Zaviralci encimov so reverzibilni in ireverzibilni. B

Orenburg – 2010

1.1 Reverzibilna inhibicija

1.1.2 Nekonkurenčna inhibicija

1.1.3 Nekonkurenčna inhibicija

1.2 Ireverzibilna inhibicija

1.3 Alosterična inhibicija

2. Nova vrsta zaviranja encimske aktivnosti

3. Uporaba zaviralcev encimov

ZAKLJUČEK

Seznam uporabljene literature

1. Zaviralci encimov. Vrste zaviranja aktivnosti encimov

Znano je, da lahko encimsko aktivnost razmeroma enostavno zmanjšamo z različnimi vplivi. To zmanjšanje hitrosti encimskih reakcij običajno imenujemo zaviranje aktivnosti ali zaviranje encimov.

Sl. 1. Shema aktivacije in inhibicije delovanja encima (po Yu. B. Filippoviču): a. – alosterično središče encima; K - katalitski center; c - središče substrata

Encimi so beljakovine, zato se lahko njihova aktivnost zmanjša ali popolnoma odpravi z učinki, ki vodijo do denaturacije beljakovin (segrevanje, delovanje koncentriranih kislin, alkalij, soli težkih kovin itd.). To je nespecifična supresija encimske aktivnosti, ki je pomemben pri preučevanju encimskih reakcij, ni posebej zanimiv za preučevanje njihovega mehanizma. Veliko pomembnejše je preučevanje inhibicije z uporabo snovi, ki specifično in običajno v majhnih količinah interagirajo z encimi – zaviralci encimov. Dešifriranje mehanizmov številnih bioloških procesov, kot so glikoliza, Krebsov cikel in drugi, je postalo mogoče le z uporabo specifičnih zaviralcev različnih encimov (N.E. Kucherenko, Yu.D. Babenyuk et al., 1988).

Nekateri zaviralci encimov so učinkovite zdravilne učinkovine za živalsko in človeško telo, drugi so smrtonosni strupi (V.P. Komov, V.N. Shvedova, 2004).

Inhibitorji medsebojno delujejo z aktivnimi centri encimske molekule in inaktivirajo funkcionalne skupine beljakovin. Lahko medsebojno delujejo s kovinami, ki so del encimskih molekul in kompleksov encim-substrat, ter jih inaktivirajo. Visoke koncentracije inhibitorjev uničijo kvarterno, terciarno in sekundarno strukturo encimske molekule, kar povzroči njeno denaturacijo (A.I. Kononsky, 1992).

Pred kratkim so odkrili antiencime (antiencime ali anticime), to so beljakovine, ki delujejo kot zaviralci encimov. Takšne snovi vključujejo na primer zaviralec tripsina, ki ga najdemo v sojinih zrnih, in serumski antitripsin. Antiencim ornitin dekarboksilaza je bil nedavno odkrit v živalskih jetrih. Anticimi najverjetneje tvorijo komplekse, ki jih je težko ločiti z ustreznimi encimi in jih tako izključijo iz kemičnih reakcij. Včasih je inhibitor sestavni del encimskega prekurzorja ali pa je del kompleksnih encimskih kompleksov. Vendar še ni pojasnjeno, ali so takšni antiencimi pravi inhibitorji ali regulatorne podenote.

Če zaviralec povzroči vztrajne spremembe v prostorski terciarni strukturi encimske molekule ali modifikacijo funkcionalnih skupin encima, se ta vrsta zaviranja imenuje ireverzibilna. Pogosteje pa pride do reverzibilne inhibicije, ki jo lahko kvantificiramo z uporabo Michaelis-Mentenove enačbe. Reverzibilno inhibicijo pa delimo na tekmovalno in nekonkurenčno

V praksi veliko inhibitorjev ne kaže lastnosti, ki so značilne za čisto kompetitivno ali čisto nekompetitivno inhibicijo. Drug način za razvrščanje inhibitorjev temelji na naravi njihovega vezavnega mesta. Nekateri se vežejo na encim na istem mestu kot substrat (v katalitskem centru), drugi pa se vežejo na precejšnji razdalji od aktivnega centra (v alosteričnem centru) (R. Murray, D. Grenner et al., 1993).

1.1 Reverzibilna inhibicija

Poznamo tri vrste reverzibilne encimske inhibicije: kompetitivno, nekompetitivno in nekompetitivno, odvisno od tega, ali je inhibicijo encimske reakcije mogoče ali ne premagati s povečanjem koncentracije substrata.

1.1.1 Konkurenčna inhibicija

Kompetitivni inhibitor tekmuje s substratom za vezavo na aktivno mesto, vendar za razliko od substrata, encimsko vezan kompetitivni inhibitor ni podvržen encimski pretvorbi. Odlična stvar pri konkurenčni inhibiciji je, da jo je mogoče odpraviti ali zmanjšati preprosto s povečanjem koncentracije substrata. Na primer, če je pri danih koncentracijah substrata in kompetitivnega inhibitorja encimska aktivnost inhibirana za 50%, potem lahko zmanjšamo stopnjo inhibicije s povečanjem koncentracije substrata.

V svoji tridimenzionalni strukturi so konkurenčni inhibitorji običajno podobni substratu danega encima. Zahvaljujoč tej podobnosti konkurenčni zaviralec uspe "prevarati" encim in stopiti v stik z njim. Konkurenčno inhibicijo lahko kvantitativno proučujemo na podlagi Michaelis-Mentenove teorije. Kompetitivni inhibitor I se preprosto reverzibilno veže na encim E in z njim tvori kompleks

Kompetitivno inhibicijo najlažje eksperimentalno prepoznamo z ugotavljanjem vpliva koncentracije inhibitorja na odvisnost začetne hitrosti reakcije od koncentracije substrata. Za razjasnitev vprašanja, do kakšne vrste - konkurenčne ali nekonkurenčne - pride reverzibilna inhibicija encima, se uporablja metoda dvojnih recipročnih vrednosti. Iz grafov, zgrajenih v dvojnih inverznih koordinatah, je mogoče določiti tudi vrednost disociacijske konstante kompleksa zaviralca encimov (glej sliko 1) (A. Leninger, 1985)

Konkurenčno inhibicijo lahko povzročijo snovi, ki imajo podobno strukturo kot substrat, a nekoliko drugačno od strukture pravega substrata. Ta inhibicija temelji na vezavi inhibitorja na (aktivno) mesto za vezavo substrata (glej sliko 2).

riž. 2. Splošno načelo konkurenčne inhibicije (shema po V.L. Kretovichu). E - encim; S - substrat; P 1 in P 2 - produkti reakcije; I - inhibitor.

Primer je učinek malonske kisline na reakcijo, ki jo katalizira sukcinat dehidrogenaza in je povezana s pretvorbo jantarne kisline v fumarno kislino. Dodajanje malonske kisline v reakcijsko mešanico zmanjša ali popolnoma ustavi encimsko reakcijo, ker je kompetitivni zaviralec sukcinat dehidrogenaze. Podobnost malonske kisline z jantarno kislino zadostuje za tvorbo kompleksa z encimom, vendar do razgradnje tega kompleksa ne pride. Ko se koncentracija jantarne kisline poveča, izpodriva malonsko kislino iz kompleksa, posledično se obnovi aktivnost sukcinat dehidrogenaze.

riž. 3. Kompetitivno zaviranje reakcije pretvorbe jantarne kisline v fumarno kislino pod vplivom malonske kisline.

Strukturi substrata (sukcinat) in inhibitorja (malonat) se še vedno nekoliko razlikujeta. Zato tekmujeta za vezavo na aktivno mesto, stopnja inhibicije pa bo določena z razmerjem koncentracij malonata in sukcinata in ne z absolutno koncentracijo inhibitorja. Tako se lahko inhibitor reverzibilno veže na encim in tvori kompleks encim-inhibitor. To vrsto inhibicije včasih imenujemo inhibicija presnovnega antagonizma (glej sliko 3).

V splošni obliki lahko reakcijo med inhibitorjem in encimom predstavimo z naslednjo enačbo:

Nastali kompleks, imenovan encimsko-inhibitorski kompleks EI, se za razliko od encimsko-substratnega kompleksa ES ne razgradi v reakcijske produkte.

Številna zdravila konkurenčno zavirajo človeške in živalske encime. Na primer, sulfonamidna zdravila se uporabljajo za zdravljenje nekaterih nalezljivih bolezni, ki jih povzročajo bakterije. Izkazalo se je, da so ta zdravila strukturno podobna paraaminobenzojski kislini, ki jo bakterijska celica uporablja za sintezo folne kisline, ki je sestavni del bakterijskih encimov. Zaradi te strukturne podobnosti sulfonamid blokira delovanje encima tako, da izpodriva para-aminobenzojsko kislino iz kompleksa z encimom, ki sintetizira folno kislino, kar vodi do zaviranja rasti bakterij.

Struktura peptidoglikanske celične stene bakterij vključuje D-alanin, ki ga v telesu živali in ljudi ni. Za sintetiziranje celične stene bakterije uporabljajo encim alanin racemazo za pretvorbo živalskega L-alanina v D obliko. Alaninska racemaza je značilna za bakterije in je pri sesalcih ne najdemo. Zato predstavlja dobro tarčo za zaviranje zdravil. Pri substituciji enega od protonov metilne skupine s fluorom nastane fluoroalanin, na katerega se veže alaninska racemaza, kar povzroči njegovo inhibicijo.

2. Heterotrofni in avtotrofni organizmi: razlike v prehrani in virih energije. Katabolizem in anabolizem.
3. Večmolekularni sistemi (presnovne verige, membranski procesi, biopolimerni sintezni sistemi, molekularni regulatorni sistemi) kot glavni objekti biokemijskih raziskav.
4. Stopnje strukturne organizacije živih bitij. Biokemija kot molekularna raven proučevanja življenjskih pojavov. Biokemija in medicina (medicinska biokemija).
5. Glavni oddelki in smeri v biokemiji: bioorganska kemija, dinamična in funkcionalna biokemija, molekularna biologija.
6. Zgodovina študija beljakovin. Predstava o beljakovinah kot najpomembnejšem razredu organskih snovi ter strukturni in funkcionalni komponenti človeškega telesa.
7. Aminokisline, ki sestavljajo beljakovine, njihova struktura in lastnosti. Peptidna vez. Primarna struktura beljakovin.
8. Odvisnost bioloških lastnosti beljakovin od primarne strukture. Vrstna specifičnost primarne strukture proteinov (insulini različnih živali).
9. Konformacija peptidnih verig v proteinih (sekundarne in terciarne strukture). Šibke intramolekularne interakcije v peptidni verigi; disulfidne vezi.
11. Struktura domene in njena vloga pri delovanju proteinov. Strupi in zdravila kot zaviralci beljakovin.
12. Kvartarna struktura beljakovin. Značilnosti strukture in delovanja oligomernih proteinov na primeru proteina, ki vsebuje hem - hemoglobin.
13. Labilnost prostorske strukture proteinov in njihova denaturacija. Dejavniki, ki povzročajo denaturacijo.
14. Šaperoni so razred beljakovin, ki ščitijo druge beljakovine pred denaturacijo v celičnih pogojih in olajšajo nastanek njihove naravne konformacije.
15.Različne beljakovine. Globularni in fibrilarni proteini, enostavni in kompleksni. Razvrstitev proteinov glede na njihove biološke funkcije in družine: (serinske proteaze, imunoglobulini).
17. Fizikalno-kemijske lastnosti beljakovin. Molekulska masa, velikost in oblika, topnost, ionizacija, hidratacija
18. Metode izolacije posameznih proteinov: obarjanje s solmi in organskimi topili, gelska filtracija, elektroforeza, ionska izmenjava in afinitetna kromatografija.
19. Metode kvantitativnega merjenja beljakovin. Posamezne značilnosti beljakovinske sestave organov. Spremembe beljakovinske sestave organov med ontogenezo in boleznimi.
21. Klasifikacija in nomenklatura encimov. Izoencimi. Enote za merjenje aktivnosti in količine encimov.
22. Encimski kofaktorji: kovinski ioni in koencimi. Koencimske funkcije vitaminov (na primer vitamini B6, pp, B2).
23. Zaviralci encimov. Reverzibilna in ireverzibilna inhibicija. Konkurenčna inhibicija. Zdravila kot zaviralci encimov.
25. Regulacija encimske aktivnosti s fosforilacijo in defosforilacijo. Sodelovanje encimov pri prevajanju hormonskih signalov.
26. Razlike v encimski sestavi organov in tkiv. Organsko specifični encimi. Spremembe encimov med razvojem.
27. Spremembe encimske aktivnosti pri boleznih. Dedne encimopatije. Izvor krvnih encimov in pomen njihovega določanja pri boleznih.
29. Presnova: prehrana, presnova in izločanje presnovnih produktov. Organske in mineralne sestavine hrane. Glavne in manjše komponente.
30. Osnovna hranila: ogljikovi hidrati, maščobe, beljakovine, dnevne potrebe, prebava; delna zamenljivost pri hranjenju.
31. Bistvene sestavine osnovnih hranil. Esencialne aminokisline; hranilna vrednost različnih živilskih beljakovin. Linolna kislina je esencialna maščobna kislina.
32. Zgodovina odkritja in študija vitaminov. Razvrstitev vitaminov. Funkcije vitaminov.
34. Mineralne snovi hrane. Regionalne patologije, povezane s pomanjkanjem mikroelementov v hrani in vodi.
35. Pojem metabolizem in presnovne poti. Encimi in metabolizem. Koncept presnovne regulacije. Glavni končni produkti človeškega metabolizma
36. Raziskave celih organizmov, organov, delov tkiv, homogenatov, subceličnih struktur in na molekularni ravni.
37. Endergonske in eksergonske reakcije v živi celici. Makroergične spojine. Primeri.
39. Oksidativna fosforilacija, razmerje p/o. Zgradba mitohondrijev in strukturna organizacija dihalne verige. Transmembranski elektrokemijski potencial.
40. Regulacija transportne verige elektronov (kontrola dihanja). Disociacija tkivnega dihanja in oksidativne fosforilacije. Termoregulacijska funkcija tkivnega dihanja
42. Tvorba toksičnih oblik kisika, mehanizem njihovega škodljivega delovanja na celice. Mehanizmi za izločanje toksičnih oblik kisika.
43. Katabolizem osnovnih hranil – ogljikovih hidratov, maščob, beljakovin. Koncept specifičnih poti katabolizma in splošnih poti katabolizma.
44. Oksidativna dekarboksilacija piruvične kisline. Zaporedje reakcij. Struktura kompleksa piruvat dekarboksilaze.
45. Cikel citronske kisline: zaporedje reakcij in značilnosti encimov. Razmerje med običajnimi katabolnimi potmi in transportno verigo elektronov in protonov.
46. Mehanizmi regulacije citratnega cikla. Anabolične funkcije cikla citronske kisline. Reakcije, ki obnovijo citratni cikel
47. Osnovni ogljikovi hidrati živali, njihova vsebnost v tkivih, biološka vloga. Osnovni ogljikovi hidrati hrane. Prebava ogljikovih hidratov
49. Aerobna razgradnja je glavna pot katabolizma glukoze pri ljudeh in drugih aerobnih organizmih. Zaporedje reakcij, ki vodijo do nastanka piruvata (aerobna glikoliza).
50. Porazdelitev in fiziološki pomen aerobne razgradnje glukoze. Uporaba glukoze za sintezo maščob v jetrih in maščobnem tkivu.
52. Biosinteza glukoze (glukoneogeneza) iz aminokislin, glicerola in mlečne kisline. Razmerje med glikolizo v mišicah in glukoneogenezo v jetrih (Corijev cikel).
54. Lastnosti in porazdelitev glikogena kot rezervnega polisaharida. Biosinteza glikogena. Mobilizacija glikogena.
55. Značilnosti metabolizma glukoze v različnih organih in celicah: rdečih krvnih celicah, možganih, mišicah, maščobnem tkivu, jetrih.
56. Predstava o strukturi in funkcijah ogljikohidratnega dela glikolipidov in glikoproteinov. Sialne kisline
57. Dedne motnje presnove monosaharidov in disaharidov: galaktozemija, intoleranca na fruktozo in disaharide. Glikogenoze in aglikogenoze
Gliceraldehid-3-fosfat
58. Najpomembnejši lipidi človeških tkiv. Rezervni lipidi (maščobe) in membranski lipidi (kompleksni lipidi). Maščobne kisline v lipidih človeških tkiv.
Maščobnokislinska sestava človeške podkožne maščobe
59. Bistveni prehranski dejavniki lipidne narave. Esencialne maščobne kisline: ω-3- in ω-6-kisline kot prekurzorji za sintezo eikozanoidov.
60.Biosinteza maščobnih kislin, uravnavanje metabolizma maščobnih kislin
61. Kemija reakcij β-oksidacije maščobnih kislin, energetski povzetek.
6Z Prehranske maščobe in njihova prebava. Absorpcija produktov prebave. Motnje prebave in absorpcije. Resinteza triacilglicerolov v črevesni steni.
64. Tvorba hilomikronov in transport maščob. Vloga apoproteinov v sestavi hilomikronov. Lipoproteinska lipaza.
65.Biosinteza maščob v jetrih iz ogljikovih hidratov. Struktura in sestava transportnih lipoproteinov v krvi.
66. Odlaganje in mobilizacija maščob v maščobnem tkivu. Regulacija sinteze in mobilizacije maščob. Vloga insulina, glukagona in adrenalina.
67.Glavni fosfolipidi in glikolipidi človeških tkiv (glicerofosfolipidi, sfingofosfolipidi, glikoglicerolipidi, glikosfigolipidi). Zamisel o biosintezi in katabolizmu teh spojin.
68. Motnje presnove nevtralne maščobe (debelost), fosfolipidov in glikolipidov. Sfingolipidoze
Sfingolipidi, metabolizem: sfingolipidozne bolezni, tabela
69.Zgradba in biološke funkcije eikozanoidov. Biosinteza prostaglandinov in levkotrienov.
70. Holesterol kot predhodnik številnih drugih steroidov. Koncept biosinteze holesterola. Napišite potek reakcij pred nastankom mevalonske kisline. Vloga hidroksimetilglutaril-CoA reduktaze.
71. Sinteza žolčnih kislin iz holesterola. Konjugacija žolčnih kislin, primarne in sekundarne žolčne kisline. Odstranjevanje žolčnih kislin in holesterola iz telesa.
72. LDL in HDL - transport, oblike holesterola v krvi, vloga pri presnovi holesterola. Hiperholesterolemija. Biokemične osnove za razvoj ateroskleroze.
73. Mehanizem žolčnih kamnov (holesterolski kamni). Uporaba henodesokeiholne kisline za zdravljenje holelitioze.
75. Prebava beljakovin. Proteinaze - pepsin, tripsin, kimotripsin; proencimi proteinaz in mehanizmi njihove pretvorbe v encime. Substratna specifičnost proteinaz. Eksopeptidaze in endopeptidaze.
76. Diagnostična vrednost biokemijske analize želodčnega in dvanajstničnega soka. Na kratko opišite sestavo teh sokov.
77. Pankreasne proteinaze in pankreatitis. Uporaba zaviralcev proteinaz za zdravljenje pankreatitisa.
78. Transaminacija: aminotransferaze; koencimsko funkcijo vitamina B6. Specifičnost aminotransferaz.
80. Oksidativna deaminacija aminokislin; glutamat dehidrogenaza. Posredna deaminacija aminokislin. Biološki pomen.
82. glutaminaza ledvic; nastajanje in izločanje amonijevih soli. Aktivacija ledvične glutaminaze med acidozo.
83. Biosinteza sečnine. Razmerje med ornitinskim ciklom in ciklom TCA. Izvor dušikovih atomov sečnine. Motnje v sintezi in izločanju sečnine. Hiperamonemija.
84. Presnova brezdušikovega ostanka aminokislin. Glikogene in ketogene aminokisline. Sinteza glukoze iz aminokislin. Sinteza aminokislin iz glukoze.
85. Transmetilacija. Metionin in s-adenozilmetionin. Sinteza kreatina, adrenalina in fosfatidilholina
86. Metilacija DNA. Pojem metilacije tujih in zdravilnih spojin.
88. Antivitamini folne kisline. Mehanizem delovanja sulfonamidnih zdravil.
89. Izmenjava fenilalanina in tirozina. fenilketonurija; biokemična okvara, manifestacija bolezni, metode preprečevanja, diagnoze in zdravljenja.
90. Alkaptonurija in albinizem: biokemične okvare, v katerih se razvijejo. Motena sinteza dopamina, parkinsonizem.
91. Dekarboksilacija aminokislin. Zgradba biogenih aminov (histamin, serotonin, γ-aminomaslena kislina, kateholamini). Funkcije biogenih aminov.
92. Deaminacija in hidroksilacija biogenih aminov (kot reakciji nevtralizacije teh spojin).
93. Nukleinske kisline, kemična sestava, struktura. Primarna struktura DNA in RNA, vezi, ki tvorijo primarno strukturo
94. Sekundarna in terciarna struktura DNK. Denaturacija, renativacija DNK. Hibridizacija, vrstne razlike v primarni strukturi DNA.
95. RNK, kemična sestava, nivoji strukturne organizacije. Vrste RNA, funkcije. Struktura ribosoma.
96. Zgradba kromatina in kromosomov
97. Razpad nukleinskih kislin. Nukleaze prebavnega trakta in tkiv. Razgradnja purinskih nukleotidov.
98. Predstava o biosintezi purinskih nukleotidov; začetnih stopnjah biosinteze (od riboza-5-fosfata do 5-fosforibozilamina).
99. Inozinska kislina kot prekurzor adenilne in gvanilne kisline.
100. Koncept razgradnje in biosinteze pirimidinskih nukleotidov.
101. Motnje metabolizma nukleotidov. protin; uporaba alopurinola za zdravljenje protina. ksantinurija. Orotacidurija.
102. Biosinteza deoksiribonukleotidov. Uporaba zaviralcev sinteze deoksiribonukleotidov za zdravljenje malignih tumorjev.
104. Sinteza DNA in faze celične delitve. Vloga ciklinov in od ciklin odvisnih proteinaz pri napredovanju celic skozi celični cikel.
105. Poškodba in popravilo DNK. Encimi kompleksa za popravilo DNK.
106. Biosinteza RNK. RNA polimeraza. Koncept mozaične strukture genov, primarni zapis, posttranskripcijsko procesiranje.
107. Biološki kod, pojmi, lastnosti koda, kolinearnost, terminacijski signali.
108. Vloga transportnih RNA v biosintezi beljakovin. Biosinteza aminoacil-t-RNA. Substratna specifičnost aminoacil-tRNA sintetaz.
109. Zaporedje dogodkov na ribosomu med sestavljanjem polipeptidne verige. Delovanje poliribosomov. Posttranslacijska obdelava proteinov.
110. Adaptivna regulacija genov pri pro- in evkariontih. Teorija operona. Delovanje operonov.
111. Pojem celične diferenciacije. Spremembe beljakovinske sestave celic med diferenciacijo (na primeru proteinske sestave polipeptidnih verig hemoglobina).
112. Molekularni mehanizmi genetske variabilnosti. Molekularne mutacije: vrste, pogostost, pomen
113. Genetska heterogenost. Polimorfizem proteinov v človeški populaciji (različice hemoglobina, glikoziltransferaze, skupinsko specifične snovi itd.).
114. Biokemične osnove nastanka in manifestacije dednih bolezni (raznolikost, razširjenost).
115. Osnovni sistemi medcelične komunikacije: endokrina, parakrina, avtokrina regulacija.
116. Vloga hormonov v sistemu presnovne regulacije. Ciljne celice in celični hormonski receptorji
117. Mehanizmi prenosa hormonskega signala v celice.
118. Razvrstitev hormonov po kemični zgradbi in bioloških funkcijah
119. Zgradba, sinteza in metabolizem jodotironinov. Vpliv na metabolizem. Spremembe metabolizma med hipo- in hipertiroidizmom. Vzroki in manifestacije endemične golše.
120. Regulacija energijske presnove, vloga inzulina in kontrainzularnih hormonov pri zagotavljanju homeostaze.
121. Spremembe metabolizma pri sladkorni bolezni. Patogeneza glavnih simptomov sladkorne bolezni.
122. Patogeneza poznih zapletov sladkorne bolezni (makro- in mikroangiopatije, nefropatija, retinopatija, katarakta). Diabetična koma.
123. Regulacija metabolizma vode in soli. Zgradba in funkcije aldosterona in vazopresina
124. Sistem renin-angiotenzin-aldosteron. Biokemični mehanizmi ledvične hipertenzije, edema, dehidracije.
125. Vloga hormonov pri uravnavanju presnove kalcija in fosfata (paratiroidni hormon, kalcitonin). Vzroki in manifestacije hipo- in hiperparatiroidizma.
126. Zgradba, biosinteza in mehanizem delovanja kalcitriola. Vzroki in manifestacije rahitisa
127. Zgradba in izločanje kortikosteroidov. Spremembe katabolizma med hipo- in hiperkortizolizmom.
128. Regulacija izločanja hormonov s sintezo po principu povratne zveze.
129. Spolni hormoni: zgradba, vpliv na presnovo in delovanje spolnih žlez, maternice in mlečnih žlez.
130. Rastni hormon, zgradba, funkcije.
131. Metabolizem endogenih in tujih toksičnih snovi: mikrosomske oksidacijske reakcije in konjugacijske reakcije z glutationom, glukuronsko kislino, žveplovo kislino.
132. Metalotionein in nevtralizacija ionov težkih kovin. Proteini toplotnega šoka.
133. Toksičnost kisika: tvorba reaktivnih kisikovih spojin (superoksidni anion, vodikov peroksid, hidroksilni radikal).
135. Biotransformacija zdravilnih učinkovin. Vpliv zdravil na encime, ki sodelujejo pri nevtralizaciji ksenobiotikov.
136. Osnove kemične karcinogeneze. Predstava o nekaterih kemičnih rakotvornih snoveh: policiklični aromatski ogljikovodiki, aromatski amini, dioksidi, mitoksini, nitrozamini.
137. Značilnosti razvoja, strukture in metabolizma rdečih krvnih celic.
138. Prenos kisika in ogljikovega dioksida s krvjo. Fetalni hemoglobin (HbF) in njegov fiziološki pomen.
139. Polimorfne oblike človeških hemoglobinov. Hemoglobinopatije. Anemična hipoksija
140. Biosinteza hema in njena regulacija. Tema o motnjah sinteze. Porfirija.
141. Razpad hema. Nevtralizacija bilirubina. Motnje presnove bilirubina - zlatenica: hemolitična, obstruktivna, hepatocelularna. Zlatenica novorojenčkov.
142. Diagnostična vrednost določanja bilirubina in drugih žolčnih pigmentov v krvi in urinu.
143. Presnova železa: absorpcija, transport po krvi, odlaganje. Motnje presnove železa: anemija zaradi pomanjkanja železa, hemokromatoza.
144. Glavne beljakovinske frakcije krvne plazme in njihove funkcije. Pomen njihove opredelitve za diagnozo bolezni. Encimodiagnostika.
145. Sistem strjevanja krvi. Faze nastajanja fibrinskega strdka. Notranje in zunanje koagulacijske poti in njihovi sestavni deli.
146. Načela nastanka in zaporedje delovanja encimskih kompleksov prokoagulantne poti. Vloga vitamina K pri strjevanju krvi.
147. Osnovni mehanizmi fibrinolize. Aktivatorji plazminogena kot trombolitična sredstva. Osnovni krvni antikoagulanti: antitrombin III, makroglobulin, antikonvertin. hemofilija.
148. Klinični pomen biokemične preiskave krvi.
149. Glavne celične membrane in njihove funkcije. Splošne lastnosti membran: fluidnost, transverzalna asimetrija, selektivna prepustnost.
150. Lipidna sestava membran (fosfolipidi, glikolipidi, holesterol). Vloga lipidov pri tvorbi lipidnega dvosloja.
151. Membranski proteini - integralni, površinski, "zasidrani". Pomen posttranslacijskih modifikacij pri tvorbi funkcionalnih membranskih proteinov.
Reverzibilna inhibicija Reverzibilni inhibitorji se vežejo na encim s šibkimi nekovalentnimi vezmi in se pod določenimi pogoji zlahka ločijo od encima. Reverzibilni zaviralci so lahko kompetitivni ali nekompetitivni.
Konkurenčna inhibicija Konkurenčna inhibicija se nanaša na reverzibilno zmanjšanje hitrosti encimske reakcije, ki jo povzroči inhibitor, ki se veže na aktivno mesto encima in prepreči nastanek kompleksa encim-substrat. To vrsto inhibicije opazimo, ko je inhibitor strukturni analog substrata, kar ima za posledico konkurenco med molekulami substrata in inhibitorja za mesto v aktivnem središču encima. V tem primeru substrat ali inhibitor interagirata z encimom in tvorita komplekse encim-substrat (ES) ali encim-inhibitor (EI). Ko nastane kompleks encim-inhibitor (EI), ne nastane reakcijski produkt. Za kompetitivno vrsto inhibicije veljajo naslednje enačbe:
E + S ⇔ ES → E + P,
Zdravila kot konkurenčni zaviralci Številna zdravila izvajajo svoj terapevtski učinek preko mehanizma kompetitivne inhibicije. Kvarterne amonijeve baze na primer zavirajo acetilholinesterazo, ki katalizira hidrolizo acetilholina v holin in ocetno kislino. Z dodajanjem inhibitorjev se aktivnost acetilholinesteraze zmanjša, koncentracija acetilholina (substrata) se poveča, kar spremlja povečanje prevodnosti živčnih impulzov. Zaviralci holinesteraze se uporabljajo pri zdravljenju mišičnih distrofij. Učinkovita antiholinesterazna zdravila - prozerin, endrofonij itd.
Nekonkurenčna inhibicija Nekonkurenčna inhibicija encimske reakcije se imenuje, ko zaviralec interagira z encimom na mestu, ki ni aktivno mesto. Nekompetitivni inhibitorji niso strukturni analogi substrata. Nekompetitivni inhibitor se lahko veže bodisi na encim bodisi na kompleks encim-substrat in tvori neaktiven kompleks. Dodatek nekompetitivnega inhibitorja povzroči spremembo konformacije encimske molekule na način, da je motena interakcija substrata z aktivnim centrom encima, kar povzroči zmanjšanje hitrosti encimske reakcije.
Ireverzibilna inhibicija Ireverzibilno inhibicijo opazimo v primeru tvorbe stabilnih kovalentnih vezi med inhibitorsko molekulo in encimom. Najpogosteje je aktivno središče encima spremenjeno, zaradi česar encim ne more opravljati katalitične funkcije. Med ireverzibilne inhibitorje spadajo ioni težkih kovin, kot so živo srebro (Hg 2+), srebro (Ag +) in arzen (As 3+), ki v nizkih koncentracijah blokirajo sulfhidrilne skupine aktivnega centra. Substrat se ne more kemično transformirati. V prisotnosti reaktivatorjev se encimska funkcija obnovi. Ioni težkih kovin v visokih koncentracijah povzročijo denaturacijo proteinske molekule encima, tj. povzroči popolno inaktivacijo encima.
Ireverzibilni zaviralci encimov kot zdravila. Primer zdravila, katerega delovanje temelji na ireverzibilni inhibiciji encimov, je zelo razširjeno zdravilo aspirin. Protivnetno nesteroidno zdravilo aspirin zagotavlja farmakološki učinek z zaviranjem encima ciklooksigenaze, ki katalizira tvorbo prostaglandinov iz arahidonske kisline. Zaradi kemijske reakcije se acetilni ostanek aspirina veže na prosto končno skupino NH 2 ene od podenot ciklooksigenaze. To povzroči zmanjšanje tvorbe reakcijskih produktov prostaglandinov, ki imajo širok spekter bioloških funkcij, vključno z mediatorji vnetja.
24. Regulacija delovanja encimov: alosterični inhibitorji in aktivatorji. Katalitični in regulacijski centri. Kvartarna struktura alosteričnih encimov in kooperativne spremembe v konformaciji encimskih protomerov.
Alosterična regulacija . V mnogih strogo biosintetskih reakcijah je glavna vrsta regulacije hitrosti večstopenjskega encimskega procesa zaviranje povratne zanke. To pomeni, da končni produkt biosintetske verige zavre aktivnost encima, ki katalizira prvo stopnjo sinteze, ki je ključna za to reakcijsko verigo. Ker je končni produkt strukturno drugačen od substrata, se veže na alosterično (nekatalitsko) središče encimske molekule in povzroči inhibicijo celotne sintetične reakcijske verige.
Predpostavimo, da v celicah poteka večstopenjski biosintetski proces, katerega vsako stopnjo katalizira svoj encim:
Hitrost takšnega celotnega zaporedja reakcij je v veliki meri določena s koncentracijo končnega produkta P, katerega kopičenje nad dovoljeno raven ima močan zaviralni učinek na prvo stopnjo procesa in s tem na encim E1.
Vendar je treba upoštevati, da so lahko modulatorji alosteričnih encimov tako aktivatorji kot inhibitorji. Pogosto se izkaže, da ima sam substrat aktivacijski učinek.Encime, pri katerih sta substrat in modulator predstavljena z enakimi strukturami, imenujemo homotropni, v nasprotju s heterotropnimi encimi, pri katerih ima modulator drugačno strukturo od substrata. Interkonverzija aktivnih in neaktivnih alosteričnih encimov v poenostavljeni obliki, kot tudi konformacijske spremembe, opažene ob pritrditvi substrata in efektorjev. Pritrditev negativnega efektorja na alosterični center povzroči pomembne spremembe v konfiguraciji aktivnega središča encimske molekule, zaradi česar encim izgubi afiniteto do svojega substrata (tvorba neaktivnega kompleksa).
Alosterične interakcije se kažejo v naravi krivulj odvisnosti začetne hitrosti reakcije od koncentracije substrata ali efektorja, zlasti v obliki črke S teh krivulj (odstopanje od hiperbolične krivulje Michaelis-Menten). Narava odvisnosti v od [S] v obliki črke S v prisotnosti modulatorja je posledica kooperativnega učinka. To pomeni, da vezava ene molekule substrata olajša vezavo druge molekule na aktivno mesto in s tem poveča hitrost reakcije. Poleg tega je za alosterične regulatorne encime značilna nelinearna odvisnost hitrosti reakcije od koncentracije substrata.

"

Z ireverzibilno inhibicijo pride do vezave ali uničenja funkcionalnih skupin encima, potrebnih za manifestacijo njegove aktivnosti.

Na primer snov diizopropil fluorofosfat se močno in ireverzibilno veže na hidroksi skupino serina v aktivnem mestu encima acetilholinesteraza, ki hidrolizira acetilholin v živčnih sinapsah. Inhibicija tega encima prepreči razgradnjo acetilholina v sinaptični špranji, zaradi česar prenašalec še naprej deluje na svoje receptorje, kar nenadzorovano poveča holinergično regulacijo. Bojno orožje deluje na podoben način. organofosfati(sarin, soman) in insekticidi(karbofos, diklorvos).

Mehanizem ireverzibilne inhibicije acetilholinesteraze

Drug primer vključuje zaviranje acetilsalicilna kislina(aspirin) ključni encim pri sintezi prostaglandinov - ciklooksigenaza. Ta kislina je del protivnetnih zdravil in se uporablja za vnetne bolezni in vročinska stanja. Dodatek acetilne skupine k amino skupini v aktivnem središču encima povzroči inaktivacijo slednjega in prenehanje sinteze prostaglandinov.

Mehanizem ireverzibilne inhibicije ciklooksigenaze

Reverzibilna inhibicija

Z reverzibilno inhibicijo pride do šibke vezave inhibitorja na funkcionalne skupine encima, zaradi česar se aktivnost encima postopoma obnovi.

Primer reverzibilnega inhibitorja je prozerin, vezava na encim acetilholinesteraza v svojem aktivnem središču. Skupina zaviralcev holinesteraze (prozerin, distigmin, galantamin) se uporablja pri miasteniji gravis, po encefalitisu, meningitisu in poškodbah centralnega živčnega sistema.

Konkurenčna inhibicija

Pri tej vrsti inhibicije je inhibitor po strukturi podoben encimskemu substratu. Zato tekmuje s substratom za aktivno mesto, kar vodi do zmanjšane vezave substrata na encim in motnje katalize. To je značilnost konkurenčne inhibicije - sposobnost krepitve ali oslabitve inhibicije s spreminjanjem koncentracije substrata.

Na primer:

1. Konkurenčna interakcija etanol in metanol za aktivni center alkoholna dehidrogenaza.

2. Zaviranje sukcinat dehidrogenaza malonska kislina, katerega struktura je podobna strukturi substrata tega encima - jantarne kisline (sukcinata).

Nespecifični zaviralci. Zaviralce virusov influence v normalnih človeških in živalskih krvnih serumih je leta 1942 odkril Hirst.

Celice telesa proizvajajo posebne virusno-tropne snovi - zaviralce, ki lahko delujejo z virusi in zavirajo njihovo aktivnost. Tako imajo serumski inhibitorji širok spekter delovanja: nekateri zavirajo hemaglutinacijske lastnosti virusov, drugi zavirajo njihovo infekcijsko aktivnost. Serumske inhibitorje delimo na: toplotno labilne (Chu-inhibitorji, β-inhibitorji), ki se inaktivirajo pri temperaturi 60-62 °C. Sposobni so nevtralizirati infekcijsko in hemaglutinacijsko aktivnost virusov gripe, ošpic, atipične kokošje kuge itd.; termostabilni (Francis, α- in γ-inhibitorji). Blokirajo hemaglutinacijsko aktivnost virusa.

Različni virusi (tudi iste vrste) so različno občutljivi na inhibitorje. Obstajajo sevi, občutljivi na inhibitorje in odporni na inhibitorje.

Ugotovljene so bile velike razlike v biokemični naravi inhibitorjev in njihovi kvantitativni vsebnosti v krvnem serumu živali različnih vrst.

Med zaviralci in protitelesi je razlika v njihovi interakciji z virusom. Tako za razliko od protiteles kompleks inhibitor-virus ne veže komplementa; virus se veže na protitelesa ob sočasni prisotnosti protiteles in inhibitorjev; virus tvori močnejšo vez s protitelesi.

Poleg serumskih zaviralcev so zaviralce opisali v tkivih, izločkih in iztrebkih živali, vključno s pticami, pa tudi v celičnih kulturah.

Interferonski sistem (IFN). Leta 1957 Angleška virologa A. Isaacs in J. Lindeman sta ugotovila, da celice, okužene z virusom, proizvajajo posebno snov, ki zavira razmnoževanje tako homolognih kot heterolognih virusov, in so jo poimenovali interferon. Ugotovljeno je bilo, da ne obstaja samo en interferon, ampak njihov celoten sistem, v katerem se razlikujejo tri glavne vrste.

Nomenklaturo interferonov je leta 1980 razvila posebna komisija WHO.

Znotraj vsakega tipa obstajajo podtipi, na primer α-interferon jih ima približno 20. Po naravi so interferoni glikoproteini. Zakodirani so v genetskem aparatu celice. Pri ljudeh so geni za interferon lokalizirani na kromosomih 2, 5, 9 in 11.

Interferonski sistem nima osrednjega organa, saj imajo vse celice telesa vretenčarjev sposobnost proizvajanja interferona, čeprav ga najbolj aktivno proizvajajo bele krvne celice (levkociti, T-limfociti, NK, makrofagi itd.).

Celice ne proizvajajo interferona spontano. Za njegov nastanek je potreben induktor (virusi, bakterijski toksini, sintetične snovi, dvoverižna virusna RNA).

Do indukcije interferona pride zaradi derepresije njegovega gena (operon za α-interferon ima 12 strukturnih genov). Pride do transkripcije mRNA za interferon in njegovega prevajanja na celične ribosome.

Časovni interval med interakcijo induktorja in celice ter pojavom interferona (lag period) običajno traja 4-8 ur.Interferon nima neposredne interakcije z virusom in ne moti adsorpcije virusa na celici in njegov prodor vanj.

Protivirusni učinek interferona ni povezan s sintezo novih beljakovin, ampak se kaže v povečanju aktivnosti številnih ključnih encimov celičnega metabolizma (protein kinaz in sintetaz). Posledično sta stopnji iniciacije in prevajanja blokirani in virusne mRNA uničene - to določa univerzalni mehanizem delovanja interferona pri okužbah, ki jih povzročajo različni virusi. Najbolj značilne lastnosti interferona: tkivna specifičnost. Aktiven je v homolognih sistemih in močno zmanjša aktivnost v heterogenih organizmih (zato se za zdravljenje ljudi uporabljajo interferoni človeškega izvora);

univerzalnost proti širokemu spektru virusov, t.j. nima specifičnosti za viruse, čeprav imajo različni virusi neenakomerno občutljivost na interferon;

visoka učinkovitost. Majhni odmerki imajo protivirusno delovanje.

Študija lastnosti interferonov je pokazala, da imajo tudi antibakterijske lastnosti (zlasti proti gram-pozitivnim bakterijam), protitumorske učinke in imunomodulatorne lastnosti. Interferoni spodbujajo aktivnost naravnih celic ubijalk in citotoksičnih T-limfocitov, povečujejo občutljivost ciljnih celic nanje, spodbujajo fagocitozo, tvorbo protiteles, fiksacijo komplementa itd.

Biološka aktivnost različnih interferonov je lahko izražena v različnih stopnjah; na primer, α- in β-interferoni imajo večjo protivirusno aktivnost kot γ-interferoni, ki imajo večkrat večjo imunomodulatorno aktivnost.

Eden od dejavnikov, ki določajo odpornost telesa, je sposobnost njegovih tkiv, da proizvajajo interferon. Pri različnih živalih je drugačen in je odvisen od prirojenih značilnosti telesa, starosti (interferon pri novorojenčkih kaže manj protivirusnega učinka kot interferon pri odraslih živalih). Poleg tega na proizvodnjo interferona v telesnih tkivih vplivajo tudi zunanji pogoji, na primer vreme, temperatura zraka (pozimi in jeseni telo proizvede manj interferonov kot v topli sezoni), ionizirajoče sevanje živali vodi do zmanjšanja proizvodnja endogenega interferona.

V praksi obstajata dva načina uporabe interferona: uporaba že pripravljenega eksogenega homolognega interferona za preprečevanje in zdravljenje številnih virusnih okužb (gripa, hepatitis B, herpes in maligne neoplazme). Zdravilo je učinkovitejše v zgodnjih fazah bolezni; indukcija endogenega interferona v telesu. Njena manifestacija je dobro znana, ko pticam vbrizgamo vakcinske seve virusa atipične kokošje kuge, pa tudi lapinizirana seva L3 in LT virusa goveje kuge.

Trenutno se interferoni proizvajajo z genskim inženiringom.

Celice ubijalke. Leta 1976 so v limfoidnem tkivu odkrili naravne celice ubijalke - NK celice (iz angleškega Natural killer - naravni ubijalec), imenujemo jih tudi naravne celice ubijalke (NK celice). Izvirajo iz matičnih celic kostnega mozga. Vsebnost NK celic v krvi je 5-20% celotnega števila limfocitov, v jetrih - 42%, v vranici - 36, v bezgavkah - 3, v pljučih - 5, v tankem črevesu. - 3 in v kostnem mozgu - 2%. Za razliko od T-citotoksičnih limfocitov morilska aktivnost NK celic ni odvisna od predstavitve tujih antigenov z molekulami glavnega histokompatibilnega kompleksa razreda I.

Za prepoznavanje in uničenje tarčnih celic z NK celicami ni potrebna predhodna senzibilizacija (imunizacija) in ga ne spremlja tvorba spominskih celic. Imajo pa NK celice pomembno vlogo pri zaščiti telesa pred rastjo tumorja, tumorskimi metastazami in virusnimi okužbami – pri izločanju mutiranih in z virusom okuženih celic ter zavrnitvi presadka. V bistvu so naravne celice ubijalke vključene v prvo obrambno reakcijo telesa, preden se aktivirajo drugi, specifični imunski mehanizmi. NK celice povzročajo lizo tarčnih celic, neodvisno od protiteles in komplementa, hkrati pa nimajo sposobnosti fagocitoze. Citotoksični faktor NK celic je posebna beljakovina, ki je po fizikalno-kemijskih in imunoloških lastnostih podobna beljakovini perforin, ki povzroči nastanek por v membrani tarčnih celic. NK celice vsebujejo tudi granzime, ki ob prodoru v tarčne celice povzročijo indukcijo apoptoze (programirane celične smrti).

Po lizi tarčnih celic NK celice ostanejo sposobne preživetja, se sprostijo iz tarč in lahko interagirajo z novo tarčno celico (reciklirane NK celice). NK celice hitro ubijejo tarčne celice (1-2 uri) brez priprave v obliki imunskega odziva, po tem se razlikujejo od T limfocitov.

Poleg celic NK kažejo od protiteles odvisne celice K (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity – ADCC) naravno citotoksičnost, ki je ni povzročila predhodna imunizacija.

Zahvaljujoč dobro usklajenemu medsebojnemu delovanju sistemov makrofagov, interferonov, komplementa, glavnega histokompatibilnega kompleksa, T-limfocitov in naravnih celic ubijalk, še pred pridobitvijo specifične imunosti, pravočasno prepoznavanje in uničenje vseh genetsko tujih snovi (mikroorganizmov in mutiranih celic) je zagotovljena. Posledično je ohranjena strukturna in funkcionalna celovitost telesa.

Hkrati ti sistemi služijo kot osnova za nastanek pridobljene (specifične) imunosti, na njihovi ravni pa se vrsta in pridobljena imunost združita in tvorita enoten in najučinkovitejši sistem samoobrambe telesa.

Če najdete napako, označite del besedila in kliknite Ctrl+Enter.

Zaviranje encimov

Bolj verjetno je, da zdravila zavirajo delovanje encimov

Kovalentna (kemijska) modifikacija

Aktivacija protein kinaze A s cAMP

Kovalentna modifikacija vključuje reverzibilno dodajanje ali odstranitev specifične skupine, s čimer se spremeni aktivnost encima. Najpogosteje je taka skupina fosforna kislina, redkeje metilne in acetilne skupine. Fosforilacija encima poteka na ostankih serina in tirozina. Dodajanje fosforne kisline beljakovinam poteka z encimi protein kinaze, cepitev – proteinske fosfataze.

Sprememba aktivnosti encimov
med fosforilacijo-defosforilacijo

Encimi so lahko aktivni v fosforiliranem in defosforiliranem stanju. Na primer, encima glikogen fosforilaza in glikogen sintaza se fosforilirata, ko telo potrebuje glukozo, in postane glikogen fosforilaza aktivna in začne razgradnjo glikogena in glikogen sintaze neaktiven. Ko je treba sintetizirati glikogen, se oba encima defosforilirata, sintaza postane aktivna, fosforilaza pa postane neaktivna.

Odvisnost aktivnosti presnovnih encimov
glikogena zaradi prisotnosti fosforne kisline v strukturi

V medicini se aktivno razvijajo in uporabljajo spojine, ki spreminjajo aktivnost encimov, da uravnavajo hitrost presnovnih reakcij in zmanjšajo sintezo določenih snovi v telesu.

Običajno imenujemo zaviranje encimske aktivnosti zaviranje, vendar to ni vedno pravilno. Inhibitor je snov, ki povzroči specifično zmanjšanje encimske aktivnosti. Tako anorganske kisline in težke kovine niso inhibitorji, ampak so inaktivatorji, saj zmanjšajo aktivnost kakršnih koli encimov, tj. dejanje nespecifična.

Ločimo lahko dve glavni smeri inhibicije

Glede na moč vezave encima na zaviralec pride do inhibicije reverzibilen in nepovraten.

Glede na razmerje med inhibitorjem in aktivnim središčem encima delimo inhibicijo na konkurenčen in nekonkurenčno.

Z ireverzibilno inhibicijo pride do vezave ali uničenja funkcionalnih skupin encima, potrebnih za manifestacijo njegove aktivnosti.