2.23 - сурет. Лактатдегидрогеназамен (ЛДГ) катализденетін реакция.
| Жүрек Бүйрек Бауыр Бұлшық ет |
| гепатит |
| Миокард инфактісі Сау адам |
2.24 – лактатдегидрогеназаның изоформалары:
А –ЛДГ-нің әртүрлі изоформаларының құрылысы; Б –әртүрлі мүшелердегі ЛДГ изоформаларының салыстырмалы мөлшері мен таралуы; В –ЛДГ изоформаларының қан плазмасындағы қалыпты және патология жағдайларындағы мөлшері (оң жақта– электрофореграммалар және сол жақта – фотометриялық сканерлеу) сау адамның, миокард инфарктісімен ауырған, гепатитпен ауырған қан плазмалары. Диагностикалық тест ретінде қан плазмасындағы ЛДГ-нің тін арнайылық изоформаларын анықтау кең қолданылады.
Басқа мысалы ретінде креатинкиназаны атауға болады. Креатинкиназа (КК) креатинфосфаттың түзілу реакциясын катализдейді (2.25-сурет). КК молекуласы екі түрлі суббірліктерден тұратын димер – М (ағылш. muscle – бұлшық ет) және В (ағылш. brain - ми). Бұл суббірліктер изоферменттің үш түрін түзеді: ВВ, МВ, ММ. ВВ изоферменті – бас миында, ММ –қаңқа бұлшық еттерінде және МВ – жүрек бұлшық етінде орналасқан. КК изоформалары әртүрлі электрофоретикалық қозғалғыштыққа ие болады (2.26 -сурет). Қан плазмасында КК белсенділігін анықтау миокард инфарктісін анықтауда маңызды (МВ-изоформасының деңгейі артады). ММ изоформасының мөлшері қаңқа бұлшық еттері жарақаттанғанда және зақымданғанда артады. ВВ изоформасы гематоэнцефалитикалық тосқауылдан өте алмайды, сондықтан, қанда инсульт кезінде анықталмайды және диагностикалық маңызы жоқ.
2.25-сурет. Креатинкиназа (КК) ферментімен катализденетін реакция.
2.26 - сурет. Креатинкиназаның әртүрлі изоформаларының электрофоретикалық қозғалғыштығы және құрылысы
• Энзимодиагностика әртүрлі мүшелердің ауруларында диагноз қоюда қолданылады. Анализдер жиынтығы нақты биохимиялық зертхананың мүмкіншілігіне байланысты және ылғи жетілдіріліп отырады. Келесі энзимодиагностикалық тесттер жиі қолданылады:.
- жүрек ауруларында (миокард инфарктісі) - лактадегидрогеназа, креатинкиназа, аспартатаминотрансфераза, аланинаминотрансфераза. Миокард инфаркітісінде қанда еңбірінші тропонин белогі пайда болады;
- бауыр ауруларында - аланинаминотрансфераза, аспартатаминотрансфераза, ацетилхолинэстераза, гамма-глутамилтранспептидаза.
- ұйқы безі ауруларында – панкреатиттік амилаза, липаза;
- ер адамдардың жыныс ауруларында –қышқылды фосфатаза.
ЭНЗИМОТЕРАПИЯ
Ферменттердің дәрілік заттар ретінде қолданылыуы келесі бағыттарда белсенді дамуда:
1)орынбасушы терапия - ферменттердің жетіспеушілігінде ферменттерді пайдалану;
2) комплексті терапия элементтері –ферменттерді басқа терапиялармен қосып қолдану.
● орынбасушы энзимотерапия тағамқорыту сөлдерінің секрециясының жетіспеушілігімен байланысты асқазан-ішек аурулары үшін тиімді. Мысалы, пепсинді секреторлық қызметі төмендеген гастритте қолданады;
● сонымен қатар, панкреатиттік ферменттердің жетіспеушілігін белгілі деңгейде құрамында ұйқы безінің негізгі ферменттері (фестал, энзистал, мезим-форте, панзинорм- форте және т.б.) болатын препараттарды қабылдаумен толықтыруға болады.
● бірқатар ауруларда ферменттер қосымша терапиялық заттар ретінде пайдаланылады. Протеолиттік ферменттер (трипсин, химотрипсин) іріңді жараларды өңдеуде өлі жасушалардың белоктарын ыдырату, тынысалу жолдарының қабынуында қан түйіршіктері немесе тұтқыр секреттерді жою мақсатында қолданылады;
● ферментті препараттар рибонуклеаза мен дезоксирибонуклеаза аденовирустық конъюктивитті, герпетикалық кератиттерді емдеуде вирусқа қарсы препараттар ретінде пайдаланады;
● ферментті препараттар тромбоздарда және тромбоэмболияда тромбтарды жою мақсатымен кең пайдалынылады. Осы мақсатпен фибринолизин, стрептолиаза, стрептодеказа, урокиназа препараттары қолданылады;
● гиалуронидаза ферменті(лидаза), гиалурон қышқылының ыдырауын катализдейтін жасушааралық заттың өткізгіштігін қайтымды өзгерту үшін теріасты және бұлшық етке енгізу арқылы, күйік және операциядан қалған тыртықтарды жоюға пайдаланады;
● аспарагиназа ферментін (қанда аспарагин аминқышқылын ыдыратады) Асп аминқышқылының ісік жасушаларына түсуін шектейтін қанның онкологиялық ауруларында пайдаланады. Лейкозды жасушалардың осы аминқышқылын синтездеуге қабілеттері жоқ, сондықтан, қандағы мөлшерінің төмендеуі ісік жасушаларының өсуін тежейді;
● цитохром с – тіндік тыныс алу процесіне қатысатын фермент. Оны жаңа туған нәрестенің асфиксиясында, астматикалық жағдайларда, жүрек жетіспеушілігінде, гепатиттің түрлерінде және т.б. қолданылады;
● фармпрепараттар ферменттің белсенділігін реттеуші Е =>жасуша метаболизмін өзгертеді; молекулалық генетикада (геномды зерттеуді, геннің рекомбинациясында) қолданылады.
2.11.3. ЭНЗИМОПАТИЯЛАР
Энзимопатия (enzymopathies грекше–ұйытқы, уайым және ауру), ферментопатия –организмдегі қандай да бір ферменттің белсенділігінің төмендеуі нәтижесінде пайда болатын аурулар мен патологиялық жағдайлардың жалпы аталуы.
Энзимопатиялардың біріншілік (тұқымқуалайтын) және екіншілік (жүре пайда болған) түрлерін ажыратады. Жүре пайда болған энзимопатиялар, жалпы протеинопатия сияқты, барлық ауруларда байқалады.
Тұқымқуалайтын энзимопатияларға аминқышқылдарының алмасуының тұқымқуалайтын аурулары (алкаптонурия, аминоацидурия, альбинизм, фенилкетонурия); көмірсулар алмасуының тұқымқуалайтын аурулары(гликогепоздар, қантты диабет, мелитурия, мальабсорбция белгісі, лактозаны қабылдай алмайтындығы немесе лактатацидоз); липидтік алмасудың бұзылыстары (Лоренс - Мун - Бидл синдромы, Ниманн-Пик ауруы, Гоше ауруы, амавротикалық идиотия); стероидты алмасудың тұқымқуалау бұзылыстары (мысалы, адреногенитальды синдром), билирубин алмасуының (Дабин — Джонсон синдромы, Жильбер – Мейлен-грахт синдромы); металдар алмасуы (гепатоиеребральдыдистрофия), дәнекер тіннің алмасуы(мукополисахаридоз, Марфан синдромы, хондродистрофия); қан және қан түзу мүшелерінің аурулары (гемофилия, Минковский — Шоффар ауруы, агранулоцитоз, энзимопеникалық анемия); асқорыту жолдарының ферменттерінің сіңірілуі мен өндірілуінің бұзылыстары (целиакия, муковисцидоз); белок синтезі дефектісі (агаммаглобулинемия) және т.б.
Біріншілік энзимопатияларда дефектілі ферменттер рецессивті-аутосомды түр бойынша тұқым қуалайды. Бұл кезде дефекті ферменті бар метаболиттік жол бұзылады, мысалы Е3 (2.25-сурет). Аурудың дамуы бұл жағдайда келесі «сценарий» бойынша өтуі мүмкін:
2.25-сурет. Е3ферменті энзимопатиясының метаболиттік жолы
1. Соңғы өнімдер түзілуінің бұзылыстары. Осы метаболиттік жол соңғы өнімнің (Р) жетіспеушілігі ауруға тән клиникалық белгілердің дамуына әкелуі мүмкін;
Клиникалық көріністері. Мысал ретінде альбинизмді қарастыруға болады. Альбинизмде меланоциттердегі пигменттердің (меланиннің) синтезі бұзылған. Меланин шашта, теріде, көз эпителиінде орналасқан және олардың түсіне әсер етеді. Альбинизмде терінің әлсіз пигментациясы, ашық түсті шаштар, көз түсінің қызғылт болуы байқалады. Альбинизмнің көрінуі тирозингидроксилаза (тирозиназа) ферментінің жетіспеушілігімен байланысты. Бұл фермент меланиннің түзілуін катализдейді.
| 2. Субстраттардың алғы заттарының жинақталуы.Е3 ферментінің жетіспеушілігінде С заты жинақталады, Сонымен қатар, алғы қосылыстар да жинақталады. Ферменттің жетіспеушілігінен алғы заттардың субстратының көбеюі – көптеген аурулардың дамуының бастапқы буыны болып саналады. |
Клиникалық көріністері. Тіндерде гомотензин қышқылының тотығуының бұзылуымен байланысты алкаптонурия ауруы белгілі (гомогентизин қышқылы – тирозин катаболизмінің аралық өнімі). Осындай ауруларда диоксигеназа ферментінің жетіспеушілігі байқалады. Диоксигеназа гомогентизин қышқылының тотығуына керек фермент. Нәтижесінде гомогентизин қышқылының концентрациясы және зәрмен шығарылуы артады. Оттегінің қатысуымен гомогентизин қышқылы түсі қара алкаптон қосылысына айналады. Сондықтан аурулардың зәрі ауада қара түске боялады. Алкаптон сонымен қатар биологиялық сұйықтықтарда түзіледі, тіндерде, теріде, сіңірде, буындарда жиналады. Алкаптонның буындарда көп жиналуы олардың қозғалғыштығын бұзады.
3. Соңғы өнімдердің түзілуінің бұзылыстары және негізін қалаушы субстраттардың жинақталуы. Өнімнің жетіспеушілігімен бірге бастапқы субстраттың жинақталуы кейбір аурулардың клиникалық көріністерін туғызады.
| Кликикалық көріністері |
| Клиникалық көріністері |
Клиникалық көріністері. Мысалы, Гирке ауруымен ауыратын адамдарда (гликогеноздың I түрі) тағам қабылдау арасындағы үзілістерде қандағы глюкозаның концентрациясының төмендеуі (гипогликемия) байқалады. Бұл глюкозо-6-фосфатфосфатаза ферментінің жетіспеушілігі салдарынан бауырда гликоген ыдырауының бұзылысы мен одан глюкозаның шығуы тежеледі. Мұндай адамдарда гликогеннің жинақталуы нәтижесінде бауырының көлемі ұлғаяды (гепатомегалия).
АУДИТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫСТАРҒА АРНАЛҒАН ТАПСЫРМАЛАР
Тапсырмаларды орындаңыз:
1. Қазіргі кезде биохимиялық зертханаларда адамның биологиялық сұйықтықтарындағы фермент белсенділігін анықтау үшін автоматты биохимиялық анализаторларды пайдаланады.Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) белсенділігін анықтау үшін қажетті реактивтерді дайындаңдар. Екі пациенттің ЛДГ белсенділігін есептеңдер. Ол үшін:
а) ЛДГ катализдейтін реакцияны жазыңыз;
б)субстрат, кофермент, витаминнің негізін қалаушыны, фермент көзін көрсетіңіз;
в) реакция өту жағдайларын атап өтіңіз (температура, уақыт);
г) ферментативті реакция жылдамдығын қай параметр бойынша бағалауға болатынын түсіндіріңіз;
е) пациент қанындағы ЛДГ белсенділігін МЕ/л бірлігімен есептеңіз. Қорытынды жасаңыз: Қай пациенттің белсенділігі жоғары?
2.4- кесте. ЛДГ белсенділігін анықтауға арналған мәліметтер
| Параметрлер | Пациент 1 | Пациент 2 |
| Рекцияға алынған субстраттың бастапқы мөлшері, мкмоль | ||
| Пациенттің қан сарысуының көлемі, мл | ||
| Инкубация уақыты, мин | ||
| Реакциядан кейін қалған субстрат мөлшері, мкмоль |
2. Адам гомойотермді тірі организмдерге жатады(температура бірқалыпты ұсталады). Медицинада кейбір жағдайда емдеу үшін экстремалды темпе-ратуралар қолданылады. Кейбір жағдайларда ұзақ операция кезінде гипотермиялық жағдайлар пайдаланылады. Әсіресе, бас миына және жүрекке гипотермиялық жағдайлар тіндерді коагуляциялау мақсатында қолданылады. Энзимология тұрғысынан, осы жәйттің дұрыстығын түсіндіріңіз. Жауап үшін:
а) адам үшін көптеген ферменттердің оптималды температурасы қандай болатынын көрсетіңіз;
б) ферментативті реакция жылдамдығының температураға тәуелділік графигін салыңыз;
в) гипотермиялық жағдайда ұзақ операцияның қажеттілігін түсіндіріңіз;
г) тіндердің термиялық коагуляциялау әдісінің негізін суреттеңіз;
д)адамға критикалық температураның әсерінің салдарын айтыңыз.
3. 35 жастағы ауру клиникаға ауыз қуысының шырышты қабатының қабынуына, бұлшық еттерінің әлсіреуіне, конъюктивитке шағымданды. Ауру ұзақ уақыт бойы бірсарынды тамақтанған, рационында бауыр, сүт, ашытқы, қара бидай өнімдері болмаған. Дәрігер В2 витаминінің гиповитаминозын қойған. Байқалатын белгілердің себептерін түсіндіріңіз. Ол үшін:
а) В2 витаминінен түзілетін коферменттерді атаңыз;
б) осы коферменттер қандай реакцияға қатысатынын көрсетіңіз;
в) коферменттердің тотыққан және тотықсызданған формулаларын жазыңыз;
г) осы коферменттердің қатысуымен өтетін реакцияларды мысалға келтіріңдер (оқулықтан мысал келтіріңіз).
4. Қышқылды фосфатаза ферменті фосфор қышқылының күрделі эфирлерінің гидролизін катализдейді. Бұл фермент бауыр, көкбауыр жасушаларында, эритроциттерде, тромбоциттерде, макрофагтарда, остеокластарда синтезделеді. Бұл фермент сонымен қатар, сперматозоидтардың акросомасында бар, ұрықтануда ооцит плазмолеммасының фосфолипидтерін ыдыратады. Қышқылды фосфатазаның ең жоғарғы белсенділігі рН-тың қышқылды мәндерінде (4,7-6,0) байқалады. Реакция жылдамдылығының рН-қа тәуелділігінің графигін суреттеңіз. Қышқылды фосфатазаның белсенділігі өзгеруінің рН өзгеруіне қалай байланысты? Реакция сызбанұсқасын келтіріңіз. Ферменттің класын және арнайылығын анықтаңыз.
5. Пациент клиникаға миокард инфарктісі күдігімен түскен. Аурудың айтуынша дәрігерге келуінен 5 сағат бұрын алқыну пайда болған. Дәрігер миокард инфарктісін болжамдап, ауруды емханаға жатқызды. Емханада диагнозды дәлелдеу үшін бірнеше күн ішінде қанның биохимиялық анализін жасаған. Анализ нәтижелері 2.9 кестеде келтірілген. Алынған нәтижелер дәрігердің диагнозын расстайды ма? Жауап үшін:
а)2.9 кестені дәптерге көшіріңіз, фермент белсенділігінің мәндері келесідей болатынын ескере отырып, аурудың ферменттік белсенділігінің артуын есептеңіз. МЕ/л, КК үшін <190, АСТ үшін <47, ЛДГ үшін<250;
б)зерттелетін ферменттердің белсенділігінің өзгеру динамикасының графигін салыңдар (абсцисса өсіне- уақыт, ордината өсіне – еселі өсуі);
в)Диагноз қоюдағы алынған нәтижелердің маңыздылығы туралы қорытынды жасаңыз.
2.8 кесте. Миокард инфарктісі ауруының креатинкиназа (КК), аспартатаминотрансфераза (АСТ) және лактатдегидрогеназа(ЛДГ) ферменттерінің анализінің нәтижелері.
| Фермент | Белсенділік, МЕ/л | Белсенділік еселігі | , МЕ/л | Еселік |
| Тамыр окклюзиясынан кейін 12 сағат | Тамыр окклюзиясынан кейін72 сағат | |||
| КК | ||||
| АСТ | ||||
| ЛДГ | ||||
| Тамыр окклюзиясынан кейін 24 сағат | Тамыр окклюзиясынан кейін 96 сағат | |||
| КК | ||||
| АСТ | ||||
| ЛДГ | ||||
| Тамыр окклюзиясынан кейін 48 сағат | Тамыр окклюзиясынан кейін 120 сағат. | |||
| КК | ||||
| АСТ | ||||
| ЛДГ |
6. 1935 жылы неміс дәрігері Г. Домагк бояғыш зат ретінде синтезделген, протонзилдің (қызыл стрептоцид) микробқа қарсы әсерін анықтады. Қызыл стрептоцидтің әсер етуші бөлігі сульфаниламид (стрептоцид) препараты екендігі анықталды. Сульфаниламидті препараттарының үлкен тобының негізін қалаушы сульфаниламид қызыл стрептоцидтің метаболизмінде түзіледі (2.28-сурет).
| Глутамин қышқылы |
| Парааминобензой қышқылы |
2.28-сурет. Фоль қышқылының құрылысы және сульфаниламидтердің жалпы формуласы.
Сульфаниламидтердің бактериостатикалық әсері фермент дигидроптеоратсинтазамен байланысты. Бұл реакцияда нуклеин қышқыл-дарының түзілуіне қажет фоль қышқылының бактериялармен синтезі кезінде дигидроптеоратсинтаза ферментінің активті орталығындағы парааминобензой қышқылының (ПАБҚ) орнын сульфаниламидтер басады. Нәтижесінде микроорганизмдердің дамуы мен өсуі бұзылады.Адам ағзасында фоль қышқылы синтезделмейді, тек қана витамин ретінде тамақпен түседі.
Сульфаниламидтердің антибактериалды әсерінің механизмін түсіндіріңіз. Ол үшін сұрақтарға жауап беріңіз:
а) ингибирлеудің осы түрі қалай аталады (сульфаниламид пен ПАБҚ-ның құрылыстарын салыстырыңыз)? Ктмен Vmax қа ингибиторлар қалай әсер етеді?
в) неге емдеу кезінде сульфаниламидтің бірден үлкен дозасын ұсынады?
г) адам жасушасында нуклеин қышқылдарының түзілуіне сульфаниламидтердің әсері бар ма? Жауабын түсіндіріңіз.
7. Кофеиннің үлкен дозаларын қабылдау адреналиннің әсерімен бірге мынандай белгілерді туғызады: жүрек соғуының жиілігін арттырады; бронхтардың кеңеюін; өршуін, энерготасымалдаушыларды қорға жинайтын тіндерде метаболизмнің өзгеруін туғызады. Кофеиннің әсер ету механизмін түсіндіріңіз. Кофеин фосфодиэстераза (ФДЭ) ферментінің бәсекелес ингибиторы, ол цАМФ ыдырауына жауапты:
Осы сұрақтың жауабы үшін:
а) кофеин әсерінен жасушада қай заттың концентрациясы артады?
б) цАМФ-тың жасушадағы реттеуші әсері механизмін түсіндіріңіз; цАМФ концентрациясының өсуі нәтижесінде қай фермент активтенеді, құрылысын көрсетіңіз;
в) кофеин қолданғанда жасушада қандай процесстер күшейеді? Осы реакциялардың сызбанұсқасын жазыңыз;
г)қан құрамындағы реологиялық қасиеттерін жақсартатын препараттардың (мысалы, трентал) әсері, бронхтардың босаңсуы және бронхоспазмдарды жою (мысалы, теофиллина) үшін қолданылатын препараттардың әсер механизмдері бірдей екенін еске сақтаңдар.
Әдебиеттер:
1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия,-М.; Медицина,1998,750с.
2. Марри Р., Гриннер Д., Мейс П., Радуэлл В. Биохимия человека в 2т-М.,2000,479с.
3.под редакцией Северина Е.С., Биохимия, М.,ГЭОТАР-МЕДИА,2011,750.
4. Эллиот В., Эллиот Д., Биохимия и молекулярная биология, М., Мир, 2003 400с.
5. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д., Биологическая химия,М., 2000, 102с
6. Зайцев С.Ю., Конопатов Ю.В., Биохимия животных, Санкт-Петербург-Москва, изд. Лань, 2005,384с.
7. Сеитов З.С. Биохимия., Алматы, Медицина университеті баспасы, 2007, 103б.
КВАНТТАЛҒАН ТЕКСТЕР
№1 Текст
Ферменттер
Түсінік
Ферменттер – табиғаты белок болып келетін биологиялық катализаторлар, олар тірі ағзаларда биологиялық реакцияларды жылдамдатады.
Ферменттердің әсер ету жағынан бейорганикалық катализаторлармен ұқсастығы
1) активтену энергиясын төмендеті;2) энергетикалық мүмкіндігі бар реакцияларды ғана тездетеді; 3) реакциялардың бағытын, тепе-теңдігін өзгертпейді, тек оның тепе- теңдікке жетуін тездетеді;
4) реакция кезінде жұмсалмайды және өнімнің құрамына кірмейді
Ферменттердің жалпы қасиеттері
Ферменттердің жалпы қасиеттері олардың бейорганикалық катализаторлардан айырмашылықтарын көрсетеді:
1) табиғаты белоктық болғандықтан, белоктарға тән қасиеттерді көрсетеді;
2) құрылысы күрделі;
3) жоғары арнайлықтарға ие: субстраттық және әсер ету арнайылығы;
4)өте жоғары биологиялық белсенділікті көрсетеді, ол ферменттің субстратқа деген ынтықтығынан туады;
5) ферменттер өте жайлы жағдайда әсер етеді; (tо= 37-45о градус, қысым 1 атм.)
6) ферменттер – белсенділіктері реттелінетін катализаторлар.
Ферментативтік катализдің механизмі
Ферментативтік катализ механизмінде үш сатыны ажыратады.
1-саты. Фермент-субстрат комплексінің түзілуі. Субстратактивті орталықпен байланысады. Байланыс субстраттың химиялық табиғатына тәуелді. Комплекстің түзілуі иондық байланыс, сутектік байланыс, гидрофобты әрекеттесуі арқылы мүмкін. Активті орталықтың кеңістіктегі құрылымына субстраттың өзгеруі де байланысты.
2- сатысы. Фермент- реакция өнімі комплексінің түзілуі. Активті орталықтың функционалды топтары субстратқа әсер етеді. Субстраттың конфигурациясы өзгеріп, деформацияға ұшырайды, субстрат молекулалары поляризацияланып, субстраттың құрамындағы байланыстар созылып, электрондардың қайта бөлінуі жүреді. Активтендіру энергиясы төмендейді және субстрат ыдырайды. Бұл саты қысқа мерзімді және барлық процесті лимиттейді.
3- сатысы. Фермент-реакция өнімі комплексінің фермент пен өнімге ыдырауы. Үшінші реакция жай жүреді, барлық реакцияның жылдамдығы осыған байланысты.
Сіздердің назарларыңызға бір, екі, ұш немесе одан да көп жауабы бар тапсырмалар ұсынылады. Барлық дұрыс жауабы бар клавиштерге басыңыз:
1. Организмде каталитикалық қызмет атқаратын белоктар
1) иммуноглобулиндер
2) ферменттер
3) коллагендер
4) альбуминдер
5) миоглобиндер
2. Ферменттер – биологиялық катализаторлар, олар
1) бейорганикалық катализаторларға қарағанда әсер ету қуаты аз
2) орта жағдайынан байланыссыз реакцияны жылдамдатады
3) соңғы өнімдердің құрамына кіреді
4) кез-келген субстратқа әсер етеді
5) бейорганикалық катализаторларға қарағанда қуаты күштірек
3. Ферменттердің әсерінен болады
1) реакция жылдамдығының төмендеуі
