи) като основни обекти на биохимичните изследвания.
4. Нива на структурна организация на живите същества. Биохимията като молекулярно ниво на изучаване на жизнените явления. Биохимия и медицина (медицинска биохимия).
5. Основни раздели и направления в биохимията: биоорганична химия, динамична и функционална биохимия, молекулярна биология.
6. История на изследването на протеините. Представа за протеините като най-важен клас органични вещества и структурен и функционален компонент на човешкото тяло.
7. Аминокиселини, които изграждат протеините, тяхната структура и свойства. Пептидна връзка. Първична структура на протеините.
8. Зависимост на биологичните свойства на белтъците от първичната структура. Видова специфика на първичната структура на протеините (инсулини от различни животни).
9. Конформация на пептидните вериги в белтъците (вторични и третични структури). Слаби вътрешномолекулни взаимодействия в пептидната верига; дисулфидни връзки.
11. Домейн структура и нейната роля във функционирането на протеините. Отрови и лекарства като протеинови инхибитори.
12. Кватернерна структура на белтъците. Характеристики на структурата и функционирането на олигомерни протеини на примера на хем-съдържащ протеин - хемоглобин.
13. Лабилност на пространствената структура на белтъците и тяхната денатурация. Фактори, предизвикващи денатурация.
14. Шапероните са клас протеини, които предпазват други протеини от денатурация в клетъчни условия и улесняват образуването на тяхната естествена конформация.
15. Разнообразие от протеини. Глобуларни и фибриларни протеини, прости и сложни. Класификация на протеините според техните биологични функции и семейства: (серинови протеази, имуноглобулини).
17. Физико-химични свойства на белтъците. Молекулно тегло, размер и форма, разтворимост, йонизация, хидратация
18. Методи за изолиране на индивидуални протеини: утаяване със соли и органични разтворители, гел филтрация, електрофореза, йонообменна и афинитетна хроматография.
19. Методи за количествено определяне на протеини. Индивидуални характеристики на протеиновия състав на органите. Промени в протеиновия състав на органите по време на онтогенезата и заболяванията.
21. Класификация и номенклатура на ензимите. Изоензими. Единици за измерване на ензимна активност и количество.
22. Ензимни кофактори: метални йони и коензими. Коензимни функции на витамини (например витамини B6, pp, B2).
23.Ензимни инхибитори. Обратимо и необратимо инхибиране. Конкурентно инхибиране. Лекарства като ензимни инхибитори.
25. Регулиране на ензимната активност чрез фосфорилиране и дефосфорилиране. Участие на ензимите в провеждането на хормонални сигнали.
26. Разлики в ензимния състав на органите и тъканите. Органоспецифични ензими. Промени в ензимите по време на развитието.
27. Промени в ензимната активност при заболявания. Наследствени ензимопатии. Произходът на кръвните ензими и значението на тяхното определяне при заболявания.
29. Метаболизъм: хранене, метаболизъм и отделяне на метаболитни продукти. Органични и минерални хранителни компоненти. Основни и второстепенни компоненти.
30. Основни хранителни вещества: въглехидрати, мазнини, протеини, дневна нужда, храносмилане; частична взаимозаменяемост при хранене.
31. Основни компоненти на основните хранителни вещества. Есенциални аминокиселини; хранителна стойност на различни хранителни протеини. Линоловата киселина е есенциална мастна киселина.
32. История на откриването и изследването на витамините. Класификация на витамините. Функции на витамините.
34. Минерални вещества на храната. Регионални патологии, свързани с недостиг на микроелементи в храната и водата.
35. Понятие за метаболизъм и метаболитни пътища. Ензими и метаболизъм. Концепцията за метаболитна регулация. Основни крайни продукти на човешкия метаболизъм
36. Изследване на цели организми, органи, тъканни участъци, хомогенати, субклетъчни структури и на молекулярно ниво
37.Ендергонични и екзергонични реакции в живата клетка. Макроергични съединения. Примери.
39. Окислително фосфорилиране, p/o съотношение. Структурата на митохондриите и структурната организация на дихателната верига. Трансмембранен електрохимичен потенциал.
40.Регулация на електротранспортната верига (дихателен контрол). Дисоциация на тъканното дишане и окислително фосфорилиране. Терморегулаторна функция на тъканното дишане
42. Образуване на токсични форми на кислород, механизмът на тяхното увреждащо действие върху клетките. Механизми за елиминиране на токсичните форми на кислорода.
43. Катаболизъм на основните хранителни вещества - въглехидрати, мазнини, протеини. Концепцията за специфични пътища на катаболизъм и общи пътища на катаболизъм.
44. Окислително декарбоксилиране на пирогроздена киселина. Последователност на реакциите. Структура на пируват декарбоксилазния комплекс.
45. Цикъл на лимонената киселина: последователност от реакции и характеристики на ензимите. Връзка между общите катаболитни пътища и веригата за пренос на електрони и протони.
46. Механизми за регулиране на цитратния цикъл. Анаболни функции на цикъла на лимонената киселина. Реакции, които допълват цитратния цикъл
47. Основни въглехидрати на животните, тяхното съдържание в тъканите, биологична роля. Основни въглехидрати в храната. Смилане на въглехидрати
49. Аеробното разграждане е основният път на глюкозния катаболизъм при хора и други аеробни организми. Последователност от реакции, водещи до образуване на пируват (аеробна гликолиза).
50.Разпределение и физиологично значение на аеробното разграждане на глюкозата. Използването на глюкоза за синтеза на мазнини в черния дроб и мастната тъкан.
52. Биосинтеза на глюкоза (глюконеогенеза) от аминокиселини, глицерол и млечна киселина. Връзката между гликолизата в мускулите и глюконеогенезата в черния дроб (цикъл на Кори).
54. Свойства и разпределение на гликогена като резервен полизахарид. Биосинтеза на гликоген. Мобилизиране на гликоген.
55. Характеристики на метаболизма на глюкозата в различни органи и клетки: червени кръвни клетки, мозък, мускули, мастна тъкан, черен дроб.
56. Представа за структурата и функциите на въглехидратната част на гликолипидите и гликопротеините. Сиалови киселини
57. Наследствени нарушения на метаболизма на монозахаридите и дизахаридите: галактоземия, непоносимост към фруктоза и дизахариди. Гликогенози и агликогенози
Глицералдехид-3-фосфат
58. Най-важните липиди на човешките тъкани. Резервни липиди (мазнини) и мембранни липиди (комплексни липиди). Мастни киселини в липидите на човешката тъкан.
Състав на мастни киселини в човешката подкожна мастна тъкан
59. Основни хранителни фактори от липиден характер. Есенциални мастни киселини: ω-3- и ω-6-киселини като прекурсори за синтеза на ейкозаноиди.
60. Биосинтеза на мастни киселини, регулация на метаболизма на мастни киселини
61. Химия на реакциите на β-окисление на мастни киселини, енергийно резюме.
6Z Хранителни мазнини и тяхното усвояване. Усвояване на продукти от храносмилането. Нарушения на храносмилането и абсорбцията. Ресинтез на триацилглицероли в чревната стена.
64. Образуване на хиломикрони и транспорт на мазнини. Ролята на апопротеините в състава на хиломикроните. Липопротеинова липаза.
65.Биосинтеза на мазнини в черния дроб от въглехидрати. Структура и състав на транспортните липопротеини в кръвта.
66. Отлагане и мобилизиране на мазнини в мастната тъкан. Регулиране на синтеза и мобилизирането на мазнини. Ролята на инсулина, глюкагона и адреналина.
67. Основни фосфолипиди и гликолипиди на човешките тъкани (глицерофосфолипиди, сфингофосфолипиди, гликоглицеролипиди, гликосфиголипиди). Представа за биосинтезата и катаболизма на тези съединения.
68. Нарушение на метаболизма на неутралните мазнини (затлъстяване), фосфолипидите и гликолипидите. Сфинголипидози
Сфинголипиди, метаболизъм: сфинголипидозни заболявания, табл
69. Структура и биологични функции на ейкозаноидите. Биосинтеза на простагландини и левкотриени.
70. Холестеролът като предшественик на редица други стероиди. Концепция за биосинтеза на холестерол. Напишете хода на реакциите преди образуването на мевалонова киселина. Ролята на хидроксиметилглутарил-КоА редуктазата.
71. Синтез на жлъчни киселини от холестерол. Конюгиране на жлъчни киселини, първични и вторични жлъчни киселини. Премахване на жлъчни киселини и холестерол от тялото.
72. LDL и HDL - транспорт, форми на холестерола в кръвта, роля в метаболизма на холестерола. Хиперхолестеролемия. Биохимични основи за развитие на атеросклероза.
73. Механизмът на жлъчнокаменната болест (холестеролни камъни). Използването на хенодезокеихолова киселина за лечение на холелитиаза.
75. Смилане на протеини. Протеинази - пепсин, трипсин, химотрипсин; проензими на протеиназите и механизми на превръщането им в ензими. Субстратна специфичност на протеиназите. Екзопептидази и ендопептидази.
76. Диагностична стойност на биохимичния анализ на стомашен и дуоденален сок. Дайте кратка характеристика на състава на тези сокове.
77. Панкреатични протеинази и панкреатит. Използването на протеиназни инхибитори за лечение на панкреатит.
78. Трансаминиране: аминотрансферази; коензимна функция на витамин B6. Специфика на аминотрансферазите.
80. Окислително дезаминиране на аминокиселини; глутамат дехидрогеназа. Индиректно дезаминиране на аминокиселини. Биологично значение.
82. Бъбречна глутаминаза; образуване и отделяне на амониеви соли. Активиране на бъбречната глутаминаза по време на ацидоза.
83. Биосинтеза на урея. Връзка между орнитиновия цикъл и TCA цикъла. Произход на азотните атоми на уреята. Нарушения в синтеза и екскрецията на урея. Хиперамонемия.
84. Метаболизъм на безазотния остатък на аминокиселините. Гликогенни и кетогенни аминокиселини. Синтез на глюкоза от аминокиселини. Синтез на аминокиселини от глюкоза.
85. Трансметилиране. Метионин и s-аденозилметионин. Синтез на креатин, адреналин и фосфатидилхолини
86. ДНК метилиране. Концепция за метилиране на чужди и лекарствени съединения.
88. Антивитамини с фолиева киселина. Механизмът на действие на сулфонамидните лекарства.
89. Обмяна на фенилаланин и тирозин. фенилкетонурия; биохимичен дефект, проява на заболяването, методи за профилактика, диагностика и лечение.
90. Алкаптонурия и албинизъм: биохимични дефекти, при които се развиват. Нарушен синтез на допамин, паркинсонизъм.
91. Декарбоксилиране на аминокиселини. Структура на биогенни амини (хистамин, серотонин, γ-аминомаслена киселина, катехоламини). Функции на биогенните амини.
92. Дезаминиране и хидроксилиране на биогенни амини (като реакции на неутрализация на тези съединения).
93. Нуклеинови киселини, химичен състав, структура. Първична структура на ДНК и РНК, връзки, образуващи първичната структура
94. Вторична и третична структура на ДНК. Денатурация, ренативация на ДНК. Хибридизация, видови различия в първичната структура на ДНК.
95. РНК, химичен състав, нива на структурна организация. Видове РНК, функции. Структурата на рибозомата.
96. Структура на хроматина и хромозомите
97. Разпадане на нуклеинови киселини. Нуклеази на храносмилателния тракт и тъканите. Разграждане на пуринови нуклеотиди.
98. Представа за биосинтеза на пуринови нуклеотиди; начални етапи на биосинтеза (от рибоза-5-фосфат до 5-фосфорибозиламин).
99. Инозинова киселина като прекурсор на аденилова и гуанилова киселини.
100. Концепция за разграждането и биосинтезата на пиримидиновите нуклеотиди.
101. Нарушения на метаболизма на нуклеотидите. подагра; употреба на алопуринол за лечение на подагра. Ксантинурия. Оротацидурия.
102. Биосинтеза на дезоксирибонуклеотиди. Използването на инхибитори на дезоксирибонуклеотидния синтез за лечение на злокачествени тумори.
104. Синтез на ДНК и фази на клетъчно делене. Ролята на циклините и циклин-зависимите протеинази в клетъчната прогресия през клетъчния цикъл.
105. Увреждане и възстановяване на ДНК. Ензими от комплекса за възстановяване на ДНК.
106. Биосинтеза на РНК. РНК полимераза. Концепцията за мозаечната структура на гените, първичен транскрипт, посттранскрипционна обработка.
107. Биологичен код, понятия, свойства на кода, колинеарност, терминиращи сигнали.
108. Ролята на транспортните РНК в биосинтезата на протеини. Биосинтеза на аминоацил-t-RNA. Субстратна специфичност на аминоацил-тРНК синтетазите.
109. Последователност на събитията на рибозомата по време на сглобяването на полипептидна верига. Функциониране на полирибозомите. Посттранслационна обработка на протеини.
110. Адаптивна регулация на гените при про- и еукариоти. Теория на оперона. Функциониране на оперони.
111. Концепцията за клетъчна диференциация. Промени в протеиновия състав на клетките по време на диференциация (използвайки примера на протеиновия състав на полипептидните вериги на хемоглобина).
112. Молекулярни механизми на генетичната изменчивост. Молекулярни мутации: видове, честота, значение
113. Генетична хетерогенност. Полиморфизъм на протеини в човешката популация (варианти на хемоглобин, гликозилтрансфераза, групови специфични вещества и др.).
114. Биохимични основи на възникването и проявата на наследствените заболявания (разнообразие, разпространение).
115. Основни системи на междуклетъчна комуникация: ендокринна, паракринна, автокринна регулация.
116. Ролята на хормоните в системата за метаболитна регулация. Прицелни клетки и клетъчни хормонални рецептори
117. Механизми на предаване на хормонален сигнал в клетките.
118. Класификация на хормоните по химична структура и биологични функции
119. Структура, синтез и метаболизъм на йодтиронини. Ефект върху метаболизма. Промени в метаболизма при хипо- и хипертиреоидизъм. Причини и прояви на ендемична гуша.
120. Регулиране на енергийния метаболизъм, ролята на инсулина и контраинсуларните хормони за осигуряване на хомеостазата.
121. Промени в метаболизма при захарен диабет. Патогенеза на основните симптоми на захарен диабет.
122. Патогенеза на късните усложнения на захарния диабет (макро- и микроангиопатии, нефропатия, ретинопатия, катаракта). Диабетна кома.
123. Регулиране на водно-солевия метаболизъм. Структура и функции на алдостерон и вазопресин
124. Ренин-ангиотензин-алдостеронова система. Биохимични механизми на бъбречна хипертония, оток, дехидратация.
125. Ролята на хормоните в регулацията на калциевата и фосфатната обмяна (паратиреоиден хормон, калцитонин). Причини и прояви на хипо- и хиперпаратироидизъм.
126. Структура, биосинтеза и механизъм на действие на калцитриол. Причини и прояви на рахит
127. Структура и секреция на кортикостероиди. Промени в катаболизма по време на хипо- и хиперкортицизъм.
128. Регулиране на секрецията на хормони чрез синтез на принципа на обратната връзка.
129. Половите хормони: структура, влияние върху метаболизма и функцията на половите жлези, матката и млечните жлези.
130. Хормон на растежа, структура, функции.
131. Метаболизъм на ендогенни и чужди токсични вещества: реакции на микрозомално окисление и реакции на конюгация с глутатион, глюкуронова киселина, сярна киселина.
132. Металотионеин и неутрализация на йони на тежки метали. Протеини от топлинен шок.
133. Кислородна токсичност: образуване на реактивни кислородни видове (супероксиден анион, водороден пероксид, хидроксилен радикал).
135. Биотрансформация на лекарствени вещества. Ефектът на лекарствата върху ензимите, участващи в неутрализирането на ксенобиотици.
136. Основи на химичната канцерогенеза. Представа за някои химически канцерогени: полициклични ароматни въглеводороди, ароматни амини, диоксиди, митоксини, нитрозамини.
137. Особености на развитието, структурата и метаболизма на червените кръвни клетки.
138. Пренос на кислород и въглероден диоксид по кръвен път. Фетален хемоглобин (HbF) и неговото физиологично значение.
139. Полиморфни форми на човешки хемоглобини. Хемоглобинопатии. Анемична хипоксия
140. Биосинтеза на хема и нейното регулиране. Тема за нарушения на синтеза. Порфирия.
141. Разпадане на хема. Неутрализиране на билирубина. Нарушения на билирубиновия метаболизъм - жълтеница: хемолитична, обструктивна, хепатоцелуларна. Жълтеница на новородени.
142. Диагностична стойност на определяне на билирубин и други жлъчни пигменти в кръвта и урината.
143. Метаболизъм на желязото: абсорбция, кръвен транспорт, отлагане. Нарушения на метаболизма на желязото: желязодефицитна анемия, хемохроматоза.
144. Основните протеинови фракции на кръвната плазма и техните функции. Значението на дефинирането им за диагностика на заболявания. Ензимодиагностика.
145. Система за кръвосъсирване. Етапи на образуване на фибринов съсирек. Вътрешни и външни пътища на кръвосъсирване и техните компоненти.
146. Принципи на образуване и последователност на функциониране на ензимни комплекси на прокоагулантния път. Ролята на витамин К в съсирването на кръвта.
147. Основни механизми на фибринолизата. Плазминогенни активатори като тромболитични средства. Основни антикоагуланти на кръвта: антитромбин III, макроглобулин, антиконвертин. Хемофилия.
148. Клинично значение на биохимичния кръвен тест.
149. Основни клетъчни мембрани и техните функции. Общи свойства на мембраните: течливост, напречна асиметрия, селективна пропускливост.
150. Липиден състав на мембраните (фосфолипиди, гликолипиди, холестерол). Ролята на липидите в образуването на липидния двуслой.
151. Мембранни протеини - интегрални, повърхностни, “закотвени”. Значението на посттранслационните модификации при образуването на функционални мембранни протеини.
Обратимо инхибиране Обратимите инхибитори се свързват с ензима със слаби нековалентни връзки и при определени условия лесно се отделят от ензима. Обратимите инхибитори могат да бъдат конкурентни или неконкурентни.
Конкурентно инхибиране Конкурентното инхибиране се отнася до обратимо намаляване на скоростта на ензимна реакция, причинена от инхибитор, който се свързва с активното място на ензима и предотвратява образуването на ензим-субстратен комплекс. Този тип инхибиране се наблюдава, когато инхибиторът е структурен аналог на субстрата, което води до конкуренция между молекулите на субстрата и инхибитора за място в активния център на ензима. В този случай или субстратът, или инхибиторът взаимодействат с ензима, образувайки комплекси ензим-субстрат (ES) или ензим-инхибитор (EI). Когато се образува комплекс ензим-инхибитор (EI), не се образува реакционен продукт. За конкурентния тип инхибиране са валидни следните уравнения:
E + S ⇔ ES → E + P,
Лекарствата като конкурентни инхибитори Много лекарства упражняват своя терапевтичен ефект чрез механизма на конкурентно инхибиране. Например кватернерните амониеви бази инхибират ацетилхолинестеразата, която катализира хидролизата на ацетилхолин в холин и оцетна киселина. Когато се добавят инхибитори, активността на ацетилхолинестеразата намалява, концентрацията на ацетилхолин (субстрат) се увеличава, което е придружено от повишаване на проводимостта на нервните импулси. Инхибиторите на холинестеразата се използват при лечението на мускулни дистрофии. Ефективни антихолинестеразни лекарства - прозерин, ендрофоний и др.
Неконкурентно инхибиране Неконкурентно инхибиране на ензимна реакция се нарича, когато инхибиторът взаимодейства с ензима на място, различно от активното място. Неконкурентните инхибитори не са структурни аналози на субстрата. Неконкурентен инхибитор може да се свърже или с ензима, или с комплекса ензим-субстрат, образувайки неактивен комплекс. Добавянето на неконкурентен инхибитор предизвиква промяна в конформацията на ензимната молекула по такъв начин, че взаимодействието на субстрата с активния център на ензима се нарушава, което води до намаляване на скоростта на ензимната реакция.
Необратимо инхибиране Необратимо инхибиране се наблюдава в случай на образуване на стабилни ковалентни връзки между молекулата на инхибитора и ензима. Най-често активният център на ензима е модифициран.В резултат на това ензимът не може да изпълнява каталитична функция. Необратимите инхибитори включват йони на тежки метали, като живак (Hg 2+), сребро (Ag +) и арсен (As 3+), които в ниски концентрации блокират сулфхидрилните групи на активния център. Субстратът не може да претърпи химическа трансформация. При наличие на реактиватори ензимната функция се възстановява. Във високи концентрации йоните на тежките метали предизвикват денатурация на белтъчната молекула на ензима, т.е. води до пълна инактивация на ензима.
Необратими ензимни инхибитори като лекарства. Пример за лекарство, чието действие се основава на необратимо инхибиране на ензимите, е широко използваното лекарство аспирин. Противовъзпалителното нестероидно лекарство аспирин осигурява фармакологичен ефект чрез инхибиране на ензима циклооксигеназа, който катализира образуването на простагландини от арахидонова киселина. В резултат на химическа реакция ацетилният остатък на аспирина се свързва към свободната крайна NH2 група на една от субединиците на циклооксигеназата. Това води до намаляване на образуването на простагландинови реакционни продукти, които имат широк спектър от биологични функции, включително медиатори на възпалението.
24. Регулация на действието на ензима: алостерични инхибитори и активатори. Каталитични и регулаторни центрове. Кватернерна структура на алостерични ензими и кооперативни промени в конформацията на ензимните протомери.
Алостерична регулация . В много строго биосинтетични реакции, основният тип регулиране на скоростта на многоетапен ензимен процес е инхибирането чрез обратна връзка. Това означава, че крайният продукт на биосинтетичната верига инхибира активността на ензима, катализиращ първия етап от синтеза, който е ключов за тази реакционна верига. Тъй като крайният продукт е структурно различен от субстрата, той се свързва с алостеричния (некаталитичен) център на ензимната молекула, причинявайки инхибиране на цялата верига на синтетична реакция.
Да приемем, че в клетките протича многоетапен биосинтетичен процес, всеки етап от който се катализира от собствен ензим:
Скоростта на такава обща последователност от реакции до голяма степен се определя от концентрацията на крайния продукт Р, чието натрупване над допустимото ниво има мощен инхибиторен ефект върху първия етап на процеса и съответно върху ензима Е1.
Трябва обаче да се има предвид, че модулаторите на алостеричните ензими могат да бъдат както активатори, така и инхибитори. Често се оказва, че самият субстрат има активиращ ефект.Ензимите, при които и субстратът, и модулаторът са представени от идентични структури, се наричат хомотропни, за разлика от хетеротропните ензими, при които модулаторът има различна структура от субстрата. Взаимно преобразуване на активни и неактивни алостерични ензими в опростена форма, както и конформационни промени, наблюдавани при прикрепване на субстрат и ефектори. Прикрепването на отрицателен ефектор към алостеричния център причинява значителни промени в конфигурацията на активния център на ензимната молекула, в резултат на което ензимът губи афинитет към своя субстрат (образуване на неактивен комплекс).
Алостеричните взаимодействия се проявяват в естеството на кривите на зависимостта на началната скорост на реакция от концентрацията на субстрата или ефектора, по-специално в S-образната форма на тези криви (отклонение от хиперболичната крива на Михаелис-Ментен). S-образният характер на зависимостта на v от [S] в присъствието на модулатор се дължи на кооперативния ефект. Това означава, че свързването на една молекула от субстрата улеснява свързването на втора молекула в активния център, като по този начин увеличава скоростта на реакцията. В допълнение, алостеричните регулаторни ензими се характеризират с нелинейна зависимост на скоростта на реакцията от концентрацията на субстрата.

"

При необратимо инхибиране възниква свързването или разрушаването на функционалните групи на ензима, необходими за проявата на неговата активност.

Например вещество диизопропил флуорофосфатсвързва се силно и необратимо с хидрокси групата на серина в активното място на ензима ацетилхолинестераза, хидролизиращ ацетилхолин в нервните синапси. Инхибирането на този ензим предотвратява разграждането на ацетилхолина в синаптичната цепнатина, в резултат на което предавателят продължава да действа върху своите рецептори, което неконтролируемо повишава холинергичната регулация. Бойните оръжия действат по подобен начин. органофосфати(зарин, зоман) и инсектициди(карбофос, дихлорвос).

Механизъм на необратимо инхибиране на ацетилхолинестеразата

Друг пример включва инхибиране ацетилсалицилова киселина(аспирин) ключовият ензим в синтеза на простагландини - циклооксигеназа. Тази киселина е част от противовъзпалителните лекарства и се използва при възпалителни заболявания и фебрилни състояния. Добавянето на ацетилова група към аминогрупата в активния център на ензима причинява инактивиране на последния и спиране на синтеза на простагландин.

Механизъм на необратимо инхибиране на циклооксигеназата

Обратимо инхибиране

При обратимо инхибиране възниква слабо свързване на инхибитора с функционалните групи на ензима, в резултат на което активността на ензима постепенно се възстановява.

Пример за обратим инхибитор е прозерин, свързване с ензима ацетилхолинестеразав неговия активен център. Група холинестеразни инхибитори (прозерин, дистигмин, галантамин) се използва при миастения гравис, след енцефалит, менингит и увреждания на централната нервна система.

Конкурентно инхибиране

При този тип инхибиране инхибиторът е подобен по структура на ензимния субстрат. Следователно той се конкурира със субстрата за активното място, което води до намалено свързване на субстрата с ензима и нарушаване на катализата. Това е характеристика на конкурентното инхибиране - способността да се засили или отслаби инхибирането чрез промяна на концентрацията на субстрата.

Например:

1. Конкурентно взаимодействие етанолИ метанолза активния център алкохол дехидрогеназа.

2. Инхибиране сукцинат дехидрогеназа малонова киселина, чиято структура е подобна на структурата на субстрата на този ензим - янтарна киселина (сукцинат).

Неспецифични инхибитори. Инхибиторите на грипните вируси в нормалните човешки и животински кръвни серуми са открити през 1942 г. от Хърст.

Клетките на тялото произвеждат специални вирусотропни вещества - инхибитори, които могат да взаимодействат с вирусите и да потискат тяхната активност. По този начин серумните инхибитори имат широк спектър на действие: някои потискат хемаглутиниращите свойства на вирусите, други потискат тяхната инфекциозна активност. Серумните инхибитори се разделят на: термолабилни (Chu-инхибитори, β-инхибитори), които се инактивират при температура 60-62 °C. Те са в състояние да неутрализират инфекциозната и хемаглутиниращата активност на вирусите на грипа, морбили, нюкасълската болест и др.; термостабилни (Францис, α- и γ-инхибитори). Те блокират хемаглутиниращата активност на вируса.

Различните вируси (дори от един и същи вид) имат различна чувствителност към инхибиторите. Има инхибитор-чувствителни и инхибитор-резистентни щамове.

Установени са дълбоки различия в биохимичната природа на инхибиторите и тяхното количествено съдържание в кръвния серум на животни от различни видове.

Има разлика между инхибиторите и антителата във взаимодействието им с вируса. Така, за разлика от антителата, комплексът инхибитор-вирус не фиксира комплемента; вирусът се свързва с антитела при едновременно присъствие на антитела и инхибитори; вирусът образува по-силна връзка с антителата.

В допълнение към серумните инхибитори са описани инхибитори в тъкани, секрети и екскрети на животни, включително птици, както и в клетъчни култури.

Интерферонова система (IFN). През 1957г Английските вирусолози A. Isaacs и J. Lindeman откриха, че клетките, заразени с вирус, произвеждат специално вещество, което инхибира възпроизвеждането както на хомоложни, така и на хетероложни вируси, което те нарекоха интерферон. Установено е, че има не само един интерферон, а цяла система от тях, в която се разграничават три основни вида.

Номенклатурата на интерфероните е разработена от специална комисия на СЗО през 1980 г.

В рамките на всеки тип има подвидове, например α-интерферонът има около 20. По природа интерфероните са гликопротеини. Те са закодирани в генетичния апарат на клетката. При хората интерфероновите гени са локализирани на хромозоми 2, 5, 9 и 11.

Интерфероновата система няма централен орган, тъй като всички клетки на тялото на гръбначните животни имат способността да произвеждат интерферон, въпреки че белите кръвни клетки (левкоцити, Т-лимфоцити, NK, макрофаги и др.) Го произвеждат най-активно.

Интерферонът не се произвежда спонтанно от клетките. За образуването му е необходим индуктор (вируси, бактериални токсини, синтетични вещества, двойноверижна вирусна РНК).

Индукцията на интерферон възниква поради дерепресия на неговия ген (оперонът за α-интерферон има 12 структурни гена). Възниква транскрипция на иРНК за интерферон и неговата транслация върху клетъчните рибозоми.

Интервалът от време между взаимодействието на индуктора и клетката и появата на интерферон (лаг период) обикновено трае 4-8 часа.Интерферонът не взаимодейства директно с вируса и не пречи на адсорбцията на вируса върху клетката и проникването му в него.

Антивирусният ефект на интерферона не е свързан със синтеза на нов протеин, но се проявява в повишаване на активността на редица ключови ензими на клетъчния метаболизъм (протеинкинази и синтетази). В резултат на това етапите на инициация и транслация се блокират и вирусните иРНК се разрушават - това определя универсалния механизъм на действие на интерферона при инфекции, причинени от различни вируси. Най-характерните свойства на интерферона: тъканна специфичност. Той е активен в хомоложни системи и рязко намалява активността в хетерогенни организми (затова интерфероните от човешки произход се използват за лечение на хора);

универсалност срещу широк спектър от вируси, т.е. няма специфичност за вируси, въпреки че различните вируси имат различна чувствителност към интерферон;

висока ефективност. Малки дози от него имат антивирусно действие.

Проучване на свойствата на интерфероните показва, че те също имат антибактериални свойства (особено срещу грам-положителни бактерии), противотуморни ефекти и имуномодулиращи свойства. Интерфероните стимулират активността на естествените клетки убийци и цитотоксичните Т-лимфоцити, повишават чувствителността на целевите клетки към тях, стимулират фагоцитозата, образуването на антитела, фиксацията на комплемента и др.

Биологичната активност на различните интерферони може да бъде изразена в различна степен, например α- и β-интерфероните имат по-висока антивирусна активност от γ-интерфероните, които имат многократно по-голяма имуномодулираща активност.

Един от факторите, определящи устойчивостта на организма, е способността на неговите тъкани да произвеждат интерферон. Тя е различна при различните животни и се определя от вродените характеристики на тялото, възрастта (интерферонът при новородени проявява по-слаб антивирусен ефект в сравнение с интерферона при възрастни животни). В допълнение, производството на интерферон от телесните тъкани се влияе и от външни условия, например време, температура на въздуха (през зимата и есента тялото произвежда по-малко интерферони, отколкото през топлия сезон), йонизиращото лъчение на животните води до намаляване на производството на ендогенен интерферон.

На практика има два начина за използване на интерферон: използването на готов екзогенен хомоложен интерферон за профилактика и лечение на редица вирусни инфекции (грип, хепатит В, херпес и злокачествени новообразувания). Лекарството е по-ефективно в ранните стадии на заболяването; индукция на ендогенен интерферон в организма. Проявата му е добре известна, когато птиците се инжектират с ваксинални щамове на вируса на Нюкясълската болест, както и с лапинизирания щам L3 и LT на вируса на чумата по говедата.

В момента интерфероните се произвеждат чрез генно инженерство.

Клетки убийци. През 1976 г. в лимфоидната тъкан са открити естествени клетки убийци - NK клетки (от англ. Natural killer - естествен убиец), наричани още естествени клетки убийци (NK клетки). Те произхождат от прогениторни клетки на костния мозък. Съдържанието на NK клетки в кръвта е 5-20% от общия брой лимфоцити, в черния дроб - 42%, в далака - 36, в лимфните възли - 3, в белите дробове - 5, в тънките черва - 3 и в костния мозък - 2%. За разлика от Т-цитотоксичните лимфоцити, убийствената активност на NK клетките не зависи от представянето им на чужди антигени от молекули на главния комплекс на хистосъвместимост клас I.

Разпознаването и унищожаването на таргетните клетки от NK клетките не изисква предварителна сенсибилизация (имунизация) и не е придружено от образуване на клетки на паметта. Въпреки това, NK клетките играят важна роля в защитата на тялото срещу туморен растеж, туморни метастази и вирусни инфекции - при елиминиране на мутирали и заразени с вируси клетки и отхвърляне на трансплантант. По същество естествените клетки убийци участват в първата защитна реакция на тялото, преди да се активират други специфични имунни механизми. NK клетките причиняват лизиране на таргетните клетки, независимо от антитела и комплемент, и в същото време нямат способността да фагоцитират. Цитотоксичният фактор на NK клетките е специален протеин, който по своите физикохимични и имунологични свойства е подобен на протеина перфорин, който причинява образуването на пори в мембраната на целевите клетки. NK клетките също съдържат гранзими, които причиняват индуциране на апоптоза (програмирана клетъчна смърт) при проникване в целевите клетки.

След лизис на целевите клетки, NK клетките остават жизнеспособни, освобождават се от мишените и могат да взаимодействат с нова целева клетка (рециклирани NK клетки). NK клетките убиват таргетните клетки бързо (1-2 часа) без подготовка под формата на имунен отговор, това ги отличава от Т лимфоцитите.

В допълнение към NK клетките, зависимите от антитяло К клетки (антитяло-зависима клетъчно-медиирана цитотоксичност - ADCC) проявяват естествена цитотоксичност, която не е причинена от предишна имунизация.

Благодарение на добре координираното взаимодействие на системите на макрофагите, интерфероните, комплемента, основния комплекс за хистосъвместимост, Т-лимфоцитите и естествените клетки убийци, още преди придобиването на специфичен имунитет, своевременното разпознаване и унищожаване на всички генетично чужди вещества (микроорганизми и мутантни клетки) е осигурено. В резултат на това се запазва структурната и функционална цялост на тялото.

В същото време тези системи служат като основа за формирането на придобит (специфичен) имунитет и на тяхното ниво видовете и придобитият имунитет се сливат, образувайки единна и най-ефективна система за самозащита на тялото.

Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.

Ензимно инхибиране

По-вероятно е лекарствата да инхибират ензимната активност

Ковалентна (химическа) модификация

Активиране на протеин киназа А от сАМР

Ковалентната модификация включва обратимо добавяне или отстраняване на специфична група, като по този начин се променя активността на ензима. Най-често такава група е фосфорна киселина, по-рядко метилови и ацетилови групи. Фосфорилирането на ензима се извършва при серинови и тирозинови остатъци. Добавянето на фосфорна киселина към протеина се извършва от ензими протеин кинази, разделяне – протеинови фосфатази.

Промяна в ензимната активност
по време на фосфорилиране-дефосфорилиране

Ензимите могат да бъдат активни както във фосфорилирани, така и в дефосфорилирани състояния. Например, ензимите гликоген фосфорилаза и гликоген синтаза се фосфорилират, когато тялото се нуждае от глюкоза, а гликоген фосфорилазата става активени започва разграждането на гликогена и гликоген синтазата неактивен. Когато е необходимо да се синтезира гликоген, двата ензима се дефосфорилират, синтазата става активна, а фосфорилазата става неактивна.

Зависимост на активността на метаболитните ензими
гликоген от наличието на фосфорна киселина в структурата

В медицината активно се разработват и използват съединения, които променят активността на ензимите, за да регулират скоростта на метаболитните реакции и да намалят синтеза на определени вещества в организма.

Обикновено се нарича инхибиране на ензимната активност инхибиране, но това не винаги е правилно. инхибиторе вещество, което причинява специфично намаляване на ензимната активност. По този начин неорганичните киселини и тежките метали не са инхибитори, но са инактиватори, тъй като намаляват активността на всякакви ензими, т.е. акт неспецифични.

Могат да се разграничат две основни посоки на инхибиране

Въз основа на силата на свързване на ензима с инхибитора възниква инхибиране обратимиИ необратим.

Въз основа на съотношението на инхибитора към активния център на ензима, инхибирането се разделя на конкурентенИ несъстезателен.