Inhibice enzymů. Inhibitor je látka, která způsobuje charakteristický snížení aktivity enzymů. Je třeba rozlišovat mezi inhibicí a inaktivací. Inaktivace je například denaturace proteinu v důsledku působení denaturačních činidel.

Pevností vazby Inhibitory s enzymem Inhibitory dělíme na reverzibilní a ireverzibilní.

ireverzibilní inhibitory jsou silně vázány a ničí funkční skupiny molekuly enzymu, které jsou nezbytné pro projev jeho katalytické aktivity. Všechny postupy čištění proteinů neovlivňují vazbu inhibitoru a enzymu. Př.: působení organofosforových sloučenin na enzym - cholinesterázu. Chlorophos, sarin, soman a další organofosforové sloučeniny se vážou na aktivní centrum cholinesterázy. V důsledku toho jsou katalytické skupiny aktivního centra enzymu fosforylovány. V důsledku toho se molekuly enzymu spojené s inhibitorem nemohou vázat na substrát a dochází k těžké otravě.

Také alokovat reverzibilní inhibitory jako je proserin pro cholinesterázu. Reverzibilní inhibice závisí na koncentraci substrátu a inhibitoru a je odstraněna přebytkem substrátu.

Podle mechanismu účinku přidělit:

Konkurenční inhibice;

Nekompetitivní inhibice;

Inhibice substrátu;

Alosterický.

1) Kompetitivní (izosterická) inhibice- jedná se o inhibici enzymatické reakce způsobené vazbou inhibitoru na aktivní místo enzymu. V tomto případě je inhibitor podobný substrátu. V procesu dochází ke konkurenci o aktivní centrum: vznikají komplexy enzym-substrát a inhibitor-enzym. E+S®ES® EP® E+P; E+I® E. Př.: sukcinátdehydrogenázová reakce [obr. COOH-CH2-CH2-COOH® (nad šipkou LDH, pod FAD®FADH 2) COOH-CH=CH-COOH]. Skutečným substrátem této reakce je sukcinát (jantar to-ta). Inhibitory: kyselina malonová (COOH-CH2-COOH) a oxalacetát (COOH-CO-CH2-COOH). [rýže. 3-jamkový enzym + substrát + inhibitor = komplex inhibitor-enzym]

Příklad: enzym cholinesteráza katalyzuje přeměnu acetylcholinu na cholin: (CH 3) 3 -N-CH 2 -CH 2 -O-CO-CH 3 ® (nad šipkou ChE, pod vodou) CH 3 COOH + (CH 3) 3-N-CH2-CH2-OH. Konkurenčními inhibitory jsou prozerin, sevin.

2) Nekonkurenční inhibice– inhibice spojená s účinkem inhibitoru na katalytickou konverzi, ale ne na vazbu enzymu na substrát. V tomto případě se inhibitor může vázat jak na aktivní centrum (katalytické místo), tak mimo něj.

Připojení inhibitoru mimo aktivní centrum vede ke změně konformace (terciární struktury) proteinu, v důsledku čehož se mění konformace aktivního centra. To ovlivňuje katalytické místo a interferuje s interakcí substrátu s aktivním místem. V tomto případě není inhibitor podobný substrátu a tuto inhibici nelze odstranit přebytkem substrátu. Je možná tvorba trojitých komplexů enzym-inhibitor-substrát. Rychlost takové reakce nebude maximální.

Mezi nekompetitivní inhibitory patří:

kyanidy. Váží se na atom železa v cytochromoxidáze a v důsledku toho enzym ztrácí svou aktivitu a od. je enzym dýchacího řetězce, pak je dýchání buněk narušeno a odumírají.

Ionty těžkých kovů a jejich organické sloučeniny (Hg, Pb aj.). Mechanismus jejich působení je spojen s jejich spojením s různými SH-skupinami. [rýže. enzym s SH-skupinami, rtuťový iont, substrát. To vše se spojuje do trojitého komplexu]

Řada farmakologických látek, které by měly ovlivňovat enzymy maligních buněk. To zahrnuje inhibitory používané v zemědělství, jedovaté látky pro domácnost.

3) Inhibice substrátu (nekompetitivní)- inhibice enzymatické reakce způsobené nadbytkem substrátu. Vyskytuje se v důsledku tvorby komplexu enzym-substrát, který není schopen podstoupit katalytickou transformaci. Lze jej odstranit a snížit koncentraci substrátu. [rýže. vazba enzymu na 2 substráty najednou]

Při ireverzibilní inhibici dochází k vazbě nebo destrukci funkčních skupin enzymu nezbytných pro projev jeho aktivity.

Například látka diisopropylfluorfosfát se silně a nevratně váže na hydroxyskupinu serinu v aktivním místě enzymu acetylcholinesteráza hydrolyzuje acetylcholin na nervových synapsích. Inhibice tohoto enzymu brání rozkladu acetylcholinu v synaptické štěrbině, v důsledku čehož mediátor nadále působí na jeho receptory, což nekontrolovatelně zesiluje cholinergní regulaci. Boj funguje stejným způsobem. organofosfáty(sarin, soman) a insekticidy(karbofos, dichlorvos).

Mechanismus ireverzibilní inhibice acetylcholinesterázy

Další příklad souvisí s inhibicí kyselina acetylsalicylová(aspirin) klíčový enzym při syntéze prostaglandinů - cyklooxygenázy. Tato kyselina je součástí protizánětlivých léků a používá se v zánětlivá onemocnění a horečnaté stavy. Připojení acetylové skupiny k aminoskupině v aktivním místě enzymu způsobí její inaktivaci a zastavení syntézy prostaglandinů.

Mechanismus ireverzibilní inhibice cyklooxygenázy

Reverzibilní inhibice

Při reverzibilní inhibici není inhibitor pevně vázán na funkční skupiny enzymu, v důsledku čehož se aktivita enzymu postupně obnovuje.

Příkladem reverzibilního inhibitoru je prozerin který se váže na enzym acetylcholinesteráza ve svém aktivním centru. Skupina inhibitorů cholinesterázy (prozerin, distigmin, galantamin) se používá u myasthenia gravis, po encefalitidě, meningitidě a poranění CNS.

Konkurenční inhibice

Při tomto typu inhibice je inhibitor strukturně podobný substrátu enzymu. Proto soutěží se substrátem o aktivní místo, což vede ke snížení vazby substrátu na enzym a narušení katalýzy. To je rys kompetitivní inhibice, tj. schopnost zvýšit nebo zeslabit inhibici změnou koncentrace substrátu.

Například:

1. Konkurenční interakce ethanol a methanol pro aktivní centrum alkoholdehydrogenáza.

2. Inhibice sukcinátdehydrogenáza kyselina malonová, jehož struktura je podobná struktuře substrátu tohoto enzymu - kyselině jantarové (sukcinátu).

Ireverzibilní inhibice je pozorována v případě tvorby kovalentních stabilních vazeb mezi molekulou inhibitoru a enzymem. Nejčastěji dochází k modifikaci aktivního centra enzymu, v důsledku čehož enzym nemůže vykonávat katalytickou funkci.

Mezi nevratné inhibitory patří ionty těžkých kovů, jako je rtuť (Hg 2+), stříbro (Ag +) a arsen (As 3+), které v nízkých koncentracích blokují sulfhydrylové skupiny aktivního centra. V tomto případě substrát nemůže projít chemickou transformací. V přítomnosti reaktivátorů se enzymatická funkce obnoví. Ve vysokých koncentracích způsobují ionty těžkých kovů denaturaci proteinové molekuly enzymu, tzn. vést k úplné inaktivaci enzymu.

1. Specifické a nespecifické
inhibitory

Použití ireverzibilních inhibitorů je velmi zajímavé pro objasnění mechanismu účinku enzymů. K tomuto účelu se používají látky, které blokují určité skupiny aktivního centra enzymů. Takové inhibitory se nazývají specifické. Řada sloučenin snadno reaguje s určitými chemickými skupinami. Pokud jsou tyto skupiny zapojeny do katalýzy, dojde k úplné inaktivaci enzymu.

2. Ireverzibilní enzymové inhibitory jako
léky

Příklad léčivý přípravek, jehož účinek je založen na nevratné inhibici enzymů, je široce používaným lékem aspirin. Protizánětlivé nesteroidní léčivo aspirin poskytuje farmakologický účinek inhibicí enzymu cyklooxygenázy, který katalyzuje tvorbu prostaglandinů z kyseliny arachidonové. V důsledku chemické reakce je acetylový zbytek aspirinu připojen k volné koncové NH 2 skupině jedné z podjednotek cyklooxygenázy.

To způsobuje pokles tvorby reakčních produktů prostaglandinů, které mají širokou škálu biologických funkcí, včetně mediátorů zánětu.

Alosterická regulace aktivity enzymů. Úloha alosterických enzymů v buněčném metabolismu. Alosterické efektory a inhibitory. Vlastnosti struktury a fungování alosterických enzymů a jejich lokalizace v metabolických drahách. Regulace enzymové aktivity principem negativní zpětné vazby. Dát příklad.

Nejjemnějším a nejrozšířenějším způsobem regulace enzymové aktivity je alosterická regulace . V tomto případě se regulační faktor neváže na katalytické centrum enzymu, ale na jeho jinou část ( regulační centrum), což vede ke změně aktivity enzymu. Takto regulované enzymy se nazývají alosterický, často zaujímají klíčové postavení v metabolismu. Látka, která se váže na regulační centrum, se nazývá efektor , efektor může být inhibitor , možná aktivátor . Obvykle jsou efektory buď konečné produkty biosyntetických drah (inhibice zpětné vazby) nebo látky, jejichž koncentrace odráží stav buněčného metabolismu (ATP, AMP, NAD+ atd.). Alosterické enzymy zpravidla katalyzují jednu z reakcí, která zahajuje tvorbu nějakého druhu metabolitu. Obvykle tato fáze omezuje rychlost celého procesu. Při katabolických procesech doprovázených syntézou ATP z ADP, jako alosterického inhibitoru jednoho z raná stadia katabolismus je často samotný konečný produkt – ATP. Alosterický inhibitor jednoho z raných stádií anabolismu je často konečným produktem biosyntézy, například některé aminokyseliny.

Aktivita některých alosterických enzymů je stimulována specifickými aktivátory. Alosterický enzym, který reguluje jednu ze sekvencí katabolických reakcí, může být například vystaven stimulačnímu účinku pozitivních efektorů, ADR nebo AMP, a inhibičnímu účinku negativního efektoru, ATP. Jsou známy i případy, kdy alosterický enzym jedné metabolické dráhy reaguje specifickým způsobem na meziprodukty nebo konečné produkty jiných metabolických drah. To umožňuje koordinovat rychlost působení různých enzymových systémů.

• 2. Heterotrofní a autotrofní organismy: rozdíly ve výživě a zdrojích energie. katabolismus a anabolismus.
• 3. Multimolekulární systémy (metabolické řetězce, membránové procesy, systémy syntézy biopolymerů, molekulární regulační systémy) jako hlavní objekty biochemického výzkumu.
• 4. Úrovně strukturální organizace života. Biochemie jako molekulární úroveň studia jevů života. Biochemie a lékařství (lékařská biochemie).
• 5. Hlavní sekce a směry v biochemii: bioorganická chemie, dynamická a funkční biochemie, molekulární biologie.
• 6. Historie studia proteinů. Představa proteinů jako nejdůležitější třídy organických látek a strukturální a funkční složky lidského těla.
• 7. Aminokyseliny tvořící bílkoviny, jejich struktura a vlastnosti. peptidová vazba. Primární struktura bílkovin.
• 8. Závislost biologických vlastností proteinů na primární struktuře. Druhová specifičnost primární struktury bílkovin (inzulínů různých živočichů).
• 9. Konformace peptidových řetězců v proteinech (sekundární a terciární struktury). Slabé intramolekulární interakce v peptidovém řetězci; disulfidové vazby.
• 11. Doménová struktura a její role ve fungování proteinů. Jedy a drogy jako proteinové inhibitory.
• 12. Kvartérní struktura proteinů. Vlastnosti struktury a fungování oligomerních proteinů na příkladu proteinu obsahujícího hem - hemoglobinu.
• 13. Labilita prostorové struktury bílkovin a jejich denaturace. Faktory způsobující denaturaci.
• 14. Chaperony – třída proteinů, které v buněčných podmínkách chrání jiné proteiny před denaturací a usnadňují tvorbu jejich přirozené konformace.
• 15. Rozmanitost proteinů. Globulární a fibrilární proteiny, jednoduché a složité. Klasifikace proteinů podle jejich biologických funkcí a rodin: (serinové proteázy, imunoglobuliny).
• 17. Fyzikální a chemické vlastnosti bílkovin. Molekulová hmotnost, velikost a tvar, rozpustnost, ionizace, hydratace
• 18. Metody izolace jednotlivých proteinů: srážení solemi a organickými rozpouštědly, gelová filtrace, elektroforéza, iontově výměnná a afinitní chromatografie.
• 19.Metody kvantitativního měření bílkovin. Jednotlivé znaky bílkovinného složení orgánů. Změny ve složení bílkovin orgánů během ontogeneze a onemocnění.
• 21. Klasifikace a nomenklatura enzymů. Isoenzymy. Jednotky měření aktivity a množství enzymů.
• 22. Enzymové kofaktory: kovové ionty a koenzymy. Koenzymové funkce vitamínů (na příkladu vitamínů B6, pp, B2).
• 23. Inhibitory enzymů. Reverzibilní a nevratná inhibice. kompetitivní inhibice. Léky jako inhibitory enzymů.
• 25. Regulace enzymové aktivity fosforylací a defosforylací. Účast enzymů na vedení hormonálních signálů.
• 26. Rozdíly v enzymatickém složení orgánů a tkání. orgánově specifické enzymy. Změny enzymů během vývoje.
• 27. Změna aktivity enzymů u nemocí. Dědičné enzymopatie. Původ krevních enzymů a význam jejich stanovení u nemocí.
• 29. Metabolismus: výživa, metabolismus a vylučování produktů látkové výměny. Organické a minerální složky potravy. Hlavní a vedlejší složky.
• 30. Základní živiny: sacharidy, tuky, bílkoviny, denní potřeba, trávení; částečná zaměnitelnost ve výživě.
• 31. Esenciální složky základních živin. Esenciální aminokyseliny; nutriční hodnota různých potravinových bílkovin. Kyselina linolová je esenciální mastná kyselina.
• 32. Historie objevů a studia vitamínů. Klasifikace vitamínů. Funkce vitamínů.
• 34. Minerály potravy. Regionální patologie spojené s nedostatkem mikroživin v potravinách a vodě.
• 35. Pojem metabolismus a metabolické dráhy. Enzymy a metabolismus. Pojem regulace metabolismu. Hlavní konečné produkty lidského metabolismu
• 36. Výzkum celých organismů, orgánů, tkáňových řezů, homogenátů, subcelulárních struktur a na molekulární úrovni
• 37. Endergonické a exergonické reakce v živé buňce. makroergické sloučeniny. Příklady.
• 39. Oxidační fosforylace, p/o koeficient. Struktura mitochondrií a strukturní organizace dýchacího řetězce. Transmembránový elektrochemický potenciál.
• 40. Regulace elektronového transportního řetězce (respirační řízení). Rozpojení tkáňového dýchání a oxidativní fosforylace. Termoregulační funkce tkáňového dýchání
• 42. Vznik toxických forem kyslíku, mechanismus jejich škodlivého působení na buňky. Mechanismy pro eliminaci toxických forem kyslíku.
• 43. Katabolismus základních živin - sacharidy, tuky, bílkoviny. Pojem specifické dráhy katabolismu a obecné dráhy katabolismu.
• 44. Oxidační dekarboxylace kyseliny pyrohroznové. Sled reakcí. Struktura pyruvátdekarboxylázového komplexu.
• 45. Cyklus kyseliny citronové: sled reakcí a charakteristiky enzymů. Vztah mezi společnými cestami katabolismu a elektronovým a protonovým transportním řetězcem.
• 46.Mechanismy regulace citrátového cyklu. Anabolické funkce cyklu kyseliny citrónové. Reakce doplňující citrátový cyklus
• 47. Základní sacharidy živočichů, jejich obsah v tkáních, biologická úloha. Hlavní sacharidy v potravinách. Trávení sacharidů
• 49. Aerobní rozklad je hlavní cestou katabolismu glukózy u lidí a dalších aerobních organismů. Sled reakcí až do vzniku pyruvátu (aerobní glykolýza).
• 50. Distribuce a fyziologický význam aerobního odbourávání glukózy. Využití glukózy pro syntézu tuků v játrech a v tukové tkáni.
• 52. Biosyntéza glukózy (glukoneogeneze) z aminokyselin, glycerolu a kyseliny mléčné. Vztah glykolýzy ve svalech a glukoneogeneze v játrech (Coriho cyklus).
• 54. Vlastnosti a distribuce glykogenu jako rezervního polysacharidu. biosyntéza glykogenu. Mobilizace glykogenu.
• 55. Vlastnosti metabolismu glukózy v různých orgánech a buňkách: erytrocyty, mozek, svaly, tuková tkáň, játra.
• 56. Představa o struktuře a funkcích sacharidové části glykolipidů a glykoproteinů. kyseliny sialové
• 57. Dědičné poruchy metabolismu monosacharidů a disacharidů: galaktosémie, intolerance fruktózy a disacharidů. Glykogenózy a aglykogenózy
• Glyceraldehyd-3-fosfát
• 58. Nejdůležitější lipidy lidských tkání. Rezervní lipidy (tuky) a membránové lipidy (komplexní lipidy). Mastné kyseliny lipidů v lidských tkáních.
• Složení mastných kyselin lidského podkožního tuku
• 59. Esenciální nutriční faktory lipidové povahy. Esenciální mastné kyseliny: ω-3- a ω-6-kyseliny jako prekurzory pro syntézu eikosanoidů.
• 60. Biosyntéza mastných kyselin, regulace metabolismu mastných kyselin
• 61. Chemie reakcí β-oxidace mastných kyselin, energie celkem.
• 63. Dietní tuky a jejich trávení. Absorpce produktů trávení. Porušení trávení a vstřebávání. Resyntéza triacylglycerolů ve střevní stěně.
• 64. Tvorba chylomikronů a transport tuků. Role apoproteinů v chylomikronech. Lipoproteinová lipáza.
• 65. Biosyntéza tuků v játrech ze sacharidů. Struktura a složení krevních transportních lipoproteinů.
• 66. Ukládání a mobilizace tuků v tukové tkáni. Regulace syntézy a mobilizace tuků. Role inzulínu, glukagonu a adrenalinu.
• 67. Základní fosfolipidy a glykolipidy lidských tkání (glycerofosfolipidy, sfingofosfolipidy, glykoglycerolipidy, glykosfygolipidy). Myšlenka biosyntézy a katabolismu těchto sloučenin.
• 68. Porušení výměny neutrálního tuku (obezita), fosfolipidů a glykolipidů. Sfingolipidózy
• Sfingolipidy, metabolismus: onemocnění sfingolipidózy, tabulka
• 69. Struktura a biologické funkce eikosanoidů. Biosyntéza prostaglandinů a leukotrienů.
• 70. Cholesterol jako prekurzor řady dalších steroidů. Úvod do biosyntézy cholesterolu. Napište průběh reakcí do vzniku kyseliny mevalonové. Úloha hydroxymethylglutaryl-CoA reduktázy.
• 71. Syntéza žlučových kyselin z cholesterolu. Konjugace žlučových kyselin, primární a sekundární žlučové kyseliny. Odstranění žlučových kyselin a cholesterolu z těla.
• 72.Lpnp a HDL - transport, formy cholesterolu v krvi, úloha v metabolismu cholesterolu. Hypercholesterolémie. Biochemické základy pro vznik aterosklerózy.
• 73. Mechanismus vzniku cholelitiázy (cholesterolové kameny). Použití kyseliny chenodesokeicholové k léčbě cholelitiázy.
• 75. Trávení bílkovin. Proteinázy - pepsin, trypsin, chymotrypsin; proenzymy proteináz a mechanismy jejich přeměny na enzymy. Substrátová specificita proteináz. Exopeptidázy a endopeptidázy.
• 76. Diagnostická hodnota biochemické analýzy žaludeční a duodenální šťávy. Stručně popište složení těchto šťáv.
• 77. Pankreatické proteinázy a pankreatitida. Použití inhibitorů proteináz k léčbě pankreatitidy.
• 78. Transaminace: aminotransferázy; koenzymová funkce vitaminu B6. specifičnost aminotransferáz.
• 80. Oxidační deaminace aminokyselin; glutamátdehydrogenáza. Nepřímá deaminace aminokyselin. biologický význam.
• 82. ledvinová glutamináza; tvorba a vylučování amonných solí. Aktivace renální glutaminázy při acidóze.
• 83. Biosyntéza močoviny. Vztah ornitinového cyklu s cts. Původ atomů dusíku močoviny. Porušení syntézy a vylučování močoviny. Hyperamonémie.
• 84. Výměna bezdusíkového zbytku aminokyselin. Glykogenní a ketogenní aminokyseliny. Syntéza glukózy z aminokyselin. Syntéza aminokyselin z glukózy.
• 85. Transmethylace. Methionin a s-adenosylmethionin. Syntéza kreatinu, adrenalinu a fosfatidylcholinů
• 86. Methylace DNA. Koncept methylace cizorodých a léčivých sloučenin.
• 88. Antivitaminy kyseliny listové. Mechanismus účinku sulfa léčiv.
• 89. Metabolismus fenylalaninu a tyrosinu. fenylketonurie; biochemický defekt, projevy onemocnění, způsoby prevence, diagnostiky a léčby.
• 90. Alkaptonurie a albinismus: biochemické defekty, při kterých se vyvíjejí. Porušení syntézy dopaminu, parkinsonismus.
• 91. Dekarboxylace aminokyselin. Struktura biogenních aminů (histamin, serotonin, kyselina γ-aminomáselná, katecholaminy). Funkce biogenních aminů.
• 92. Deaminace a hydroxylace biogenních aminů (jako reakce neutralizace těchto sloučenin).
• 93. Nukleové kyseliny, chemické složení, struktura. Primární struktura dna a rna, vazby, které tvoří primární strukturu
• 94. Sekundární a terciární struktura DNA. Denaturace, renativace DNA. Hybridizace, druhové rozdíly v primární struktuře DNA.
• 95. RNA, chemické složení, úrovně strukturní organizace. Typy RNA, funkce. Struktura ribozomu.
• 96. Struktura chromatinu a chromozomu
• 97. Rozpad nukleových kyselin. Nukleázy trávicího traktu a tkání. Rozklad purinových nukleotidů.
• 98. Myšlenka biosyntézy purinových nukleotidů; počáteční fáze biosyntézy (od ribosa-5-fosfátu po 5-fosforibosylamin).
• 99. Kyselina inosinová jako prekurzor kyselin adenylových a guanilových.
• 100. Myšlenka rozkladu a biosyntézy pyrimidinových nukleotidů.
• 101. Porušení metabolismu nukleotidů. Dna; alopurinol pro léčbu dny. Xanthinurie. Orotacidurie.
• 102. Biosyntéza deoxyribonukleotidů. Použití inhibitorů syntézy deoxyribonukleotidů pro léčbu maligních nádorů.
• 104. Syntéza DNA a fáze buněčného dělení. Úloha cyklinů a cyklin-dependentních proteináz v buněčné progresi buněčným cyklem.
• 105. Poškození a oprava DNA. Enzymy komplexu opravující DNA.
• 106. Biosyntéza RNA. RNA polymeráza. Pojem mozaikové struktury genů, primární transkript, post-transkripční zpracování.
• 107. Biologický kód, pojmy, vlastnosti kódu, kolinearita, terminační signály.
• 108. Úloha transportní RNA v biosyntéze proteinů. Biosyntéza aminoacyl-t-RNA. Substrátová specificita aminoacyl-t-RNA syntetáz.
• 109. Sled událostí na ribozomu během sestavování polypeptidového řetězce. Fungování polyribozomů. Posttranslační zpracování proteinů.
• 110. Adaptivní regulace genů u pro- a eukaryot. operonová teorie. Fungování operonů.
• 111. Pojem buněčné diferenciace. Změny proteinového složení buněk při diferenciaci (na příkladu proteinového složení polypeptidových řetězců hemoglobinu).
• 112. Molekulární mechanismy genetické variability. Molekulární mutace: typy, frekvence, význam
• 113. Genetická heterogenita. Polymorfismus proteinů v lidské populaci (varianty hemoglobinu, glykosyltransferázy, skupinově specifické látky aj.).
• 114. Biochemické základy pro vznik a projevy dědičných chorob (rozmanitost, rozšíření).
• 115. Hlavní systémy mezibuněčné komunikace: endokrinní, parakrinní, autokrinní regulace.
• 116. Úloha hormonů v metabolickém regulačním systému. Cílové buňky a buněčné hormonální receptory
• 117. Mechanismy přenosu hormonálních signálů do buněk.
• 118. Klasifikace hormonů podle chemické struktury a biologických funkcí
• 119. Struktura, syntéza a metabolismus jodothyroninů. Vliv na metabolismus. Změny metabolismu při hypo- a hypertyreóze. Příčiny a projevy endemické strumy.
• 120. Regulace energetického metabolismu, úloha inzulinu a kontrainsulárních hormonů v homeostáze.
• 121. Změny metabolismu u diabetes mellitus. Patogeneze hlavních příznaků diabetes mellitus.
• 122. Patogeneze pozdních komplikací diabetes mellitus (makro- a mikroangiopatie, nefropatie, retinopatie, katarakta). diabetické kóma.
• 123. Regulace metabolismu voda-sůl. Struktura a funkce aldosteronu a vasopresinu
• 124. Renin-angiotensin-aldosteronový systém. Biochemické mechanismy renální hypertenze, edém, dehydratace.
• 125. Úloha hormonů v regulaci metabolismu vápníku a fosfátů (parathormon, kalcitonin). Příčiny a projevy hypo- a hyperparatyreózy.
• 126. Struktura, biosyntéza a mechanismus účinku kalcitriolu. Příčiny a projevy křivice
• 127. Struktura a sekrece kortikosteroidů. Změny katabolismu u hypo- a hyperkortizolismu.
• 128. Regulace syntézami sekrece hormonů na principu zpětné vazby.
• 129. Pohlavní hormony: stavba, vliv na metabolismus a funkce pohlavních žláz, dělohy a mléčných žláz.
• 130. Růstový hormon, struktura, funkce.
• 131. Metabolismus endogenních a cizorodých toxických látek: mikrozomální oxidační reakce a konjugační reakce s glutathionem, kyselinou glukuronovou, kyselinou sírovou.
• 132. Metalothionein a neutralizace iontů těžkých kovů. Proteiny tepelného šoku.
• 133. Toxicita kyslíku: tvorba reaktivních forem kyslíku (superoxidový anion, peroxid vodíku, hydroxylový radikál).
• 135. Biotransformace léčivých látek. Vliv léků na enzymy podílející se na neutralizaci xenobiotik.
• 136. Základy chemické karcinogeneze. Úvod do některých chemických karcinogenů: polycyklické aromatické uhlovodíky, aromatické aminy, oxidy, mitoxiny, nitrosaminy.
• 137. Vlastnosti vývoje, struktury a metabolismu erytrocytů.
• 138. Transport kyslíku a oxidu uhličitého krví. Fetální hemoglobin (HbF) a jeho fyziologický význam.
• 139. Polymorfní formy lidských hemoglobinů. Hemoglobinopatie. Anemická hypoxie
• 140. Biosyntéza hemu a její regulace. Téma poruchy syntézy. Porfiria.
• 141. Rozpad hemu. Neutralizace bilirubinu. Poruchy metabolismu bilirubinu-žloutenka: hemolytické, obstrukční, hepatocelulární. Žloutenka novorozenců.
• 142. Diagnostická hodnota stanovení bilirubinu a dalších žlučových barviv v krvi a moči.
• 143. Výměna železa: vstřebávání, transport krví, depozice. Poruchy metabolismu železa: anémie z nedostatku železa, hemochromatóza.
• 144. Hlavní proteinové frakce krevní plazmy a jejich funkce. Význam jejich definice pro diagnostiku nemocí. Enzymodiagnostika.
• 145. Systém srážení krve. Fáze tvorby fibrinové sraženiny. Vnitřní a vnější koagulační cesty a jejich složky.
• 146. Principy vzniku a sledu fungování enzymových komplexů prokoagulační dráhy. Úloha vitaminu K při srážení krve.
• 147. Hlavní mechanismy fibrinolýzy. Aktivátory plazminogenu jako trombolytická činidla. Krevní antikoagulancia na bázi: antitrombin III, makroglobulin, antikonvertin. Hemofilie.
• 148. Klinický význam biochemického krevního testu.
• 149. Základní buněčné membrány a jejich funkce. Obecné vlastnosti membrán: tekutost, příčná asymetrie, selektivní permeabilita.
• 150. Lipidové složení membrán (fosfolipidy, glykolipidy, cholesterol). Úloha lipidů při tvorbě lipidové dvojvrstvy.
• 151. Membránové proteiny - integrální, povrchové, "ukotvené". Význam posttranslačních modifikací při tvorbě funkčních membránových proteinů.

• Reverzibilní inhibice Reverzibilní inhibitory se váží na enzym slabými nekovalentními vazbami a za určitých podmínek se od enzymu snadno oddělují. Reverzibilní inhibitory jsou buď kompetitivní, nebo nekompetitivní.

  Konkurenční inhibice Kompetitivní inhibice se týká reverzibilního snížení rychlosti enzymatické reakce způsobené inhibitorem, který se váže na aktivní místo enzymu a zabraňuje tvorbě komplexu enzym-substrát. Tento typ inhibice je pozorován, když je inhibitor strukturním analogem substrátu, což vede ke konkurenci mezi substrátem a molekulami inhibitoru o místo v aktivním místě enzymu. V tomto případě buď substrát, nebo inhibitor interaguje s enzymem a tvoří komplexy enzym-substrát (ES) nebo enzym-inhibitor (EI). Když se vytvoří komplex enzymu a inhibitoru (EI), reakční produkt se netvoří. Pro kompetitivní typ inhibice platí následující rovnice:

  E + S ⇔ ES → E + P,

  Léky jako kompetitivní inhibitory Mnoho léků uplatňuje svůj terapeutický účinek prostřednictvím mechanismu kompetitivní inhibice. Například kvartérní amoniové báze inhibují acetylcholinesterázu, která katalyzuje hydrolýzu acetylcholinu na cholin a kyselinu octovou. Při přidání inhibitorů se snižuje aktivita acetylcholinesterázy, zvyšuje se koncentrace acetylcholinu (substrát), což je doprovázeno zvýšením vedení nervového vzruchu. Inhibitory cholinesterázy se používají při léčbě svalových dystrofií. Účinné anticholinesterázové léky - prozerin, endrofonium atd.

  Nekonkurenční inhibice Taková inhibice enzymatické reakce se nazývá nekompetitivní, při které inhibitor interaguje s enzymem v jiném místě, než je aktivní místo. Nekompetitivní inhibitory nejsou strukturními analogy substrátu. Nekompetitivní inhibitor se může vázat buď na enzym, nebo na komplex enzym-substrát za vzniku neaktivního komplexu. Připojení nekompetitivního inhibitoru způsobí změnu v konformaci molekuly enzymu tak, že se naruší interakce substrátu s aktivním místem enzymu, což vede ke snížení rychlosti enzymatické reakce.

  nevratná inhibice Ireverzibilní inhibice je pozorována v případě tvorby kovalentních stabilních vazeb mezi molekulou inhibitoru a enzymem. Nejčastěji dochází k modifikaci aktivního centra enzymu, v důsledku čehož enzym nemůže vykonávat katalytickou funkci. Mezi nevratné inhibitory patří ionty těžkých kovů, jako je rtuť (Hg 2+), stříbro (Ag +) a arsen (As 3+), které v nízkých koncentracích blokují sulfhydrylové skupiny aktivního centra. V tomto případě substrát nemůže projít chemickou transformací. V přítomnosti reaktivátorů se enzymatická funkce obnoví. Ve vysokých koncentracích způsobují ionty těžkých kovů denaturaci proteinové molekuly enzymu, tzn. vést k úplné inaktivaci enzymu.

  Ireverzibilní inhibitory enzymů jako léky. Příkladem léku, jehož účinek je založen na nevratné inhibici enzymu, je široce používaný lék aspirin. Protizánětlivé nesteroidní léčivo aspirin poskytuje farmakologický účinek inhibicí enzymu cyklooxygenázy, který katalyzuje tvorbu prostaglandinů z kyseliny arachidonové. V důsledku chemické reakce je acetylový zbytek aspirinu připojen k volné koncové NH 2 skupině jedné z podjednotek cyklooxygenázy. To způsobuje pokles tvorby reakčních produktů prostaglandinů, které mají širokou škálu biologických funkcí, včetně mediátorů zánětu.

  24. Regulace účinku enzymů: alosterické inhibitory a aktivátory. Katalytická a regulační centra. Kvartérní struktura alosterických enzymů a kooperativní změny v konformaci enzymových protomerů.

  Alosterická regulace . V mnoha přísně biosyntetických reakcích je hlavním typem regulace rychlosti vícestupňového enzymatického procesu zpětná inhibice. To znamená, že konečný produkt biosyntetického řetězce inhibuje aktivitu enzymu, který katalyzuje první fázi syntézy, která je klíčem k tomuto reakčnímu řetězci. Protože je konečný produkt strukturně odlišný od substrátu, váže se na alosterické (nekatalytické) centrum molekuly enzymu, což způsobuje inhibici celého syntetického reakčního řetězce.

  Předpokládejme, že v buňkách probíhá vícestupňový biosyntetický proces, jehož každý stupeň je katalyzován svým vlastním enzymem:

  Rychlost takového celkového sledu reakcí je do značné míry určena koncentrací konečného produktu P, jehož akumulace nad přijatelnou úrovní má silný inhibiční účinek na první stupeň procesu a v důsledku toho na enzym El.

  Je však třeba mít na paměti, že aktivátory i inhibitory mohou být modulátory alosterických enzymů. Často se ukazuje, že aktivační účinek má samotný substrát Enzymy, pro které jsou substrát i modulátor reprezentovány identickými strukturami, se nazývají homotropní, na rozdíl od heterotropních enzymů, u kterých má modulátor jinou strukturu než substrát. Vzájemná transformace aktivních a neaktivních alosterických enzymů ve zjednodušené formě, stejně jako konformační změny pozorované při připojení substrátu a efektorů. Připojení negativního efektoru k alosterickému centru způsobí výrazné změny v konfiguraci aktivního centra molekuly enzymu, v důsledku čehož enzym ztrácí afinitu ke svému substrátu (tvorba neaktivního komplexu).

  Allosterické interakce se projevují v charakteru křivek závislosti počáteční rychlosti reakce na koncentraci substrátu nebo efektoru, zejména ve tvaru S těchto křivek (odchylka od Michaelis-Mentenovy hyperbolické křivky). S-tvarovaná závislost v na [S] v přítomnosti modulátoru je způsobena účinkem kooperativnosti. To znamená, že vazba jedné molekuly substrátu usnadňuje navázání druhé molekuly v aktivním místě, čímž se zvyšuje rychlost reakce. Alosterické regulační enzymy se navíc vyznačují nelineární závislostí rychlosti reakce na koncentraci substrátu.

  "

1. Pod pojmem "inhibice enzymová aktivita“ rozumí specifické snížení katalytické aktivity způsobené určitými chemikáliemi - inhibitory.

Inhibitory jsou velmi zajímavé pro objasnění mechanismů enzymatické katalýzy, pomáhají stanovit roli jednotlivých enzymatických reakcí v metabolických drahách těla. Působení mnoha léků a jedů je založeno na principu inhibice enzymatické aktivity.

2. Inhibitory jsou schopny se vázat na enzymy s různou silou. Na základě toho rozlišujte reverzibilní a nevratná inhibice. Reverzibilní inhibitory váží se na enzym slabými nekovalentními vazbami a za určitých podmínek se od enzymu snadno oddělují:

E+I↔ E.I.

nevratná inhibice pozorované v případě tvorby kovalentních stabilních vazeb mezi molekulou inhibitoru a enzymem:

E+I→ E-I.

3. Podle mechanismu účinku se reverzibilní inhibitory dělí na konkurenční a nesoutěžní.

Kompetitivní inhibice způsobuje reverzibilní pokles rychlosti enzymatické reakce v důsledku vazby inhibitoru na aktivní místo enzymu, což zabraňuje tvorbě komplexu enzym-substrát. Tento typ inhibice nastává, když je inhibitor strukturní analog substrátu; v důsledku toho existuje konkurence mezi molekulami substrátu a inhibitoru o vazbu na aktivní místo enzymu. V tomto případě buď substrát, nebo inhibitor interaguje s enzymem a tvoří komplexy enzym-substrát (ES) nebo enzym-inhibitor (EI). Při vzniku komplexu enzymu a inhibitoru (EI) nevzniká reakční produkt (obr. 2.19).

Rýže. 2.19. Schéma kompetitivní inhibice enzymové aktivity

Pro kompetitivní typ inhibice platí následující rovnice:

E+S↔ES→E+P; E+I↔ EI.

Výrazná vlastnost kompetitivní inhibice je možnost jejího oslabení se zvyšující se koncentrací substrátu, protože reverzibilní inhibitor nemění strukturu enzymu. Proto se při vysokých koncentracích substrátu rychlost reakce neliší od rychlosti v nepřítomnosti inhibitoru; kompetitivní inhibitor nemění V max, ale zvyšuje Km.

Klasickým příkladem kompetitivní inhibice je inhibice reakce sukcinátdehydrogenázy kyselinou malonovou (obr. 2.20). Malonát je strukturní analog sukcinátu (přítomnost dvou karboxylových skupin) a může také interagovat s aktivním místem sukcinátdehydrogenázy. Přenos dvou atomů vodíku na prostetickou skupinu FAD z kyseliny malonové však není možný, a proto je reakční rychlost snížena.

Rýže. 2.20. Příklad kompetitivní inhibice sukcinátdehydrogenázy kyselinou malonovou:

A - sukcinát se váže na aktivní místo enzymu sukcinátdehydrogenázy tím iontové vazby; B - při enzymatické reakci se z sukcinátu odštěpí dva atomy vodíku s jejich adicí na koenzym FAD. V důsledku toho se tvoří fumarát, který je odstraněn z aktivního místa sukcinátdehydrogenázy; B - malonát je strukturním analogem sukcinátu, váže se také na aktivní místo sukcinátdehydrogenázy, ale chemická reakce nejde

4. Mnoho léků uplatňuje svůj terapeutický účinek prostřednictvím mechanismu kompetitivní inhibice. Například reakce hydrolýzy acetylcholinu na cholin a kyselinu octovou je katalyzována enzymem acetylcholinesterázou (AChE) (obr. 2.21) a může být inhibována v přítomnosti kompetitivních inhibitorů tohoto enzymu (např. prozerin, endrofonium atd.) (obr. 2.22). Při přidání takových inhibitorů se snižuje aktivita acetylcholinesterázy, zvyšuje se koncentrace acetylcholinu (substrát), což je doprovázeno zvýšením vedení nervového vzruchu. Kompetitivní inhibitory acetylcholinesterázy se používají při léčbě svalových dystrofií, stejně jako při léčbě motorických poruch po traumatech, paralýze a poliomyelitidě.

Rýže. 2.21. Reakce hydrolýzy acetylcholinu za působení AChE

Rýže. 2.22. Vazba v AChE aktivním místě kompetitivních inhibitorů

A - přidání substrátu (acetylcholinu) do aktivního místa enzymu.

Šipka ukazuje místo hydrolýzy acetylcholinu; B - připojení kompetitivního inhibitoru proserinu na aktivní centrum enzymu. Reakce neprobíhá; B - připojení kompetitivního inhibitoru endrofonia na aktivní místo enzymu. Navázání inhibitorů na aktivní místo AChE zabraňuje připojení acetylcholinu

Dalším příkladem léků, jejichž mechanismus účinku je založen na kompetitivní inhibici enzymu, je použití peptidových inhibitorů proteolytického enzymu trypsinu při onemocněních slinivky břišní (akutní pankreatitida, nekrózy), jako je např. aprotinin, trasylol, contrical. Tyto léky inhibují trypsin, který se uvolňuje do okolních tkání a krve, a tím zabraňují nežádoucím autolytickým dějům u onemocnění slinivky břišní.

5. V některých případech mohou být jimi použity kompetitivní inhibitory, které interagují s aktivním místem enzymu pseudosubstráty(antimetabolity), což vede k syntéze produktu s nepravidelnou strukturou. Výsledné látky nemají „potřebnou“ strukturu, a proto postrádají funkční aktivitu. Tyto léky zahrnují sulfa léky.

6. Nesoutěžní reverzibilní je inhibice enzymatické reakce, při které inhibitor interaguje s enzymem na jiném místě než je aktivní místo. Nekompetitivní inhibitory nejsou strukturními analogy substrátu; připojení nekompetitivního inhibitoru na enzym mění konformaci aktivního místa a snižuje rychlost enzymatické reakce, tzn. snižuje enzymatickou aktivitu. Příkladem nekompetitivního inhibitoru může být působení iontů těžkých kovů, které interagují s funkčními skupinami molekuly enzymu a brání katalýze.

7. Ireverzibilní inhibitory snížit enzymatickou aktivitu v důsledku tvorby kovalentních vazeb s molekulou enzymu. Nejčastěji dochází k úpravě aktivního místa enzymu. V důsledku toho enzym nemůže vykonávat svou katalytickou funkci.

Použití ireverzibilních inhibitorů je důležitější pro objasnění mechanismu účinku enzymů. Důležitou informaci o struktuře aktivního centra enzymu poskytují sloučeniny, které blokují určité skupiny aktivního centra. Takové inhibitory se nazývají charakteristický. Mezi specifické inhibitory patří diisopropylfluorfosfát (DFF). DPP tvoří kovalentní vazbu s OH skupinou serinu, která je obsažena v aktivním centru enzymu a přímo se účastní katalýzy, proto je DPP klasifikován jako specifický ireverzibilní inhibitor „serinových“ enzymů (obr. 2.23). DPP se používá ke studiu struktury aktivního místa enzymů v enzymologii.

Na rozdíl od specifických inhibitorů nespecifické tvoří se inhibitory kovalentní vazby s určitými enzymovými skupinami umístěnými nejen v aktivním centru, ale i v jakékoli části molekuly enzymu. Například octan jodný (obr. 2.24) interaguje s jakýmikoli SH-skupinami proteinu. Tato interakce mění konformaci molekuly enzymu a tím i konformaci aktivního centra a snižuje katalytickou aktivitu.

Rýže. 2.23. Specifická inhibice aktivity chymotrypsinu pomocí DPP

Rýže. 2.24. Nespecifická inhibice enzymové aktivity octanem jodným.

Nespecifická inhibice nastává v důsledku kovalentní modifikace cysteinových SH skupin molekulami acetátu jodu

8. Příkladem léku, jehož účinek je spojen s nevratnou inhibicí enzymů, je široce používaný aspirin. Účinek tohoto protizánětlivého nesteroidního léčiva je založen na inhibici enzymu cyklooxygenázy, který katalyzuje tvorbu prostaglandinů z kyseliny arachidonové. V důsledku toho je acetylový zbytek aspirinu připojen k volné koncové OH skupině serinu jedné z podjednotek cyklooxygenázy (obr. 2.25). To blokuje tvorbu prostaglandinů (viz modul 8), které mají širokou škálu biologických funkcí, včetně mediátorů zánětu. Proto je aspirin klasifikován jako protizánětlivé léčivo. Inhibované molekuly enzymu jsou zničeny, syntéza prostaglandinů se obnoví až po syntéze nových molekul enzymů.

Rýže. 2.25. Mechanismus inaktivace cyklooxygenázy ireverzibilním inhibitorem - aspirinem