6. Лигазы (синтетазы)

Соединение 2 молекул с использованием энергии макроэргических соединений (АТФ и др). В реакцию вступают 3 вещества, образуется 3 вещества.

Систематическое название субстрат: субстрат–лигаза (источник энергии)

АТФ + L-глутамат + NH₄⁺ → АДФ + Фн + L-глутамин

Систематическое название: L-глутамат: аммиак–лигаза (АТФ → АДФ + Фн)

Тривиальное название: глутаминсинтетаза

АТФ + ПВК + СО₂ → АДФ + Фн + ЩУК

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

Тривиальное название: пируваткарбокилаза

ГОУВПО УГМА Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Кафедра биохимии

Утверждаю

Зав. каф. проф., д.м.н.

Мещанинов В.Н.

_____‘’_____________2006 г

Лекция № 2 Тема: Медицинская энзимология

Факультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический.

2 Курс.

Энзимология – это раздел биохимии, изучающий ферменты и катализируемые ими реакции.

Медицинская энзимология – это энзимология, которая изучает применение ферментов в медицине.

В медицинской энзимологии выделяют три основных направления: энзимопатология, энзимодиагностика и энзимотерапия.

I. Энзимопатология

Энзимопатология – это наука, которая изучает энзимопатии.

Энзимопатии – это группа заболеваний, которые вызваны различными дефектами ферментов. Энзимопатий делятся на: наследственные (первичные) и приобретенные (вторичные).

1. Наследственных энзимопатий

Наследственные энзимопатии – это заболевания, вызванные наследственными нарушениями биосинтеза ферментов или их структуры и функции. В основе этих энзимопатий лежит дефект либо собственных генов ферментов, либо генов регуляторных белков, которые контролируют синтез ферментов.

1. При дефекте генов регуляторных белков, частично или полностью нарушается синтез ферментов.

2. При дефекте собственных генов фермента, у образовавшегося фермента наблюдаются структурные изменения, которые проявляются в изменении его каталитической активности (как правило, она исчезает), 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.

При наследственных энзимопатиях происходит нарушение определенных метаболических процессов. Из-за дефекта в метаболическом пути (цикле, шунте) одного из ферментов в организме происходит накопление промежуточных продуктов (часто токсичных в высоких концентрациях) и дефицит жизненно необходимых конечных продуктов, что приводит к клиническим проявлениям.

Наследственные энзимопатии проявляются чаще всего у гомозигот, наследуются, в основном, по аутосомно-рецессивному типу. Для них характерно наличие скрытого периода, когда болезнь может быть установлена только биохимическими методами. Первые клинические симптомы врожденных энзимопатий обычно обнаруживаются в раннем детском возрасте.

Многочисленные наследственные энзимопатии характеризуются большим разнообразием течения, прогноз их различен.

Наследственных энзимопатий делят по типу нарушений метаболизма:

1. нарушения обмена аминокислот: фенилкетонурия, альбинизм, алкаптонурия и др.;

2. нарушения углеводного обмена: галактоземия, наследственная непереносимость фруктозы, гликогенозы;

3. нарушения липидного обмена: липидозы;

4. нарушения обмена нуклеиновых оснований: подагры, синдрома Леш-Нихана и др.;

5. нарушение обмена в соединительной ткани: мукополисахаридозы, хондродистрофия и др.;

6. дефекты ферментов в ЖКТ: муковисцидоз, целиакия, непереносимость лактозы и др.

7. нарушения обмена стероидов и т.д.

Пример: фенилпировиноградная олигофрения – наследственное заболевание, приводящее в раннем детстве к гибели ребенка или к развитию у него тяжелой умственной отсталости.

Причиной заболевания является отсутствие в печени фермента фен-4-монооксигеназы, которая обеспечивает превращение незаменимой аминокислоты Фен в Тир:

Эта реакция необходима для катаболизма Фен, т.е. удаления его излишков. При отсутствии фен-4-монооксигеназы в организме происходит накопление Фен и превращение его в различные производные: фенилпировиноградную, фенилмолочную и фенилуксусную кислоты.

Фен и его производные в высоких концентрациях токсичны, накапливаясь в тканях, они оказывают на них повреждающее действие. Самой чувствительной к Фен и его производным оказывается нервная ткань детей, она поражается в первую очередь.

Диагноз фенилкетонурия ставят на основании обнаружения Фен в крови или фенилпировиноградной кислоты на пеленках детей. Лечение в основном сводится к исключению из питания ребенка Фен. Для такого ребенка Тир оказывается незаменимой аминокислотой.

Другое тяжелое наследственное заболевание – галактеземия (непереносимость молочного сахара), связано с отсутствием синтеза в печени ферментов, катализирующих превращение галактозы в глюкозу. В результате в раннем возврате происходит накопление в тканях галактозы, приводящее к развитию катаракты, поражению печени, мозга, нередко вызывающее гибель ребенка. Лечение в данном случае сводиться к исключению из диеты молочного сахара.