Ответы на экзамен

Шифр: 6.1.1.1

Пример: АТФ + ПВК + СО2 → АДФ + Фн + ЩУК

Систематическое название: ПВК: СО2–лигаза (АТФ → АДФ + Фн)

Тривиальное название: пируваткарбокилаза

Коферменты:

Выступает в роли акцептора и донора химических группировок.

Локализуется в каталитическом участке активного центра.

Простестическая группа – кофермент связан с белковой частью молекулы ковалентными связями. Связь прочная. Есть некоторые коферменты, связанные нековалентными связями, но являющиеся очень прочными.

Связь нековалентная - временное взаимодействие на время химической реакции, может рассматриваться в качестве второго субстрата.

Ккоферментам относятся:

гемы,

нуклеотиды,

коэнзим Q,

ФАФС,

SAM,

Глутатион

производные водорастворимых витаминов:

Витамины		Коферменты
РР (никотиновая		НАД+, НАДФ+
кислота)
В2	(рибофлавин)	ФАД, ФМН
В6	(пиридоксаль)	Пиридоксальфосфат
В1	(тиамин)	Тиаминпирофосфат
В12		Кобаламины

11

9. Энзимопатии: понятие, классификация, молекулярные причины возникновения и механизмы развития, последствия, биохимическая диагностика.

Энзимопатии – это группа заболеваний, которые вызваны различными дефектами ферментов.

Классификация:

1)Наследственные энзимопатии – это заболевания, вызванные наследственными нарушениями биосинтеза ферментов или их структуры и функции.

Внорме:

	индуктор	Фермент
Регуляторный ген	Ген фермента

Полное или частичное нарушения биосинтеза ферментов вызывают дефекты генов регуляторных белков, которые контролируют синтез ферментов:

индуктор

	Регуляторный ген	Ген фермента

Нарушение структуры и функции ферментов вызывают дефекты генов этих ферментов:

	индуктор	Фермент
Регуляторный ген	Ген фермента

У образовавшегося фермента наблюдаются структурные изменения, которые проявляются в изменении его каталитической активности, чувствительности к активаторам и ингибиторам, сродству к субстратам, оптимумам рН, температуры. В связи с этим изучением констант фермента является решающим в постановке диагноза врожденных энзимопатий.

(По типу нарушений метаболизма):

a. Нарушения обмена аминокислот: фенилкетонурия, альбинизм, алкаптонурия и др.;

12

b.Нарушения углеводного обмена: галактоземия, наследственная непереносимость фруктозы, гликогенозы;

c.Нарушения липидного обмена: липидозы;

d.Нарушения обмена нуклеиновых оснований: подагры, синдрома Леш-Нихана и др.;

e.Нарушение обмена в соединительной ткани: мукополисахаридозы, хондродистрофия и др.;

f.Дефекты ферментов в ЖКТ: муковисцидоз, целиакия, непереносимость лактозы и др.

g.Нарушения обмена стероидов и т.д.

2)Приобретенные энзимопатии

a.Алиментарные - это заболевания, вызванные изменением количества и активности ферментов вследствие нарушения характера питания.

Вызывается дефицитом или дисбалансом в пище витаминов, макро- и микроэлементов, АК, ЖК, других БАВ.

b.Токсические - это заболевания, вызванные нарушением активности ферментов вследствие действия токсических веществ.

Токсическим веществами являются многие ксенобиотики, а также некоторые метаболиты в высоких концентрациях (алкоголь).

Токсические вещества могут избирательно угнетать активность или синтез ферментов, либо угнетать весь биосинтез ферментов.

Пример: Антивитамины, присутствующие в некоторых пищевых продуктах, или разрушают витамины или конкурентно замещают их в молекулах ферментов, что приводит к угнетению активности этих ферментов

c.Вызванные различными патологическими состояниями организма.

Любое заболевание, нарушающее КОС, изменяющее температуру тела, концентрацию ингибиторов и активаторов, меняет активность ферментов организма.

Пример: при ацидозе и повышении температуры возрастает активность катаболических (лизосом) и падает активность анаболических ферментов.

13

10. Энзимодиагностика: классификация ферментов клетки, крови в энзимодиагностике, диагностическое значение, применение в педиатрии

Энзимодиагностика – методы диагностики болезней, патологических состояний и процессов, основанные на определении активности ферментов в биологических жидкостях.

Классификация ферментов плазмы крови по происхождению:

1)Секреторные ферменты - секретируются определенными органами в плазму крови, где и выполняют свою функцию. Например: ЛПЛ, ЛХАТ, ферменты свертывающей и противосвертывающей системы крови;

2)Экскреторные ферменты - синтезируются в железах ЖКТ, выделяются в просвет ЖКТ, где обеспечивают процесс пищеварения. В кровь эти ферменты попадают при повреждении желез. Например, при панкреатите в крови обнаруживается панкреатическая липаза, амилаза, трипсин и т.д., при воспалении слюнных желез - амилаза слюны.

3)Клеточные ферменты - функционируют только внутри клеток, в плазму крови они попадают во время повреждения (под действием медиаторов воспаления и т.д.) и гибели клеток (при некрозе). К ним относятся общие, органо- и органеллоспецифические ферменты. За счет естественной гибели клеток клеточные ферменты имеют в плазме крови постоянно низкую активность. При поражении органа происходит значительный выход ферментов из его клеток и многократное увеличение активности этих ферментов в плазме крови.

Ферменты клетки:

1)Аминотрансферазы. Локализуются в митохондриях, обеспечивают взаимопревращения аминокислот и кетокислот: АК1 + КК2 ↔ КК1 + АК2.

a.АСТ: асп+α-КГ ↔ ЩУК+глу. АСТ много в миокарде, по убыванию меньше в печени, скелетной мускулатуре, ЦНС, почках, семенниках.

b.АЛТ: ала+α-КГ ↔ ПВК+глу. АЛТ много в печени, поджелудочной железе, миокарде, скелетной мускулатуре.

Активность обеих трансаминаз в сыворотке крови возрастает в десятки раз при инфаркте миокарда (АСТ>АЛТ), при остром инфекционном гепатите (АЛТ>АСТ), а также при циррозе печени и мышечной дистрофии.

14

2)ЛДГ и КК. Относятся к некротическим ферментным методам.

a. ЛДГ. Локализуется в цитозоле, обеспечивает взаимопревращения ПВК и лактата. ПВК+ НАДН2 ↔ лактат + НАД+.

ЛДГ1 и ЛДГ2 наиболее активны в сердечной мышце и почках. ЛДГ4 ЛДГ5 - в скелетных мышцах и печени.

При инфаркте миокарда в сыворотке крови резко повышается активность ЛДГ1 и ЛДГ2, а при поражениях скелетной мускулатуры и печени повышается активность ЛДГ4 ЛДГ5.

b.КК. Локализуется в цитозоле, митохондриях, миофибриллах. Креатин + АТФ ↔ креатинфосфат + АДФ.

Изофермент КК-ВВ находиться преимущественно в головном мозге МВ – в миокарде

ММ – в скелетных мышцах.

Всыворотке крови КК-ММ повышается при повреждении скелетных мышц, КК-МВ - при инфаркте миокарда. КК-ВВ не проходит гематоэнцефалический барьер и не имеет значения для диагностики патологий ЦНС.

Диагностическое значение:

В сыворотке крови повышена активность амилазы - острый панкреатит, киста поджелудочной железы; γ-глутамилтранспептидазы - острый инфекционный или токсическый гепатит, хронический гепатит, цирроз печени; кислой фосфатазы - карцинома простаты;

щелочной фосфатазы - заболевания костей, закупорка желчных протоков, при беременности и у детей.

Определение активности ферментов с диагностической целью проводят также в моче, слюне, ликворе и биоптатах органов и тканей.

Нормальные значения активности ферментов у детей отличаются от нормальных значений у взрослых.

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

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

15

1)Протеолитические ферменты применяются при нарушении пищеварения.

Пример:

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

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

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

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

e.Дисахаридазы.

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

Пример:

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

b.Гиалуронидазы – ферменты, специфическим субстратом которых является гиалуронованная кислота, основа межклеточного матрикса соединительной ткани. Показателями к их применению

16

являются рубцы после ожогов и операций, гематомы, контрактуры суставов и т.д. Лечебный эффект проявляется размягчением рубцов, рассасыванием гематом, появлением подвижности в суставах.

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

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

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

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

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

Цикл Кребса.

ЩУКа "съела" ацетат, Получается цитрат. Через cis-аконитат Будет он - изоцитрат. Водороды отдав НАД, Он теряет СО 2. Этому безмерно рад Альфа -кето- глутарат. Окисление грядет: НАД похитит водород, В 1 и липоат

С коэнзимом А спешат, Отбирают СО 2.

А энергия едва В сукциниле появилась,

17

Сразу АТФ родилась. И остался сукцинат.

Вот добрался он до ФАДа - Водороды тому надо. Водороды потеряв, Стал он просто фумарат. Фумарат воды напился,

Да в малат и превратился. Тут к малату НАД пришел, Водороды приобрел.

ЩУКа снова объявилась И тихонько затаилась Караулить ацетат...

Ферменты в этой схеме есть.

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

Схема:

O

H2C

COOH

C

COOH

+ H3C

C

SKoA

+ H

SKoA

O

HO

C

COOH

H2C

COOH

H C

COOH

ацетил-SКоА цитратсинтаза

2

ЩУК

цитрат

HS-КоА

цитрат:ацетилКоА-лиаза

H2O

H2O

H C

COOH

H2C

COOH

H C

COOH

2

2

HO

C

COOH

C

COOH

HC

COOH

H2C

COOH

HC

COOH

HO

CH

COOH

цитрат аконитаза

цис-аконитат аконитаза

изоцитрат

цитрат: гидро-лиаза

цитрат: гидро-лиаза

H2C

COOH

НАД+ НАДН2 СО2

H2C

COOH

HC

COOH

O

CH2

Mn2+ (Mg2+)

HO

CH

COOH

C

COOH

изоцитрат

изоцитрат ДГ

КГ

изоцитрат:НАД+ оксидоредуктаза (декарбоксилирующая)

H2C

COOH

НАД+ НАДН НSКоА

СО

H2C

COOH

2

2

CH2

CH2

O

O

C

COOH

C

SKoA

КГ

В1, РР,В2, пантотеновая к-та, липоевая к-та

Сукцинил-КоА

-кетоглутарат ДГ

-КГ:НАД+ оксидоредуктаза (декарбоксилирующая)

18

H2C

COOH

H C

COOH

Рн + ГДФ ГТФ

HSКоА

2

CH2

CH2

O

C

SKoA

COOH

Mg2+

Сукцинил-КоА

сукцинат

Сукцинил-КоА-синтетаза

сукцинат:НКоА-лигаза (ГТФ-ГДФ+Рн)

ФАД

ФАДН2

H2C

COOH

HC

COOH

H2C

HOOC

CH

COOH

сукцинат

Сукцинат ДГ (СДГ)

фумарат

сукцинат:ФАД-оксидоредуктаза

Н2О

H

HC

COOH

HO

COOH

C

HOOC

CH

фумараза

H2C

COOH

фумарат

малат:гидро-лиаза

L-малат

HO

H

COOH

НАД+

НАДН2

C

O

C

COOH

H2C

COOH

малат ДГ

H2C

COOH

L-малат

ЩУК

малат: НАД+ окидоредуктаза

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

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

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

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

Оксидазный путь использования кислорода в клетке:

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

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

19

Оно является основным источником АТФ в аэробных клетках

Окислительное фосфорилирование состоит из процессов окисления и фосфорилирования.

1) Процесс окисления

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

МЕЖМЕМБРАННОЕ ПРОСТРАНСТВО

Комплекс I

Комплекс III

Комплекс IV

		B562	B562
ФМН	Q	B566	B566
5 FeS		C1	C1
	ФАД

a a

C

a3 a3

НАД+	НАД Н2	½О2	½О2*
			АТФ
	сукцинат фумарат		синтаза
		МАТРИКС	Н2О
	Комплекс II		Фн + АДФ АТФ
Изоцитрат	α-КГ

α-КГ СукцинилКоА

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

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

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

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

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

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

20