Одамна е утврдено дека сите ензими се протеини и ги имаат сите својства на протеините. Затоа, како и протеините, ензимите се поделени на едноставни и сложени.

Едноставни ензимисе состои само од амино киселини - на пример, пепсин , трипсин , лизозим.

Комплексни ензими(холоензими) имаат протеински дел кој се состои од амино киселини - апоензим, и непротеински дел - кофактор. Пример за комплекс ензимисе сукцинат дехидрогеназа(содржи FAD), аминотрансферази(содржи пиридоксал фосфат), пероксидаза(содржи хем), лактат дехидрогеназа(содржи Zn 2+), амилаза(содржи Ca2+).

Кофактор, пак, може да се нарече коензим (NAD+, NADP+, FMN, FAD, биотин) или протетска група (хем, олигосахариди, метални јони Fe2+, Mg2+, Ca2+, Zn2+).

Поделбата на коензими и протетски групи не е секогаш јасна:
ако врската на кофакторот со протеинот е силна, тогаш во овој случај тие зборуваат за присуство протетска група,
но ако дериват на витамин делува како кофактор, тогаш тој се нарекува коензим, без оглед на јачината на врската.

За да се изврши катализа, неопходен е комплетен комплекс на апопротеин и кофактор, тие не можат да вршат катализа одделно. Кофакторот е дел од активниот центар и учествува во врзувањето на подлогата или во неговата трансформација.

Како и многу протеини, ензимите можат да бидат мономери, т.е. се состои од една подединица и полимери, кој се состои од неколку подединици.

Структурна и функционална организација на ензимите

Ензимот содржи области кои вршат различни функции:

1. Активен центар - комбинација на остатоци од аминокиселини (обично 12-16) што обезбедува директно врзување за молекулата на подлогата и врши катализа. Аминокиселинските радикали во активниот центар можат да бидат во која било комбинација, со аминокиселини лоцирани во близина кои се значително оддалечени една од друга во линеарниот синџир. Постојат два региони во активниот центар:

• сидро(контакт, врзување) – одговорен за врзување и ориентација на подлогата во активниот центар,
• каталитички– е директно одговорен за спроведувањето на реакцијата.

Дијаграм за структура на ензимите

Ензимите кои содржат неколку мономери може да имаат неколку активни центри според бројот на подединици. Исто така, две или повеќе подединици може да формираат едно активно место.

Во сложените ензими, активниот центар е нужно лоциран функционални групикофактор.

Шема на формирање на комплексен ензим

2. Алостеричен центар (allos- странски) е центар за регулирање на ензимската активност, кој е просторно одвоен од активниот центар и го нема во сите ензими. Врзувањето за алостеричниот центар на која било молекула (наречен активатор или инхибитор, како и ефектор, модулатор, регулатор) предизвикува промена во конфигурацијата на ензимскиот протеин и, како последица на тоа, брзината на ензимската реакција.

Алостеричните ензими се полимерни протеини; активните и регулаторните центри се наоѓаат во различни подединици.

Шема на структурата на алостеричен ензим

Таквиот регулатор може да биде производ на оваа или една од последователните реакции, супстрат за реакција или друга супстанција (видете „Регулација на ензимската активност“).

Изоензими

Изоензимите се молекуларни формиистиот ензим, што произлегува од мали генетски разликиВ примарна структураензимски, но каталитички истата реакција. Изоензимите се различни афинитетдо подлогата, максимум брзинакатализирана реакција чувствителностна инхибитори и активатори, Условиработа (оптимална pH вредност и температура).

Како по правило, изоензимите имаат кватернернаструктура, т.е. се состои од две или повеќе подединици. На пример, димерниот ензим креатин киназа (CK) е претставен со три изоензимски форми составени од два вида подединици: M (eng. мускулите– мускул) и Б (инж. мозокот- мозок). Креатин киназа-1 (CK-1) се состои од тип Б подединици и е локализиран во мозокот, креатин киназа-2 (CK-2) - по една М- и Б-субединица, активна во миокардот, креатин киназа-3 ( CK-3) содржи две М подединици, специфични за скелетните мускули.

Исто така, постојат пет изоензими лактат дехидрогеназа(улога на LDH) - ензим вклучен во метаболизмот на гликозата. Разликите меѓу нив лежат во различниот однос на H подединици. срцето- срце) и М (инж. мускулите– мускул). Лактат дехидрогенази типови 1 (H 4) и 2 (H 3 M 1) се присутни во ткивата со аеробниметаболизмот (миокардот, мозокот, бубрежниот кортекс), имаат висок афинитет за млечна киселина (лактат) и ја претвораат во пируват. LDH-4 (H 1 M 3) и LDH-5 (M 4) се наоѓаат во ткива склони кон анаеробниметаболизам (црн дроб, скелетни мускули, кожа, медулатабубрези), имаат низок афинитет за лактат и ја катализираат конверзијата на пируватот во лактат. Во ткивата со среднотип на метаболизам (слезина, панкреас, надбубрежни жлезди, лимфни јазли) преовладува LDH-3 (H 2 M 2).

Друг пример за изозими е групата хексокиназа, кои прикачуваат фосфатна група за хексозни моносахариди и ги вклучуваат во клеточните метаболички реакции. Од четирите изоензими, хексокиназа IV ( глукокиназа), што се разликува од другите изоензими по неговата висока специфичност за гликоза, низок афинитет кон неа и нечувствителност на инхибиција од страна на производот на реакцијата.

Мултиензимски комплекси

Во мултиензимскиот комплекс, неколку ензими се цврсто поврзани еден со друг единечен комплекси да спроведе серија последователни реакции во кои производот од реакцијата директно се пренесува на следниот ензим и е само тојсупстрат. Се јавува ефект на тунел , т.е. супстратот влегува во „тунелот“ создаден од ензимите. Како резултат на тоа, средните метаболити избегнуваат контакт со животната средина, времето на нивното преминување во следниот активен центар е намалено и стапката на реакција е значително забрзана.

) и катализирачки специфични реакции. Оваа способност се јавува како резултат на формирање на среден производ кога антитело се врзува за антиген (имитација на транзиција комплекс Е-Хензимска реакција).

Изоензими, или изоензими- Ова повеќе форми на ензими, катализирајќи ја истата реакција, но се разликуваат едни од други по физички и хемиски својства, особено според афинитетот за подлогата, максималната брзина на катализираната реакција (активност), електрофоретската подвижност или регулаторните својства.

Во живата природа постојат ензими чии молекули се состојат од две или повеќе подединици со иста или различна примарна, секундарна или терциерна структура. Подединици често се нарекуваат протомери, а комбинираната олигомерна молекула се нарекува мултимер(Сл. 14.8 a-d).

Се верува дека процесот на олигомеризација им дава на протеинските подединици зголемена стабилност и отпорност на дејството на денатурирачките агенси, вклучително и топлината, влијанието на протеиназите итн. Сепак, во сегашната фаза на знаење, невозможно е недвосмислено да се одговори на прашањето за важноста на кватернарната структура за каталитичката активност на ензимите, бидејќи сè уште нема методи, кои овозможуваат во „благи“ услови да се уништи само кватернарната структура. Типично користените сурови методи на обработка (екстремни pH вредности, високи концентрации на гванидин хлорид или уреа) доведуваат до уништување не само на кватернарните, туку и на секундарните и терциерните структури на стабилниот олигомерен ензим, чии протомери се денатурирани и, како како резултат, лишен од биолошка активност.

Ориз. 14.8. Модели на структурата на некои олигомерни ензими: a – молекула на глутамат дехидрогеназа, составена од 6 протомери (336 kDa); б – молекула на РНК полимераза; в – половина молекула на каталаза; г – молекуларен комплекс на пируват дехидрогеназа

Треба да се забележи дека не постојат ковалентни, главно валентни врски помеѓу подединиците. Врските се главно нековалентни, така што таквите ензими прилично лесно се дисоцираат во протомери. Изненадувачка карактеристика на таквите ензими е зависноста на активноста на целиот комплекс од методот на пакување на поединечни подединици. Ако генетски различни подединициможе да постои во повеќе од една форма, тогаш, соодветно, ензим формиран од два или повеќе типа на подединици, комбинирани во различни квантитативни пропорции, може да постои во неколку слични, но не идентични форми. Ваквите видови на ензими се нарекуваат изоензими (изоензимиили, поретко, изозими).

Еден од најпроучените ензими, чијшто мноштво форми е детално проучен со гел електрофореза, е лактат дехидрогеназа (LDH), која ја катализира реверзибилната конверзија на пирувична киселина во млечна киселина. Може да се состои од четири подединици од два различни H- и M-типови (срцеви и мускулни). Активниот ензим е една од следните комбинации: HHHH, HHHM, HHMM, HMMM, MMMM или H4, H3M, H2M2, HM3, M4. Тие одговараат на изоензимите LDH 1, LDH 2, LDH 3, LDH 4 и LDH 5. Во исто време, синтезата на H- и M-типовите се врши од различни гени и различно се изразува во различни органи.

Бидејќи H-протомерите со pH 7,0-9,0 носат поизразен негативен полнеж од М-протомерите, изоензимот H4 за време на електрофорезата ќе мигрира со најголема брзина во електричното поле до позитивната електрода (анода). Изоензимот М4 ќе се движи кон анодата со најмала брзина, додека останатите изоензими ќе заземаат средни позиции (сл. 14.9).

Ориз. 14.9. Дистрибуција и релативна сума LDH изоензими во различни органи

Секое ткиво нормално има свој сооднос на форми (изоензимски спектар) на LDH. На пример, во срцевиот мускул доминира типот H4, односно LDH 1, а во скелетните мускули и црниот дроб доминира типот M4, т.е. LDH 5.

Овие околности се широко користени во клиничката пракса, бидејќи проучувањето на појавата на LDH изоензими (и голем број други ензими) во крвниот серум може да биде од интерес за диференцијална дијагноза на органски и функционални лезии на органи и ткива. Со промени во содржината на изоензими во крвниот серум, може да се суди и за топографијата на патолошкиот процес и за степенот на оштетување на орган или ткиво.

Во некои случаи, субединиците имаат речиси идентична структура и секоја содржи каталитички активно место (на пример, β-галактозидаза, составена од четири подединици). Во други случаи, подединиците не се идентични. Пример за второто е триптофан синтаза, која се состои од две подединици, од кои секоја е опремена со сопствена (но не и главната) ензимска активност; сепак, само кога се комбинираат во макромолекуларна структура, двете подединици покажуваат активност на триптофан синтаза.

Терминот " повеќе форми на ензими„се однесува на протеините кои ја катализираат истата реакција и природно се јавуваат во организми од ист вид. Терминот " изоензим» се однесува само на оние повеќекратни форми на ензими кои се појавуваат како резултат на генетски определениразлики во примарната структура на протеинот (но не и во формите кои произлегуваат од модификација на една примарна секвенца).

Ензимите кои ја катализираат истата хемиска реакција, но се разликуваат во примарната структура на протеинот, се нарекуваат изоензими или изоензими. Тие го катализираат истиот тип на реакција со фундаментално идентичен механизам, но се разликуваат едни од други по кинетичките параметри, условите на активирање и карактеристиките на врската помеѓу апоензимот и коензимот.

Природата на појавата на изоензимите е разновидна, но најчесто поради разликите во структурата на гените што ги кодираат овие изоензими. Следствено, изоензимите се разликуваат во примарната структура на протеинската молекула и, соодветно, во физичко-хемиските својства. Методите за одредување на изоензимите се засноваат на разликите во физичко-хемиските својства.

Во нивната структура, изоензимите се главно олигомерни протеини. Покрај тоа, едно или друго ткиво претежно се синтетизира одредени видовипротомери. Како резултат на одредена комбинација на овие протомери, ензимите со различна структура- изомерни форми. Откривањето на одредени изоензимски форми на ензими овозможува нивна употреба за дијагностицирање на болести.

Изоформи на лактат дехидрогеназа.Ензимот лактат дехидрогеназа (LDH) ја катализира реверзибилната оксидација на лактат (млечна киселина) во пируват (пируванска киселина) (види дел 7).

Лактат дехидрогеназа- олигомерен протеин со молекуларна тежина од 134.000 D, кој се состои од 4 подединици од 2 типа: M (од англиски, мускул - мускул) и H (од англиски, срце - срце). Комбинацијата на овие подединици лежи во основата на формирањето на 5 изоформи на лактат дехидрогеназа (сл. 2-35, А). LDH 1 и LDH 2 се најактивни во срцевиот мускул и бубрезите, LDH4 и LDH5 - во скелетните мускули и црниот дроб. Другите ткива содржат различни форми на овој ензим.

LDH изоформите се разликуваат во електрофоретската мобилност, што овозможува да се одреди идентитетот на ткивото на изоформите на LDH (Сл. 2-35, Б).

Креатин киназа изоформи.Креатин киназата (CK) го катализира формирањето на креатин фосфат:

Молекулата КК е димер кој се состои од два вида подединици: М (од англиски, мускули) и Б (од англиски, мозок). Од овие подединици се формираат 3 изоензими - BB, MB, MM. ББ изоензимот се наоѓа првенствено во мозокот, ММ во скелетните мускули и МБ во срцевиот мускул. КК изоформите имаат различни електрофоретски подвижности (сл. 2-36).

Активноста на ЦК вообичаено не треба да надминува 90 IU/l. Определувањето на активноста на ЦК во крвната плазма има дијагностичка вредност во случај на миокарден инфаркт (постои зголемување на нивото на изоформата на МБ). Количината на ММ изоформата може да се зголеми за време на траума и оштетување на скелетните мускули. ББ изоформата не може да навлезе во крвно-мозочната бариера, затоа е практично незабележлива во крвта дури и при мозочни удари и нема дијагностичка вредност.

Изоензими- ова се ензими, чија синтеза е кодирана од различни гени, тие имаат различни примарни структури и различни својства, но тие ја катализираат истата реакција. Видови изоензими:

Орган - ензими за гликолиза во црниот дроб и мускулите.

Клеточна - цитоплазматска и митохондријална малат дехидрогеназа (ензимите се различни, но тие ја катализираат истата реакција).

Хибрид - ензими со кватернарна структура, формирани како резултат на нековалентно врзување на поединечни подединици (лактатна дехидрогеназа - 4 подединици од 2 типа).

Мутант - формиран како резултат на мутација на еден ген.

Алоензимите се кодирани од различни алели на истиот ген.

10. I. Употреба на ензими со терапевтска цел за возврат, е поделена на два вида: 1) апликација за заместителна терапија и 2) со цел да се влијае на ензимот на местото на болеста.

Со цел за заместителна терапијанајмногу се користи дигестивни ензими,кога ќе се утврди дека пациентот има недостаток. Примерите вклучуваат препарати за гастричен сок или чист пепсинили ацидин-пепсин, кој е незаменлив за гастритис со секреторна инсуфициенција и диспепсија кај децата. Панкреатин - лекот, кој е мешавина од ензими на панкреасот, се користи за панкреатитис, главно од хронична природа. Добро познатите лекови го имаат истото значење Холензим, панзинорм, итн.

Друга област на примена на заместителна терапија е третман на болести поврзани со т.н ензимопатии. Станува збор за вродени или наследни болести кај кои е нарушена синтезата на какви било ензими. Овие болести обично се исклучително тешки, децата со наследен недостаток на кој било ензим не живеат долго, страдаат од тешки ментални и ментални нарушувања и ретардиран физички и ментален развој. Терапијата за замена понекогаш може да помогне да се надминат овие нарушувања.

Се користат голем број ензимски препарати во хируршки пракса за чистење на површината на раната од гној, микроби, вишок гранулационо ткиво; во клиниката за интерна медицина се користат: за втечнување на вискозни секрети, ексудати, згрутчување на крвта, на пример, кај тешки воспалителни заболувања на белите дробови и бронхиите. Тоа се главно ензими - хидролази, способни да ги разградат природните биополимери - протеини, NA, полисахариди. Поради нивното антиинфламаторно дејство, се користат и за тромбофлебитис, воспалителни-дистрофични форми пареаО донтоза, остеомиелитис, синузитис, отитис и други воспалителни болести.

Меѓу нив се ензими како што се трипсин, химотрипсин, РНК-аза, ДНК-аза, фибринолизин. Фибиринолизинисто така се користи за отстранување на интраваскуларните тромби. RNase и DNase успешно се користат за лекување на некои вирусни инфекции, на пример за уништување херпес вирус.

Ензими како што се хијалуронидаза, колагеназа, лидаза,се користат за борба против вишокот формации на лузни.

Аспарагиназа- ензим произведен од некои соеви на ешерихија коли. Има терапевтски ефект врз некои форми на тумори. Терапевтскиот ефект е поврзан со способноста на ензимот да го наруши метаболизмот на аминокиселината аспарагин, која е неопходна за раст на клетките на туморот.

Употребата на ензимски препарати за медицински цели е сè уште многу млада област на медицинската наука. Ограничувањето овде е сложеноста на технологијата и високата цена за добивање чисти ензимски препарати во кристална форма, погодни за складирање и употреба кај луѓето. Покрај тоа, при употреба на ензимски препарати, мора да се земат предвид и други околности:

1) Ензимите се протеини и затоа во некои случаи може да предизвикаат несакана алергиска реакција.

2) Брзо разградување на внесените ензими (протеинскиот лек затоа веднаш се заробува од клетките „чистачи“ - макрофаги, фибробласти итн. Оттука, потребни се големи концентрации на лекови за да се постигне саканиот ефект.

3) Меѓутоа, со зголемување на концентрациите, ензимските препарати може да испаднат токсични.

А сепак, во случаи кога овие пречки може да се надминат, ензимските препарати имаат одличен терапевтски ефект.

На пример, овие недостатоци делумно се елиминираат со претворање на ензимите во таканаречената „имобилизирана“ форма.

Ќе прочитате повеќе за методите на ензимска имобилизација и методите на нивна употреба во вашите наставни помагала.

Ензими: дефиниција на поимот, хемиска природа, физичко-хемиски својства и биолошка улогаензими.

Ензими -Тоа се протеини кои делуваат како катализатори во биолошките системи.

Хемиска природа: протеини.

Физичко-хемиски карактеристики:

1) се амфотерични соединенија;

2) влезе во истиот квалитативни реакции, како протеини (биурет, ксантопротеин, фолин, итн.);

3) како и протеините, тие се раствораат во вода за да се формираат колоидни раствори;

4) имаат електрофоретска активност;

5) хидролизира до амино киселини;

6) склони кон денатурација под влијание на истите фактори: температура, pH промени, дејство на соли тешки метали, акција физички фактори(ултразвук, јонизирачко зрачењеи сл.);

7) имаат неколку нивоа на организација на макромолекули, што е потврдено со анализа на рендгенска дифракција, NMR и ESR податоци

Биолошка улога:Ензимите ја катализираат контролираната појава на сите метаболички процеси во телото.

Изоензими. Структура, биолошка улога, дијагностичка вредност на дефиницијата, промени во онтогенезата и патологијата на органот, дијагностичка вредност.

Изоензими- Ова множина формиеден ензим, кој ја катализира истата реакција, но се разликува по физички и хемиски својства.

Структура:Кватернарна структура формирана од парен број на подединици (2, 4, 6, итн.). Ензимските изоформи се формираат со различни комбинации на подединици.

Биолошка улога:Постоењето на изоформи го зголемува адаптивниот капацитет на ткивата, органите и телото како целина на променливите услови.

Дијагностичка вредностдефиниции:Метаболичката состојба на органите и ткивата се проценува со промени во составот на изоензимите.

Промена во онтогенезата:Користење на LDH како пример (го оксидира лактат до ПВЦ). Во тек индивидуален развојСодржината на кислород и изоформите на LDH се менуваат во ткивата на телото. Во ембрионот преовладуваат LDH 4 и LDH 5. По раѓањето, содржината на LDH 1 и LDH 2 се зголемува во некои ткива.

Промени во патологијата на органите:Користење на LDH како пример. LDH 1,2 работат во миокардот. Ако кислородот не влезе во миокардот, таму ќе се зголеми бројот на анаеробни подединици - LDH 4,5, што укажува на патологија на органите.

Дијагностичка вредност:

LDH– со зголемување на активноста на LDH во крвната плазма, може да се претпостави оштетување на едно од телесните ткива (срце, мускули, црн дроб). (Нормално 170-520 U/l)

КК– (ја катализираат конверзија на кретин во креатин фосфат); ја одредува активноста на CK во крвната плазма. Нормално е 90 IU/l. Зголемувањето на ММ е повреда на мускулите, VV не се открива во крвта дури и со мозочни удари, бидејќи не може да навлезе во крвта.