Г. Зависимость скорости ферментативной реакции от количества субстрата

Если концентрацию ферментов оставить постоянной, изменяя только количество субстрата, то график скорости ферментативной реакции описывают гиперболой (рис. 2-19).

При увеличении количества субстрата начальная скорость возрастает. Когда фермент становится полностью насыщенным субстратом, т.е. происходит максимально возможное при данной концентрации фермента формирование фермент-субстратного комплекса, наблюдают наибольшую скорость образования продукта. Дальнейшее повышение концентрации субстрата не приводит к увеличению образования продукта, т.е. скорость реакции не возрастает. Данное состояние соответствует максимальной скорости реакции V_max.

 

 

Типы ингибирования. Различают обратимое и необратимое ингибирование. Если ингибитор вызывает стойкие изменения пространственной третичной структуры молекулы фермента или модификацию функциональных групп фермента, то такой тип ингибирования называется необратимым. Чаще, однако, имеет место обратимое ингибирование, поддающееся количественному изучению на основе уравнения Михаэлиса-Ментен. Обратимое ингибирование в свою очередь разделяют на конкурентное и неконкурентное в зависимости от того, удается или не удается преодолеть торможение ферментативной реакции путем увеличения концентрации субстрата.

Конкурентное ингибирование может быть вызвано веществами, имеющими структуру, похожую на структуру субстрата, но несколько отличающуюся от структуры истинного субстрата. Такое ингибирование основано на связывании ингибитора с субстратсвязывающим (активным) центром. Классическим примером подобного типа ингибирования является торможение сукцинатдегидрогеназы (СДГ) малоновой кислотой. Этот фермент катализирует окисление путем дегидрирования янтарной кислоты (сукцината) в фумаровую

 

 

Изоферменты, или изоэнзимы,– это множественные формы фермента, катализирующие одну и ту же реакцию, но отличающиеся друг от друга по физическим и химическим свойствам, в частности по сродству к субстрату, максимальной скорости катализируемой реакции (активности), электрофоретической подвижности или регуляторным свойствам.

Клиническое значение определения активности амилазы в сыворотке крови

Снижение активности α-амилазы наблюдается при выраженном кистозном фиброзе, тяжелых заболеваниях печени и после панкреатэктомии.

Причины повышения активности α-амилазы плазмы:

Превышение верхнего предела нормы менее чем в 5 раз:

• поражения слюнных желез;
• хроническая почечная недостаточность;
• макроамилаземия;
• введение морфина (спазм сфинктера Одди);
• травмы верхнего отдела брюшной полости.

Превышение верхнего предела нормы в 5-10 раз:

• прободная дуоденальная язва;
• непроходимость кишечника;
• другие состояния «острого живота»;
• острая почечная недостаточность с олигурией;
• диабетический кетоацидоз.

Превышение верхнего предела нормы более чем в 10 раз:

• острый панкреатит.

 

 

Кроме того, повышение активности АлАТ наблюдается при:

- вирусном гепатите

- холестазах

- шоке

- циррозе печени, метастазах в печень, опухолях печени,

- токсическом повреждении печени

- осложненном инфаркте миокарда

- приёме некоторых лекарственных веществ и др.

Повышение активности АсАТ вызывают:

- прогрессирующие мышечные дистрофии

- обширные травмы мышц

- оперативные вмешательства (особенно на мышечных органах)

- при алкогольных гепатитах.

Снижение активности АсАТ, АлАТ наблюдается при:

- снижение в организме Vit B6 (т.к. это кофермент)

- почечной недостаточности

- беременности и др.

 

 

-

ЛДГ (молочнокислаялактатдегидрогеназа).

Норма в сыворотке крови 114 – 240 Ед/л.

Фермент гликолиза, поэтому содержится там, где наблюдается интенсивный гликолиз, т.е. в эритроцитах, скелетной мускулатуре; печени, почках, злокачест-венных опухолях.

Повышение наблюдается при

- остром инфаркте миокарда (через 6-8 часов от начала заболевания,

держится весь острый период, снижается при стихании процесса, т.е. имеет не только диагностическое, но и прогностическое значение, особенно ЛДГ1 и 2 (max ч/з 36-48 ч);

- вирусном гепатите, опухолях в печени (ЛДГ4 и 5);

- повреждении и атрофии мышц (ЛДГ3, 4 и 5);

- гемолитических анемиях.

 

Креатинкиназа (КК) – фермент, который переносит остаток фосфорной кислоты с АТФ на креатин образуется креатин-фосфат. Max количество фермента содержится в мышечной ткани (скелетной и сердечной мускулатуре), мозговой ткани. Имеет 3 изофермента (которые отличаются по электрофоретической подвижности). Норма в сыворотке крови: М - 55-370; Ж - 40-280 (Ед/л).

Повышение КК наблюдается при:

- остром инфаркте миокарда (в первые 2-4 часа, max к 18-30 ч, причем

в 5-10 раз выше нормы, нормализуется через 3-4 дня);

- мышечных дистрофиях в 20-50 раз (причем фермент является

специфическим); других заболеваниях скелетной мускулатуры;

- краш-синдроме (СДР);

- длительной анестезии (наркозе и др.);

- отравлении барбитуратами;

- острой лучевой болезни.

Фосфатазы (кислая и щелочная)

Относятся к классу гидролаз, подразделяются в зависимости от pH оптимума.

ЩФ – активна при рН 8,4-10,3; норма 100-290 Ед/л;

КФ – активна при рН 3,4-6,2; норма 45-137 Ед/л.

ЩФ имеет 3 фракции; различаются по электрофоретической подвижности; соединений в костной ткани, в печени синтезируется остеобластами, активность ЩФ у детей выше, чем у взрослых (3-5 раз).

Повышение активности ЩФ наблюдается при:

- патологии костной ткани (остемаляции, опухолях костей, tbc костей, рахит в ранние сроки);

- заболеваниях печени, особенно если есть наблюдается холестаз (токси-ческие и лекарственные гепатиты, при механической желтухе, опухоли и метастазы в печень).

Понижение активности ЩФ наблюдается при:

- гипофосфатаземии

- нарушении роста костей

- гипотиреозе.

Кислая фосфатаза (КФ) органоспецифический фермент для предстатель-ной железы; известно 4 изоформы.

Повышение активности КФ наблюдается:

- при раке предстательной железы

- аденоме простаты

- у женщин при эндометриозах и др.

Амилаза (диастаза) α-амилаза (S) - слюнных желез; α- амилаза (Р) - под-желудочной железы относится к классу гидролаз; катализирует реакцию расщепления крахмала до декстринов и мальтозы. 1г. α - амилазы способствует расщеплению 100 кг углеводов.

В норме (по методу Каравея) в сыворотке крови- 16-30 г/ ч.л, в моче 30-160г/ч.л

Повышение Р-фракции наблюдается при:

- заболеваниях поджелудочной железы;

- острых панкреатитах, сразу после начала заболевания, max через 12-

24 часа; затем быстро падает, к норме приходит на 2 реже 4-6 сутки (при благоприятном течении заболевания). В моче поднимается несколько позже, держится дольше;

- незначительное повышение наблюдается при остром аппендиците,

перитоните, прободной язве желудка, кишечной непроходимости;

- при длительной терапии гормонами;

- при заболеваниях почек (из-за нарушения выделения).

-

Повышение S-фракции наблюдается при:

заболеваниях слюнных желез (эпидпаротит, камни слюнных протоков).

Понижение активности α- амилазы наблюдается при:

- некрозе pancreas;

- тиреотоксикозе;

- инфаркте миокарда.

Уровень ГГТ повышен:
1. Внутри- и внепеченочный холестаз (например, механическая желтуха при опухолях печени, при холангите, камнях в желчном пузыре);
2. Острый вирусный гепатит, токсическое, радиационное поражение печени (ГГТ дает возможность ранней диагностики);
3. Хронический гепатит;
4. Острые и хронические панкреатиты;
5. Прием гепатотоксичных препаратов (барбитураты, фенитоин, рифампицин, цефалоспорины, эстрогены, оральные контрацептивы, ацетоаминофен);
6. Алкоголизм;
7. Патология почек (обострения хронических гломеруло - и пиелонефрита);
8. Рак поджелудочной железы, простаты, гепатомы.

Референсные значения:
Женщины – 9 - 36 Ед/л
Мужчины – 12 - 64 Ед/л

 

 

НОМЕНКЛАТУРА ФЕРМЕНТОВ.

Название Е состоит из 4-ех частей:

Во-первых – название S(субстрата) т.е. вещества на которое действует Е;

Во-вторых – название типа катализируемой реакции;

В-третьих – название одного из продуктов реакции или её участников (Р)

В-четвертых – окончание ’’- аза “

АсАТ –аспартат амино трансфер аза

1 3 2 4

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ

В настоящее время известно более 2000 Е, чтобы удобнее было с ними работать (изучать, использовать для диагностики или лечения), все Е разделены на 6 классов, согласно классификации, предложенной в 1961г. на заседании V международного биохимического конгресса. В основу этой классификации был положен тип катализируемой реакции:

I Оксидоредуктазы, т.е. ферменты, которые катализируют окислительно-восстановительные реакции (ЛДГ, малатдегидрогеназа, альдолаза)

II Трансферазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции межмолекулярного переноса химических групп и их остатков (АсАТ, АлАТ – NH2 группуи д.р.)

III Гидролазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции расщепления внутри-молекулярных связей в присутствии воды (L- амилазы, КФ и ЩФ, липаза, пепсин, трипсин)

IV Лиазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции расщепления (или при-соединения) по месту двойных связей (чаще С=С), без присутствия воды (карбангидраза, альдолаза).

V Изомеразы,т.е. ферменты, катализирующие реакции изомеризации (взаимо-превращения) веществ (триозофосфатизомераза, глюкозофосфатизомераза).

VI Лигазы (или синтетазы), т.е. ферменты, катализирующие реакции синтеза с использованием энергии АТФ (пируваткарбоксилаза).

Согласно этой классификации все ферменты имеют:

систематическое название (где отражено положение фермента в классификации из 4-ех цифр (1 цифра -№ класса, 2-№ подкласса, 3- № подподкласса, 4-№ в подподклассе),

2.тривиальное (рабочее) название АсАТ и АлАТ.

 

Ферментопатии (энзимопатии) – заболевания связанные с нарушением деятельности фермента.

Наследственные (врождённые) ферментопатии, их причиной является нарушение синтеза фермента. Эти заболевания сохраняются всю жизнь и передаются по наследству.

Впервые А. Гаррод (в 1908г.), ввел этот термин, назвав их «врождённые ошибки метаболизма» (т.к. нарушается генетический аппарат клетки).

Примеры врождённых ферментопатий: Фенилкетонурия (или фенилпиро-виноградная олигофрения), причина - нарушение превращения фенилаланина в тирозин, из-за недостаточности (или отсутствия) фермента фенилаланин-гидроксилазы. В организме идет накопление фенилаланина, который распадается с образованием токсических продуктов, нарушающих обмен веществ в организме (особенно в клетках ЦНС), клинически это проявляется задержкой развития и психической неполноценностью ребёнка.

Гликогенозы – причина данных заболеваний в нарушении деятельности ферментов участвующих в синтезе или распаде гликогена (см. углеводный обмен).

 

Ферментотерапия – использование ферментов для лечения заболеваний:

1. Ферменты ЖКТ (пепсин, трипсин, липаза и др.) используются с заместительной целью при недостаточности соответствующих отделов ЖКТ.

2. Трипсин применяется наружно для очистки гнойных ран и внутримышечно, как противовоспалительное средство при остеомиелитах и гайморитах;

3. Фибринолизин применяется при тромбозах.

Используется также и конкурентное ингибирование активности ферментов, например: сульфаниламидные препараты, являются I для Е кокков (т.к. они имеют строение аналогичное строению субстратов на которые действуют кокки).

Фтивазид – является структурным аналогом никотиновой кислоты, которая необходима для развития палочек Коха.

 

Гормоны - это биологически активные вещества, которые синтезируются в малых количествах в специализированнных клетках эндокринной системы и через циркулирующие жидкости (например, кровь) доставляются к клеткам-мишеням, где оказывают свое регулирующее действие.