Ензимно инхибиране. Инхибиторът е вещество, което причинява специфиченнамаляване на ензимната активност. Трябва да се прави разлика между инхибиране и инактивиране. Инактивирането е например денатурирането на протеин в резултат на действието на денатуриращи агенти.

Чрез силата на свързванеИнхибитори с ензим Инхибиторите се делят на обратими и необратими.

необратими инхибиториса здраво свързани и разрушават функционалните групи на ензимната молекула, които са необходими за проявата на неговата каталитична активност. Всички процедури за пречистване на протеини не влияят на свързването на инхибитора и ензима. Пример: действието на органофосфорните съединения върху ензима - холинестераза. Хлорофос, зарин, зоман и други органофосфорни съединения се свързват с активния център на холинестеразата. В резултат на това се фосфорилират каталитичните групи на активния център на ензима. В резултат на това ензимните молекули, свързани с инхибитора, не могат да се свържат със субстрата и настъпва тежко отравяне.

Също така разпределете обратими инхибитори, като прозерин за холинестераза. Обратимото инхибиране зависи от концентрацията на субстрата и инхибитора и се отстранява от излишък на субстрат.

Според механизма на действиеразпределя:

Конкурентно инхибиране;

Неконкурентно инхибиране;

Субстратно инхибиране;

Алостеричен.

1) Конкурентно (изостерично) инхибиране- това е инхибирането на ензимната реакция, причинена от свързването на инхибитора към активния център на ензима. В този случай инхибиторът е подобен на субстрата. В процеса има конкуренция за активния център: образуват се комплекси ензим-субстрат и инхибитор-ензим. E+S®ES® EP® E+P; E+I® E. Пример: сукцинат дехидрогеназна реакция [фиг. COOH-CH 2 -CH 2 -COOH® (над стрелката LDH, под FAD®FADH 2) COOH-CH=CH-COOH]. Истинският субстрат на тази реакция е сукцинатът (кехлибарен то-та). Инхибитори: малонова киселина (COOH-CH 2 -COOH) и оксалоацетат (COOH-CO-CH 2 -COOH). [ориз. Ензим с 3 дупки + субстрат + инхибитор = комплекс инхибитор-ензим]

Пример: ензимът холинестеразата катализира превръщането на ацетилхолин в холин: (CH 3) 3 -N-CH 2 -CH 2 -O-CO-CH 3 ® (над стрелката ChE, под - вода) CH 3 COOH + (CH 3) 3-N-CH2-CH2-OH. Конкурентни инхибитори са прозерин, севин.

2) Неконкурентно инхибиране– инхибиране, свързано с ефекта на инхибитора върху каталитичната конверсия, но не и върху свързването на ензима със субстрата. В този случай инхибиторът може да се свърже както с активния център (каталитичен център), така и извън него.

Прикрепването на инхибитор извън активния център води до промяна в конформацията (третичната структура) на протеина, в резултат на което се променя конформацията на активния център. Това засяга каталитичното място и пречи на взаимодействието на субстрата с активното място. В този случай инхибиторът не е подобен на субстрата и това инхибиране не може да бъде отстранено чрез излишък на субстрата. Възможно е образуването на тройни комплекси ензим-инхибитор-субстрат. Скоростта на такава реакция няма да бъде максимална.

Неконкурентните инхибитори включват:

цианиди. Те се свързват с железния атом в цитохромоксидазата и в резултат на това ензимът губи своята активност, и тъй като. е ензим на дихателната верига, тогава се нарушава дишането на клетките и те умират.

Йони на тежки метали и техните органични съединения (Hg, Pb и др.). Механизмът на тяхното действие е свързан с връзката им с различни SH-групи. [ориз. ензим с SH-групи, живачен йон, субстрат. Всичко това се комбинира в троен комплекс]

Редица фармакологични средства, които трябва да повлияят на ензимите на злокачествените клетки. Това включва инхибитори, използвани в селско стопанство, битови отровни вещества.

3) Субстратно инхибиране (неконкурентно)- инхибиране на ензимната реакция, причинена от излишък на субстрат. Възниква в резултат на образуването на ензимно-субстратен комплекс, който не е в състояние да претърпи каталитична трансформация. Може да се отстрани и концентрацията на субстрата да се намали. [ориз. ензимно свързване към 2 субстрата наведнъж]

При необратимо инхибиране възниква свързването или разрушаването на функционалните групи на ензима, необходими за проявата на неговата активност.

Например вещество диизопропилфлуорофосфатсвързва се силно и необратимо с хидрокси групата на серина в активното място на ензима ацетилхолинестеразахидролизиране на ацетилхолин в нервните синапси. Инхибирането на този ензим предотвратява разграждането на ацетилхолина в синаптичната цепнатина, в резултат на което медиаторът продължава да действа върху своите рецептори, което неконтролируемо засилва холинергичната регулация. Борбата работи по същия начин. органофосфати(зарин, зоман) и инсектициди(карбофос, дихлорвос).

Механизъм на необратимо инхибиране на ацетилхолинестеразата

Друг пример е свързан с инхибирането ацетилсалицилова киселина(аспирин) ключов ензим в синтеза на простагландини - циклооксигенази. Тази киселина е част от противовъзпалителните лекарства и се използва в възпалителни заболяванияи трескави състояния. Прикрепването на ацетилната група към аминогрупата в активния център на ензима причинява инактивиране на последния и спиране на синтеза на простагландин.

Механизъм на необратимо инхибиране на циклооксигеназата

Обратимо инхибиране

При обратимо инхибиране инхибиторът не е здраво свързан с функционалните групи на ензима, в резултат на което активността на ензима постепенно се възстановява.

Пример за обратим инхибитор е прозеринкойто се свързва с ензим ацетилхолинестеразав неговия активен център. Група холинестеразни инхибитори (прозерин, дистигмин, галантамин) се използва при миастения гравис, след енцефалит, менингит и увреждания на ЦНС.

Конкурентно инхибиране

При този тип инхибиране инхибиторът е структурно подобен на субстрата на ензима. Следователно той се конкурира със субстрата за активното място, което води до намаляване на свързването на субстрата с ензима и нарушаване на катализата. Това е характеристиката на конкурентното инхибиране, т.е. способността да се засили или отслаби инхибирането чрез промяна в концентрацията на субстрата.

Например:

1. Конкурентно взаимодействие етаноли метанолза активния център алкохол дехидрогеназа.

2. Инхибиране сукцинат дехидрогеназа малонова киселина, чиято структура е подобна на структурата на субстрата на този ензим - янтарна киселина (сукцинат).

Необратимо инхибиране се наблюдава в случай на образуване на ковалентни стабилни връзки между молекулата на инхибитора и ензима. Най-често активният център на ензима претърпява модификация, в резултат на което ензимът не може да изпълнява каталитична функция.

Необратимите инхибитори включват йони на тежки метали, като живак (Hg 2+), сребро (Ag +) и арсен (As 3+), които блокират сулфхидрилните групи на активния център в ниски концентрации. В този случай субстратът не може да претърпи химическа трансформация. При наличие на реактиватори ензимната функция се възстановява. Във високи концентрации йоните на тежките метали предизвикват денатурация на белтъчната молекула на ензима, т.е. води до пълна инактивация на ензима.

1. Специфични и неспецифични
инхибитори

Използването на необратими инхибитори е от голям интерес за изясняване на механизма на действие на ензима. За тази цел се използват вещества, които блокират определени групи от активния център на ензимите. Такива инхибитори се наричат ​​специфични. Редица съединения лесно реагират с определени химични групи. Ако тези групи участват в катализа, тогава настъпва пълно инактивиране на ензима.

2. Необратими ензимни инхибитори като
лекарства

Пример лекарствен продукт, чието действие се основава на необратимото инхибиране на ензимите, е широко използвано лекарство аспирин. Противовъзпалителното нестероидно лекарство аспирин осигурява фармакологичен ефект чрез инхибиране на ензима циклооксигеназа, който катализира образуването на простагландини от арахидонова киселина. В резултат на химическа реакция ацетилният остатък на аспирина се свързва към свободната крайна NH2 група на една от циклооксигеназните субединици.

Това води до намаляване на образуването на простагландинови реакционни продукти, които имат широк спектър от биологични функции, включително медиатори на възпалението.

Алостерична регулация на ензимната активност. Ролята на алостеричните ензими в клетъчния метаболизъм. Алостерични ефектори и инхибитори. Характеристики на структурата и функционирането на алостеричните ензими и тяхната локализация в метаболитните пътища. Регулиране на ензимната активност на принципа на отрицателната обратна връзка. Дай примери.

Най-финият и широко разпространен начин за регулиране на ензимната активност е алостерична регулация . В този случай регулаторният фактор се свързва не с каталитичния център на ензима, а с друга част от него ( регулаторен център), което води до промяна в активността на ензима. Регулираните по този начин ензими се наричат алостеричен, те често заемат ключова позиция в метаболизма. Веществото, което се свързва с регулаторния център, се нарича ефектор , ефекторът може да бъде инхибитор , може би активатор . Обикновено ефекторите са или крайни продукти на биосинтетични пътища (инхибиране на обратната връзка), или вещества, чиято концентрация отразява състоянието на клетъчния метаболизъм (АТФ, АМФ, НАД+ и др.). По правило алостеричните ензими катализират една от реакциите, които започват образуването на някакъв вид метаболит. Обикновено този етап ограничава скоростта на целия процес. В катаболитни процеси, придружени от синтеза на АТФ от АДФ, като алостеричен инхибитор на един от ранни стадиикатаболизмът често е самият краен продукт - АТФ. Алостеричният инхибитор на един от ранните етапи на анаболизма често е крайният продукт на биосинтезата, например някаква аминокиселина.

Активността на някои алостерични ензими се стимулира от специфични активатори. Алостеричен ензим, който регулира една от катаболните реакционни последователности, може например да бъде обект на стимулиращия ефект на положителни ефектори, ADR или AMP, и инхибиторния ефект на отрицателен ефектор, ATP. Известни са и случаи, когато алостеричен ензим на един метаболитен път реагира по специфичен начин на междинни или крайни продукти на други метаболитни пътища. Това дава възможност да се координира скоростта на действие на различни ензимни системи.

• 2. Хетеротрофни и автотрофни организми: разлики в храненето и източниците на енергия. катаболизъм и анаболизъм.
• 3. Мултимолекулни системи (метаболитни вериги, мембранни процеси, системи за биополимерен синтез, молекулярни регулаторни системи) като основни обекти на биохимичните изследвания.
• 4. Нива на структурна организация на живите. Биохимията като молекулярно ниво на изучаване на явленията на живота. Биохимия и медицина (медицинска биохимия).
• 5. Основни раздели и направления в биохимията: биоорганична химия, динамична и функционална биохимия, молекулярна биология.
• 6. История на изследването на протеините. Идеята за протеините като най-важен клас органични вещества и структурен и функционален компонент на човешкото тяло.
• 7. Аминокиселини, които изграждат протеините, тяхната структура и свойства. пептидна връзка. Първичната структура на протеините.
• 8. Зависимост на биологичните свойства на белтъците от първичната структура. Видова специфика на първичната структура на протеините (инсулини на различни животни).
• 9. Конформация на пептидните вериги в белтъците (вторични и третични структури). Слаби вътрешномолекулни взаимодействия в пептидната верига; дисулфидни връзки.
• 11. Домейн структура и нейната роля във функционирането на протеините. Отрови и лекарства като протеинови инхибитори.
• 12. Кватернерна структура на белтъците. Характеристики на структурата и функционирането на олигомерни протеини на примера на хем-съдържащ протеин - хемоглобин.
• 13. Лабилност на пространствената структура на белтъците и тяхната денатурация. Фактори, предизвикващи денатурация.
• 14. Шаперони - клас протеини, които предпазват други протеини от денатурация в клетъчни условия и улесняват образуването на тяхната естествена конформация.
• 15. Разнообразие от протеини. Глобуларни и фибриларни протеини, прости и сложни. Класификация на протеините според техните биологични функции и семейства: (серинови протеази, имуноглобулини).
• 17. Физични и химични свойства на белтъците. Молекулно тегло, размер и форма, разтворимост, йонизация, хидратация
• 18. Методи за изолиране на индивидуални протеини: утаяване със соли и органични разтворители, гел филтрация, електрофореза, йонообменна и афинитетна хроматография.
• 19. Методи за количествено определяне на протеини. Индивидуални особености на протеиновия състав на органите. Промени в протеиновия състав на органите по време на онтогенезата и заболяванията.
• 21. Класификация и номенклатура на ензимите. Изоензими. Единици за измерване на активността и количеството на ензимите.
• 22. Ензимни кофактори: метални йони и коензими. Коензимни функции на витамини (на примера на витамини B6, pp, B2).
• 23. Ензимни инхибитори. Обратимо и необратимо инхибиране. конкурентно инхибиране. Лекарства като ензимни инхибитори.
• 25. Регулиране на ензимната активност чрез фосфорилиране и дефосфорилиране. Участие на ензимите в провеждането на хормонални сигнали.
• 26. Разлики в ензимния състав на органите и тъканите. органоспецифични ензими. Промени в ензимите по време на развитието.
• 27. Промяна в активността на ензимите при заболявания. Наследствени ензимопатии. Произходът на кръвните ензими и значението на тяхното определяне при заболявания.
• 29. Метаболизъм: хранене, метаболизъм и отделяне на метаболитни продукти. Органични и минерални компоненти на храната. Основни и второстепенни компоненти.
• 30. Основни хранителни вещества: въглехидрати, мазнини, протеини, дневна нужда, храносмилане; частична взаимозаменяемост в храненето.
• 31. Основни компоненти на основните хранителни вещества. Есенциални аминокиселини; хранителна стойност на различни хранителни протеини. Линоловата киселина е есенциална мастна киселина.
• 32. История на откриването и изследването на витамините. Класификация на витамините. Функции на витамините.
• 34. Минерали в храната. Регионални патологии, свързани с дефицит на микроелементи в храната и водата.
• 35. Понятие за метаболизъм и метаболитни пътища. Ензими и метаболизъм. Концепцията за регулиране на метаболизма. Основни крайни продукти на човешкия метаболизъм
• 36. Изследване на цели организми, органи, тъканни участъци, хомогенати, субклетъчни структури и на молекулярно ниво
• 37. Ендергонични и екзергонични реакции в живата клетка. макроергични съединения. Примери.
• 39. Окислително фосфорилиране, p/o коефициент. Структурата на митохондриите и структурната организация на дихателната верига. Трансмембранен електрохимичен потенциал.
• 40. Регулиране на електротранспортната верига (дихателен контрол). Разединяване на тъканното дишане и окислителното фосфорилиране. Терморегулаторна функция на тъканното дишане
• 42. Образуване на токсични форми на кислород, механизмът на тяхното увреждащо действие върху клетките. Механизми за елиминиране на токсични кислородни видове.
• 43. Катаболизъм на основните хранителни вещества - въглехидрати, мазнини, протеини. Концепцията за специфични пътища на катаболизъм и общи пътища на катаболизъм.
• 44. Окислително декарбоксилиране на пирогроздена киселина. Последователността на реакциите. Структурата на пируватдекарбоксилазния комплекс.
• 45. Цикъл на лимонената киселина: последователност от реакции и характеристики на ензимите. Връзка между общите пътища на катаболизъм и веригата за пренос на електрони и протони.
• 46. ​​​​Механизми за регулиране на цитратния цикъл. Анаболни функции на цикъла на лимонената киселина. Реакции, допълващи цитратния цикъл
• 47. Основни въглехидрати на животните, тяхното съдържание в тъканите, биологична роля. Основните въглехидрати в храната. Смилане на въглехидрати
• 49. Аеробното разграждане е основният път на катаболизъм на глюкозата при хора и други аеробни организми. Последователността на реакциите до образуването на пируват (аеробна гликолиза).
• 50. Разпределение и физиологично значение на аеробното разграждане на глюкозата. Използването на глюкоза за синтеза на мазнини в черния дроб и в мастната тъкан.
• 52. Биосинтеза на глюкоза (глюконеогенеза) от аминокиселини, глицерол и млечна киселина. Връзката между гликолизата в мускулите и глюконеогенезата в черния дроб (цикъл на Кори).
• 54. Свойства и разпределение на гликогена като резервен полизахарид. биосинтеза на гликоген. Мобилизиране на гликоген.
• 55. Характеристики на метаболизма на глюкозата в различни органи и клетки: еритроцити, мозък, мускули, мастна тъкан, черен дроб.
• 56. Идеята за структурата и функциите на въглехидратната част на гликолипидите и гликопротеините. Сиалови киселини
• 57. Наследствени нарушения на метаболизма на монозахаридите и дизахаридите: галактоземия, непоносимост към фруктоза и дизахариди. Гликогенози и агликогенози
• Глицералдехид-3-фосфат
• 58. Най-важните липиди на човешките тъкани. Резервни липиди (мазнини) и мембранни липиди (комплексни липиди). Мастни киселини на липидите в човешките тъкани.
• Състав на мастни киселини в човешката подкожна мастна тъкан
• 59. Основни хранителни фактори от липиден характер. Есенциални мастни киселини: ω-3- и ω-6-киселини като прекурсори за синтеза на ейкозаноиди.
• 60. Биосинтеза на мастни киселини, регулация на метаболизма на мастни киселини
• 61. Химия на реакциите на β-окисление на мастни киселини, обща енергия.
• 63. Хранителни мазнини и тяхното усвояване. Усвояване на продукти от храносмилането. Нарушаване на храносмилането и усвояването. Ресинтез на триацилглицероли в чревната стена.
• 64. Образуване на хиломикрони и транспорт на мазнини. Роля на апопротеините в хиломикроните. Липопротеинова липаза.
• 65. Биосинтеза на мазнини в черния дроб от въглехидрати. Структура и състав на транспортните кръвни липопротеини.
• 66. Отлагане и мобилизиране на мазнини в мастната тъкан. Регулиране на синтеза и мобилизирането на мазнини. Ролята на инсулина, глюкагона и адреналина.
• 67. Основни фосфолипиди и гликолипиди на човешките тъкани (глицерофосфолипиди, сфингофосфолипиди, гликоглицеролипиди, гликосфиголипиди). Идеята за биосинтезата и катаболизма на тези съединения.
• 68. Нарушаване на обмена на неутрални мазнини (затлъстяване), фосфолипиди и гликолипиди. Сфинголипидози
• Сфинголипиди, метаболизъм: сфинголипидозни заболявания, табл
• 69. Структура и биологични функции на ейкозаноидите. Биосинтеза на простагландини и левкотриени.
• 70. Холестеролът като прекурсор на редица други стероиди. Въведение в биосинтезата на холестерола. Напишете хода на реакциите до образуването на мевалонова киселина. Ролята на хидроксиметилглутарил-КоА редуктазата.
• 71. Синтез на жлъчни киселини от холестерол. Конюгиране на жлъчни киселини, първични и вторични жлъчни киселини. Отстраняване на жлъчни киселини и холестерол от тялото.
• 72.Lpnp и HDL - транспорт, форми на холестерола в кръвта, роля в метаболизма на холестерола. Хиперхолестеролемия. Биохимични основи за развитие на атеросклероза.
• 73. Механизмът на възникване на холелитиазата (холестеролни камъни). Използването на хенодезокеихолова киселина за лечение на холелитиаза.
• 75. Смилане на протеини. Протеинази - пепсин, трипсин, химотрипсин; проензими на протеиназите и механизми на превръщането им в ензими. Субстратна специфичност на протеиназите. Екзопептидази и ендопептидази.
• 76. Диагностична стойност на биохимичния анализ на стомашен и дуоденален сок. Дайте кратка характеристика на състава на тези сокове.
• 77. Панкреатични протеинази и панкреатит. Използването на протеиназни инхибитори за лечение на панкреатит.
• 78. Трансаминиране: аминотрансферази; коензимна функция на витамин B6. специфичност на аминотрансферазите.
• 80. Окислително дезаминиране на аминокиселини; глутамат дехидрогеназа. Индиректно дезаминиране на аминокиселини. биологично значение.
• 82. Бъбречна глутаминаза; образуване и отделяне на амониеви соли. Активиране на бъбречната глутаминаза при ацидоза.
• 83. Биосинтеза на урея. Връзка на орнитиновия цикъл с cts. Произход на азотните атоми на уреята. Нарушения на синтеза и екскрецията на урея. Хиперамонемия.
• 84. Обмяна на безазотни остатъци от аминокиселини. Гликогенни и кетогенни аминокиселини. Синтез на глюкоза от аминокиселини. Синтез на аминокиселини от глюкоза.
• 85. Трансметилиране. Метионин и s-аденозилметионин. Синтез на креатин, адреналин и фосфатидилхолини
• 86. ДНК метилиране. Концепцията за метилиране на чужди и лекарствени съединения.
• 88. Антивитамини с фолиева киселина. Механизъм на действие на сулфатните лекарства.
• 89. Метаболизъм на фенилаланин и тирозин. фенилкетонурия; биохимичен дефект, проява на заболяването, методи за профилактика, диагностика и лечение.
• 90. Алкаптонурия и албинизъм: биохимични дефекти, при които се развиват. Нарушаване на синтеза на допамин, паркинсонизъм.
• 91. Декарбоксилиране на аминокиселини. Структурата на биогенните амини (хистамин, серотонин, γ-аминомаслена киселина, катехоламини). Функции на биогенните амини.
• 92. Дезаминиране и хидроксилиране на биогенни амини (като реакции на неутрализация на тези съединения).
• 93. Нуклеинови киселини, химичен състав, структура. Първичната структура на ДНК и РНК, връзките, които образуват първичната структура
• 94. Вторична и третична структура на ДНК. Денатурация, ренативация на ДНК. Хибридизация, видови различия в първичната структура на ДНК.
• 95. РНК, химичен състав, нива на структурна организация. Видове РНК, функции. Структурата на рибозомата.
• 96. Строеж на хроматина и хромозомата
• 97. Разпадане на нуклеинови киселини. Нуклеази на храносмилателния тракт и тъканите. Разграждането на пуриновите нуклеотиди.
• 98. Идеята за биосинтезата на пуринови нуклеотиди; начални етапи на биосинтеза (от рибоза-5-фосфат до 5-фосфорибозиламин).
• 99. Инозинова киселина като прекурсор на аденилова и гуанилова киселини.
• 100. Идеята за разграждането и биосинтезата на пиримидиновите нуклеотиди.
• 101. Нарушения на метаболизма на нуклеотидите. подагра; алопуринол за лечение на подагра. Ксантинурия. Оротацидурия.
• 102. Биосинтеза на дезоксирибонуклеотиди. Използването на инхибитори на дезоксирибонуклеотидния синтез за лечение на злокачествени тумори.
• 104. Синтез на ДНК и фази на клетъчно делене. Ролята на циклините и циклин-зависимите протеинази в клетъчната прогресия през клетъчния цикъл.
• 105. Увреждане и възстановяване на ДНК. Ензими на комплекса за възстановяване на ДНК.
• 106. Биосинтеза на РНК. РНК полимераза. Концепцията за мозаечната структура на гените, първичен транскрипт, посттранскрипционна обработка.
• 107. Биологичен код, концепции, свойства на кода, колинеарност, терминиращи сигнали.
• 108. Ролята на транспортната РНК в биосинтезата на протеини. Биосинтеза на аминоацил-t-RNA. Субстратна специфичност на аминоацил-t-РНК синтетазите.
• 109. Последователността на събитията на рибозомата по време на сглобяването на полипептидната верига. Функциониране на полирибозомите. Посттранслационна обработка на протеини.
• 110. Адаптивна регулация на гените при про- и еукариоти. оперонна теория. Функциониране на оперони.
• 111. Концепцията за клетъчна диференциация. Промени в протеиновия състав на клетките по време на диференциация (на примера на протеиновия състав на полипептидните вериги на хемоглобина).
• 112. Молекулярни механизми на генетичната изменчивост. Молекулярни мутации: видове, честота, значение
• 113. Генетична хетерогенност. Полиморфизъм на протеини в човешката популация (варианти на хемоглобин, гликозилтрансфераза, групови специфични вещества и др.).
• 114. Биохимични основи за възникване и проявление на наследствени заболявания (разнообразие, разпространение).
• 115. Основни системи за междуклетъчна комуникация: ендокринна, паракринна, автокринна регулация.
• 116. Ролята на хормоните в системата за метаболитна регулация. Прицелни клетки и клетъчни хормонални рецептори
• 117. Механизми на предаване на хормонални сигнали към клетките.
• 118. Класификация на хормоните по химична структура и биологични функции
• 119. Структура, синтез и метаболизъм на йодтиронини. Влияние върху метаболизма. Промени в метаболизма при хипо- и хипертиреоидизъм. Причини и прояви на ендемична гуша.
• 120. Регулация на енергийния метаболизъм, ролята на инсулина и контринсуларните хормони в хомеостазата.
• 121. Промени в метаболизма при захарен диабет. Патогенезата на основните симптоми на захарен диабет.
• 122. Патогенеза на късните усложнения на захарния диабет (макро- и микроангиопатия, нефропатия, ретинопатия, катаракта). диабетна кома.
• 123. Регулиране на водно-солевия метаболизъм. Структура и функция на алдостерон и вазопресин
• 124. Ренин-ангиотензин-алдостеронова система. Биохимични механизми на бъбречна хипертония, оток, дехидратация.
• 125. Ролята на хормоните в регулацията на калциевата и фосфатната обмяна (паратхормон, калцитонин). Причини и прояви на хипо- и хиперпаратироидизъм.
• 126. Структура, биосинтеза и механизъм на действие на калцитриол. Причини и прояви на рахит
• 127. Структура и секреция на кортикостероиди. Промени в катаболизма при хипо- и хиперкортицизъм.
• 128. Регулиране чрез синтез на секрецията на хормони на принципа на обратната връзка.
• 129. Половите хормони: структура, влияние върху метаболизма и функциите на половите жлези, матката и млечните жлези.
• 130. Хормон на растежа, структура, функции.
• 131. Метаболизъм на ендогенни и чужди токсични вещества: реакции на микрозомално окисление и реакции на конюгация с глутатион, глюкуронова киселина, сярна киселина.
• 132. Металотионеин и неутрализация на йони на тежки метали. Протеини от топлинен шок.
• 133. Кислородна токсичност: образуване на реактивни кислородни видове (супероксиден анион, водороден пероксид, хидроксилен радикал).
• 135. Биотрансформация на лекарствени вещества. Ефектът на лекарствата върху ензимите, участващи в неутрализирането на ксенобиотици.
• 136. Основи на химичната канцерогенеза. Въведение в някои химически канцерогени: полициклични ароматни въглеводороди, ароматни амини, диоксиди, митоксини, нитрозамини.
• 137. Особености на развитието, структурата и метаболизма на еритроцитите.
• 138. Пренос на кислород и въглероден диоксид по кръвен път. Фетален хемоглобин (HbF) и неговото физиологично значение.
• 139. Полиморфни форми на човешки хемоглобини. Хемоглобинопатии. Анемична хипоксия
• 140. Биосинтеза на хема и нейното регулиране. Нарушения на синтеза тема. Порфирия.
• 141. Разпадане на хема. Неутрализиране на билирубина. Нарушения на метаболизма на билирубина-жълтеница: хемолитична, обструктивна, хепатоцелуларна. Жълтеница на новородени.
• 142. Диагностична стойност на определяне на билирубин и други жлъчни пигменти в кръвта и урината.
• 143. Обмяна на желязо: абсорбция, транспорт по кръвен път, отлагане. Нарушения на метаболизма на желязото: желязодефицитна анемия, хемохроматоза.
• 144. Основни белтъчни фракции на кръвната плазма и техните функции. Стойността на тяхното определение за диагностика на заболявания. Ензимодиагностика.
• 145. Система за кръвосъсирване. Етапи на образуване на фибринов съсирек. Вътрешни и външни пътища на коагулация и техните компоненти.
• 146. Принципи на образуване и последователност на функциониране на ензимни комплекси на прокоагулантния път. Ролята на витамин К в съсирването на кръвта.
• 147. Основни механизми на фибринолизата. Плазминогенни активатори като тромболитични средства. Основни антикоагуланти на кръвта: антитромбин III, макроглобулин, антиконвертин. Хемофилия.
• 148. Клинично значение на биохимичен кръвен тест.
• 149. Основни клетъчни мембрани и техните функции. Общи свойства на мембраните: течливост, напречна асиметрия, селективна пропускливост.
• 150. Липиден състав на мембраните (фосфолипиди, гликолипиди, холестерол). Ролята на липидите в образуването на липидния двуслой.
• 151. Мембранни протеини - интегрални, повърхностни, "закотвени". Значение на посттранслационните модификации при образуването на функционални мембранни протеини.

• Обратимо инхибиране Обратимите инхибитори се свързват с ензима чрез слаби нековалентни връзки и при определени условия лесно се отделят от ензима. Обратимите инхибитори са конкурентни или неконкурентни.

  Конкурентно инхибиране Конкурентното инхибиране се отнася до обратимо намаляване на скоростта на ензимна реакция, причинена от инхибитор, който се свързва с активното място на ензима и предотвратява образуването на ензим-субстратния комплекс. Този тип инхибиране се наблюдава, когато инхибиторът е структурен аналог на субстрата, което води до конкуренция между молекулите на субстрата и инхибитора за място в активния център на ензима. В този случай или субстратът, или инхибиторът взаимодействат с ензима, образувайки комплекси ензим-субстрат (ES) или ензим-инхибитор (EI). Когато се образува комплексът от ензима и инхибитора (EI), реакционният продукт не се образува. За конкурентния тип инхибиране са валидни следните уравнения:

  E + S ⇔ ES → E + P,

  Лекарствата като конкурентни инхибитори Много лекарства упражняват своя терапевтичен ефект чрез механизма на конкурентно инхибиране. Например кватернерните амониеви бази инхибират ацетилхолинестеразата, която катализира хидролизата на ацетилхолин до холин и оцетна киселина. Когато се добавят инхибитори, активността на ацетилхолинестеразата намалява, концентрацията на ацетилхолин (субстрат) се увеличава, което е придружено от повишаване на проводимостта на нервния импулс. Инхибиторите на холинестеразата се използват при лечението на мускулни дистрофии. Ефективни антихолинестеразни лекарства - прозерин, ендрофоний и др.

  Неконкурентно инхибиране Такова инхибиране на ензимна реакция се нарича неконкурентно, при което инхибиторът взаимодейства с ензима на място, различно от активното място. Неконкурентните инхибитори не са структурни аналози на субстрата. Неконкурентен инхибитор може да се свърже или с ензима, или с комплекса ензим-субстрат, за да образува неактивен комплекс. Прикрепването на неконкурентен инхибитор причинява промяна в конформацията на ензимната молекула по такъв начин, че взаимодействието на субстрата с активния център на ензима се нарушава, което води до намаляване на скоростта на ензимната реакция.

  необратимо инхибиране Необратимо инхибиране се наблюдава в случай на образуване на ковалентни стабилни връзки между молекулата на инхибитора и ензима. Най-често активният център на ензима претърпява модификация, в резултат на което ензимът не може да изпълнява каталитична функция. Необратимите инхибитори включват йони на тежки метали, като живак (Hg 2+), сребро (Ag +) и арсен (As 3+), които блокират сулфхидрилните групи на активния център в ниски концентрации. В този случай субстратът не може да претърпи химическа трансформация. При наличие на реактиватори ензимната функция се възстановява. Във високи концентрации йоните на тежките метали предизвикват денатурация на белтъчната молекула на ензима, т.е. води до пълна инактивация на ензима.

  Необратими ензимни инхибитори като лекарства. Пример за лекарство, чието действие се основава на необратимо инхибиране на ензимите, е широко използваното лекарство аспирин. Противовъзпалителното нестероидно лекарство аспирин осигурява фармакологичен ефект чрез инхибиране на ензима циклооксигеназа, който катализира образуването на простагландини от арахидонова киселина. В резултат на химическа реакция ацетилният остатък на аспирина се свързва към свободната крайна NH2 група на една от циклооксигеназните субединици. Това води до намаляване на образуването на простагландинови реакционни продукти, които имат широк спектър от биологични функции, включително медиатори на възпалението.

  24. Регулация на действието на ензимите: алостерични инхибитори и активатори. Каталитични и регулаторни центрове. Кватернерна структура на алостерични ензими и кооперативни промени в конформацията на ензимните протомери.

  Алостерична регулация . В много строго биосинтетични реакции основният тип регулиране на скоростта на многоетапен ензимен процес е инхибирането чрез обратна връзка. Това означава, че крайният продукт на биосинтетичната верига инхибира активността на ензима, който катализира първия етап на синтеза, който е ключът към тази реакционна верига. Тъй като крайният продукт е структурно различен от субстрата, той се свързва с алостеричния (некаталитичен) център на ензимната молекула, причинявайки инхибиране на цялата верига на синтетична реакция.

  Да приемем, че в клетките се извършва многоетапен биосинтетичен процес, всеки етап от който се катализира от собствен ензим:

  Скоростта на такава обща последователност от реакции до голяма степен се определя от концентрацията на крайния продукт Р, чието натрупване над допустимото ниво има мощен инхибиторен ефект върху първия етап на процеса и съответно върху ензима Е1.

  Все пак трябва да се има предвид, че както активаторите, така и инхибиторите могат да бъдат модулатори на алостеричните ензими. Често се оказва, че самият субстрат има активиращ ефект.Ензимите, при които и субстратът, и модулаторът са представени от идентични структури, се наричат ​​хомотропни, за разлика от хетеротропните ензими, при които модулаторът има различна структура от субстрата. Взаимна трансформация на активни и неактивни алостерични ензими в опростена форма, както и конформационни промени, наблюдавани при прикрепване на субстрата и ефекторите. Прикрепването на отрицателен ефектор към алостеричния център причинява значителни промени в конфигурацията на активния център на ензимната молекула, в резултат на което ензимът губи афинитета си към своя субстрат (образуването на неактивен комплекс).

  Алостеричните взаимодействия се проявяват в естеството на кривите на зависимостта на началната скорост на реакция от концентрацията на субстрата или ефектора, по-специално в S-образната форма на тези криви (отклонение от хиперболичната крива на Михаелис-Ментен). S-образната зависимост на v от [S] в присъствието на модулатор се дължи на ефекта на кооперативността. Това означава, че свързването на една молекула от субстрата улеснява свързването на втората молекула в активния център, като по този начин увеличава скоростта на реакцията. В допълнение, алостеричните регулаторни ензими се характеризират с нелинейна зависимост на скоростта на реакцията от концентрацията на субстрата.

  "

1. Под термина "инхибиранеензимна активност" разбират специфичното намаляване на каталитичната активност, причинено от определени химикали - инхибитори.

Инхибиторите са от голям интерес за изясняване на механизмите на ензимната катализа, като помагат да се установи ролята на отделните ензимни реакции в метаболитните пътища на тялото. Действието на много лекарства и отрови се основава на принципа на инхибиране на ензимната активност.

2. Инхибиторите са в състояние да се свързват с ензими с различна степен на сила. Въз основа на това разграничете обратимии необратимо инхибиране. Обратими инхибиторисе свързват с ензима чрез слаби нековалентни връзки и при определени условия лесно се отделят от ензима:

E+I↔ Е.И.

необратимо инхибираненаблюдавани в случай на образуване на ковалентни стабилни връзки между молекулата на инхибитора и ензима:

E+I→ E-I.

3. Според механизма на действие обратимите инхибитори се делят на конкурентнии несъстезателен.

Конкурентното инхибиране причинява обратимо намаляване на скоростта на ензимната реакция в резултат на свързването на инхибитора към активния център на ензима, което предотвратява образуването на ензим-субстратния комплекс. Този тип инхибиране възниква, когато инхибиторът е структурен аналог на субстрата;в резултат на това има конкуренция между молекулите на субстрата и инхибитора за свързване към активното място на ензима. В този случай или субстратът, или инхибиторът взаимодействат с ензима, образувайки комплекси ензим-субстрат (ES) или ензим-инхибитор (EI). Когато се образува комплексът от ензима и инхибитора (EI), реакционният продукт не се образува (фиг. 2.19).

Ориз. 2.19. Схема на конкурентно инхибиране на ензимната активност

За конкурентния тип инхибиране са валидни следните уравнения:

E+S↔ES→E+P; E+I↔ EI.

Отличителна чертаконкурентното инхибиране е възможността за отслабването му с увеличаване на концентрацията на субстрата, тъй като обратимият инхибитор не променя структурата на ензима. Следователно, при високи концентрации на субстрата, скоростта на реакцията не се различава от тази в отсъствието на инхибитор; конкурентният инхибитор не променя Vmax, но повишава Km.

Класически пример за конкурентно инхибиране е инхибирането на реакцията на сукцинат дехидрогеназа от малонова киселина (фиг. 2.20). Малонатът е структурен аналог на сукцината (наличието на две карбоксилни групи) и може също да взаимодейства с активното място на сукцинат дехидрогеназата. Въпреки това, прехвърлянето на два водородни атома към FAD простетичната група от малонова киселина не е възможно и следователно скоростта на реакцията е намалена.

Ориз. 2.20. Пример за конкурентно инхибиране на сукцинат дехидрогеназа от малонова киселина:

А - сукцинатът се свързва с активния център на ензима сукцинат дехидрогеназа чрез йонни връзки; B - по време на ензимната реакция два водородни атома се отцепват от сукцинат с добавянето им към коензима FAD. В резултат на това се образува фумарат, който се отстранява от активния център на сукцинат дехидрогеназата; B - малонатът е структурен аналог на сукцината, той също се свързва с активния център на сукцинат дехидрогеназата, но химическа реакцияне върви

4. Много лекарства упражняват своя терапевтичен ефект чрез механизма на конкурентно инхибиране. Например реакцията на хидролиза на ацетилхолин до холин и оцетна киселина се катализира от ензима ацетилхолинестераза (AChE) (фиг. 2.21) и може да бъде инхибирана в присъствието на конкурентни инхибитори на този ензим (например, прозерин, ендрофонийи т.н.) (фиг. 2.22). Когато се добавят такива инхибитори, активността на ацетилхолинестеразата намалява, концентрацията на ацетилхолин (субстрат) се увеличава, което е придружено от повишаване на проводимостта на нервния импулс. Конкурентни инхибитори на ацетилхолин естеразата се използват при лечение на мускулни дистрофии, както и за лечение на двигателни нарушения след травма, парализа и полиомиелит.

Ориз. 2.21. Реакция на хидролиза на ацетилхолин под действието на AChE

Ориз. 2.22. Свързване в активното място на AChE на конкурентни инхибитори

А - добавяне на субстрат (ацетилхолин) към активния център на ензима.

Стрелката показва мястото на хидролиза на ацетилхолин; B - прикрепване на конкурентен инхибитор на прозерин към активния център на ензима. Реакцията не върви; B - прикрепване на конкурентен инхибитор на ендрофониум към активния център на ензима. Прикрепването на инхибитори към активното място на AChE предотвратява прикрепването на ацетилхолин

Друг пример за лекарства, чийто механизъм на действие се основава на конкурентно инхибиране на ензима, е използването на пептидни инхибитори на протеолитичния ензим трипсин при заболявания на панкреаса (остър панкреатит, некроза), като напр. апротинин, трасилол, контрикал.Тези лекарства инхибират трипсина, който се освобождава в околните тъкани и кръв, и по този начин предотвратяват нежелани автолитични събития при заболявания на панкреаса.

5. В някои случаи конкурентни инхибитори, взаимодействащи с активния център на ензима, могат да бъдат използвани от тях като псевдосубстрати(антиметаболити), което води до синтеза на продукт с неправилна структура. Получените вещества нямат „необходимата“ структура и следователно им липсва функционална активност. Тези лекарства включват сулфатни лекарства.

6. Несъстезателенобратимо е инхибирането на ензимна реакция, при която инхибиторът взаимодейства с ензима на място, различно от активното място. Неконкурентните инхибитори не са структурни аналози на субстрата; прикрепването на неконкурентен инхибитор към ензим променя конформацията на активния център и намалява скоростта на ензимната реакция, т.е. намалява ензимната активност. Пример за неконкурентен инхибитор може да бъде действието на йони на тежки метали, които взаимодействат с функционалните групи на ензимната молекула, предотвратявайки катализата.

7. Необратими инхибиторинамаляват ензимната активност в резултат на образуването на ковалентни връзки с ензимната молекула. Най-често активното място на ензима претърпява модификация. В резултат на това ензимът не може да изпълнява своята каталитична функция.

Използването на необратими инхибитори е от по-голям интерес за изясняване на механизма на действие на ензима. Важна информация за структурата на активния център на ензима се предоставя от съединения, които блокират определени групи от активния център. Такива инхибитори се наричат специфичен.Специфичните инхибитори включват диизопропилфлуорофосфат (DFF). DPP образува ковалентна връзка с ОН групата на серина, която се съдържа в активния център на ензима и участва пряко в катализата, поради което DPP се класифицира като специфичен необратим инхибитор на "серинови" ензими (фиг. 2.23). DPP се използва за изследване на структурата на активния център на ензимите в ензимологията.

За разлика от специфичните инхибитори неспецифичниобразуват инхибитори ковалентни връзкис определени ензимни групи, разположени не само в активния център, но и във всяка част на ензимната молекула. Например, йоден ацетат (фиг. 2.24) взаимодейства с всякакви SH-групи на протеина. Това взаимодействие променя конформацията на ензимната молекула и съответно конформацията на активния център и намалява каталитичната активност.

Ориз. 2.23. Специфично инхибиране на активността на химотрипсин от DPP

Ориз. 2.24. Неспецифично инхибиране на ензимната активност от йоден ацетат.

Неспецифичното инхибиране възниква поради ковалентната модификация на цистеиновите SH групи от молекули на йоден ацетат

8. Пример за лекарство, чието действие е свързано с необратимо инхибиране на ензимите, е широко използваният аспирин. Действието на това противовъзпалително нестероидно лекарство се основава на инхибирането на ензима циклооксигеназа, който катализира образуването на простагландини от арахидонова киселина. В резултат на това ацетилният остатък на аспирина е прикрепен към свободната крайна ОН група на серин на една от циклооксигеназните субединици (фиг. 2.25). Това блокира образуването на простагландини (вижте модул 8), които имат широк спектър от биологични функции, включително медиатори на възпалението. Следователно аспиринът се класифицира като противовъзпалително лекарство. Инхибираните ензимни молекули се разрушават, синтезът на простагландини се възстановява само след синтеза на нови ензимни молекули.

Ориз. 2.25. Механизъм на инактивиране на циклооксигеназата от необратим инхибитор - аспирин