- •Тема: Введение в биохимию. Ферменты: строение, свойства, локализация, номенклатура и классификация
- •Строение ферментов
- •1. Оксидоредуктазы
- •2. Трансферазы
- •4. Лиазы
- •5. Изомеразы
- •6. Лигазы (синтетазы)
- •Лекция № 2
- •Тема: Регуляция активности ферментов в клетке.
- •Общие представления о гормонах и
- •Их роли в регуляции активности ферментов.
- •2 Курс.
- •1). Аллостерическая регуляция каталитической активности ферментов
- •III. Механизмы регуляции количества ферментов
- •Клеточная сигнализация
- •Рецепторы
- •Участие рецепторов в трансмембранной передаче сигнала
- •3). Рецепторы, сопряженные с g-белками (gpcr от англ. G – protein coupled receptor), по строению их еще называют серпантинными.
- •Регуляторные белки
- •Вторичные посредники (мессенджеры)
- •Ферменты
- •Трансмембранная передача информации с участием аденилатциклазной системы
- •Аденилатциклазная система активируется:
- •Инозитолтрифосфатная система активируется:
- •Трансмембранная передача информации с участием гуанилатциклазной системы
- •Трансмембранная передача информации с участием цитоплазматических и ядерных рецепторов
- •Лекция № 3 Тема: Медицинская энзимология
- •2 Курс.
- •I. Энзимопатология
- •1. Наследственные энзимопатии
- •Наследственные энзимопатии по типу нарушений метаболизма делят на:
- •2. Приобретенные энзимопатии
- •II Энзимодиагностика
- •1) Определение активности органо-, органеллоспецифических ферментов и их изоферментов.
- •2) Определение активности ферментов и их констант (Km, t, pH).
- •3) Определение концентрации органических веществ с помощью ферментов.
- •III Энзимотерапия
Клеточная сигнализация
В многоклеточных организмах поддержание гомеостаза обеспечивают 3 системы:
1). нервная, 2). гуморальная, 3). иммунная.
Регуляторные системы функционируют с участием сигнальных молекул.
Сигнальные молекулы – это органические вещества, которые переносят информацию.
К сигнальным молекулам относятся гормоны, нейромедиаторы, факторы роста, цитокины и эйкозаноиды.
ЦНС для передачи сигнала использует нейромедиаторы, гуморальная система – гормоны, иммунная - цитокины.
Гормоны, это сигнальные молекулы беспроводного системного действия.
Отличием истинных гормонов от других сигнальных молекул, является то, что они синтезируются в специализированных эндокринных клетках, транспортируются кровью и действуют дистантно на ткани мишени.
Гормоны по строению делятся: на
белковые (гормоны гипоталамуса, гипофиза),
производные аминокислот (тиреоидные, катехоламины)
и стероидные (половые, кортикоиды).
Пептидные гормоны и катехоламины растворимы в воде, они регулируют преимущественно каталитическую активность ферментов.
Стероидные и тиреоидные гормоны водонерастворимы, они регулируют преимущественно количество ферментов.
Гормоны влияют на активность и количество ферментов в клетке не напрямую, а через каскадные системы (аденилатциклазную, гуанилатциклазную, инозитолтрифосфатную, RAS и т.д.), состоящие из:
рецепторов;
регуляторных белков (G-белки, IRS, Shc, STAT и т.д.).
вторичных посредников, (messenger - посыльный) (Са2+, цАМФ, цГМФ, ДАГ, ИТФ);
ферментов (аденилатциклаза, фосфолипаза С, фосфодиэстераза, протеинкиназы А, С, G, фосфопротеинфосфотаза);
Необходимость каскадных систем связана с тем, что, во-первых, водорастворимые гормоны не проходят клеточную мембрану, во-вторых, эти системы обеспечивают усиление первичного сигнала гормонов в миллионы раз. В результате даже одна молекула гормона способна активировать миллионы ферментов и вызвать метаболический эффект.
Водонерастворимые гормоны самостоятельно проходят клеточные мембраны и реализуют свой эффект с участием цитоплазматических и ядерных рецепторов.
Рецепторы
Рецепторы - это белки, встроенные в клеточную мембрану или находящиеся внутри клетки, которые, взаимодействуя с сигнальными молекулами, меняют активность регуляторных белков.
По локализации рецепторы делятся на: 1) цитоплазматические; 2) ядерные; 3) мембранные.
По эффекту рецепторы делятся на: активаторные (активируют каскадные системы) и ингибиторные (блокируют каскадные системы).
Участие рецепторов в трансмембранной передаче сигнала
вторичные
посредники:
2). Рецепторы, с тирозинкиназной активностью (рецептор инсулина);
3). Рецепторы, активирующие инозитолтрифосфатную систему (α1-адренорецептор - у гепатоцитов);
4). Рецепторы, с гуанилатциклазной активностью (гуанилатциклаза, рецептор ПНФ);
5). Рецепторы, активирующие аденилатциклазную систему (β-адренорецепторы);
6). Рецепторы, связывающие гормон в цитозоле или ядре (рецептор кортизола).
По механизму передачи сигнала рецепторы делятся на 4 типа:
1). Рецепторы, связанные с ионными каналами. Это интегральные мембранные белки, состоящие из нескольких субъединиц, полипептидная цепь которых несколько раз пересекает клеточную мембрану. Они имеют центр связывания сигнальной молекулы и ионный канал. При связывании с сигнальными молекулами у этих рецепторов открываются или закрываются ионные каналы. Действуют они очень быстро в течение миллисекунд.
Эти рецепторы обеспечиваю синаптическую передачу в электрически возбудимых клетках. Например, катионные ацетилхолиновые никотиновые рецепторы скелетных мышц.
2). Рецепторы, с ферментативной активностью. Имеют разнообразное строение, регулируют клеточное деление, дифференцировку, развитие иммунного ответа.
Рецепторы с ферментативной активностью бывают 3 видов:
а). Рецепторы, с тирозинкиназной активностью (тирозиновые протеинкиназы). Это каталитические рецепторы, фосфорилирующие по тирозину белки-мишени. Их активируют инсулин, макрофагный колониестимулирующий фактор, тромбоцитарный производный фактор роста.
Например, мембранный рецептор инсулина, он является гликопротеином, который состоит из 2 α и 2 β субъединиц связанных дисульфидными связями. α субъединицы связывают инсулин, а β субъединицы обладают тирозинкиназной активностью. После присоединения гормона к α субъединицам, β субъединицы сначала фосфорилируют друг друга, а затем белок IRS-1 (insulin receptor substrate), который активирует функциональные ферменты (фосфопротеинфосфатаза). ФПФ в свою очередь дефосфорилирует и инактивирует инсулиновый рецептор.
б). Рецепторы, с фосфатазной активностью (тирозиновые протеинфосфотазы). Это каталитические рецепторы, дефосфорилирующие по тирозину белки-мишени (например, ФПФ).
в). Рецепторы с гуанилатциклазной активностью (гуанилатциклазы ГЦ). Это каталитические рецепторы, превращающие ГТФ в цГМФ, есть в сердце, легких, почках, надпочечниках, эндотелии кишечника, сетчатке и т.д.
Эти рецепторы находятся на мембране и в цитоплазме:
Мембранная ГЦ – гликопротеин (180кДа), имеет 3 домена: внеклеточный рецепорный, трансмембранный и внутриклеточный каталитический. Активируется предсердным натрийуретическим фактором (АНФ), термостабильным токсином грамотрицательных бактерий, эндотелийпроизводным фактором, ацетилхолином+Са2+, серотонином, гистамином и т.д. Существует 3 вида.
Цитоплазматическая ГЦ состоит из α и β субъединиц и содержит гем, активируется оксидом азота NO (а также Н2О2, О2, жирными кислотами и продуктами ПОЛ).