Inhibición de enzimas. Un inhibidor es una sustancia que causa específico disminución de la actividad enzimática. Debe hacerse una distinción entre inhibición e inactivación. La inactivación es, por ejemplo, la desnaturalización de una proteína como resultado de la acción de agentes desnaturalizantes.

Por fuerza de unión Los inhibidores con inhibidores enzimáticos se dividen en reversibles e irreversibles.

inhibidores irreversibles se unen fuertemente y destruyen los grupos funcionales de la molécula de enzima, que son necesarios para la manifestación de su actividad catalítica. Todos los procedimientos de purificación de proteínas no afectan la unión del inhibidor y la enzima. Ej: la acción de los compuestos organofosforados sobre la enzima - colinesterasa. El clorofos, el sarín, el somán y otros compuestos organofosforados se unen al centro activo de la colinesterasa. Como resultado, los grupos catalíticos del centro activo de la enzima se fosforilan. Como resultado, las moléculas enzimáticas asociadas con el inhibidor no pueden unirse al sustrato y se produce una intoxicación grave.

también asignar inhibidores reversibles, como la proserina para la colinesterasa. La inhibición reversible depende de la concentración de sustrato e inhibidor y se elimina por un exceso de sustrato.

Según el mecanismo de acción asignar:

Inhibición competitiva;

Inhibición no competitiva;

inhibición del sustrato;

alostérico.

1) Inhibición competitiva (isotérica)- esta es la inhibición de la reacción enzimática provocada por la unión del inhibidor al sitio activo de la enzima. En este caso, el inhibidor es similar al sustrato. En el proceso, existe competencia por el centro activo: se forman complejos enzima-sustrato e inhibidor-enzima. E+S®ES® EP® E+P; E+I® E. Ej: reacción de succinato deshidrogenasa [Fig. COOH-CH 2 -CH 2 -COOH® (arriba de la flecha LDH, debajo de FAD®FADH 2) COOH-CH=CH-COOH]. El verdadero sustrato de esta reacción es el succinato (ámbar to-ta). Inhibidores: ácido malónico (COOH-CH 2 -COOH) y oxaloacetato (COOH-CO-CH 2 -COOH). [arroz. enzima de 3 orificios + sustrato + inhibidor = complejo inhibidor-enzima]

Ej: la enzima colinesterasa cataliza la conversión de acetilcolina a colina: (CH 3) 3 -N-CH 2 -CH 2 -O-CO-CH 3 ® (arriba de la flecha ChE, debajo del agua) CH 3 COOH + (CH 3) 3 - N-CH2-CH2-OH. Los inhibidores competitivos son prozerin, sevin.

2) Inhibición no competitiva– inhibición asociada al efecto del inhibidor sobre la conversión catalítica, pero no sobre la unión de la enzima al sustrato. En este caso, el inhibidor puede unirse tanto al centro activo (sitio catalítico) como fuera de él.

La unión de un inhibidor fuera del centro activo conduce a un cambio en la conformación (estructura terciaria) de la proteína, como resultado de lo cual cambia la conformación del centro activo. Esto afecta el sitio catalítico e interfiere con la interacción del sustrato con el sitio activo. En este caso, el inhibidor no es similar al sustrato, y esta inhibición no puede eliminarse por un exceso de sustrato. Es posible la formación de complejos triples enzima-inhibidor-sustrato. La velocidad de tal reacción no será máxima.

Los inhibidores no competitivos incluyen:

cianuros. Se unen al átomo de hierro en la citocromo oxidasa y, como resultado, la enzima pierde su actividad y desde entonces. es una enzima de la cadena respiratoria, entonces la respiración de las células se altera y mueren.

Iones de metales pesados ​​y sus compuestos orgánicos (Hg, Pb, etc.). El mecanismo de su acción está asociado con su conexión con varios grupos SH. [arroz. enzima con grupos SH, ion mercurio, sustrato. Todo esto se combina en un triple complejo]

Una serie de agentes farmacológicos que deberían afectar las enzimas de las células malignas. Esto incluye los inhibidores utilizados en agricultura, sustancias venenosas domésticas.

3) Inhibición del sustrato (no competitivo)- inhibición de la reacción enzimática provocada por un exceso de sustrato. Ocurre como resultado de la formación de un complejo enzima-sustrato que no puede sufrir una transformación catalítica. Se puede eliminar y reducir la concentración de sustrato. [arroz. unión de enzimas a 2 sustratos a la vez]

Con inhibición irreversible, se produce la unión o destrucción de los grupos funcionales de la enzima necesarios para la manifestación de su actividad.

Por ejemplo, sustancia diisopropilfluorofosfato se une fuerte e irreversiblemente al grupo hidroxi de la serina en el sitio activo de la enzima acetilcolinesterasa hidrolizando la acetilcolina en las sinapsis nerviosas. La inhibición de esta enzima evita la descomposición de la acetilcolina en la hendidura sináptica, por lo que el mediador continúa actuando sobre sus receptores, lo que aumenta de manera incontrolable la regulación colinérgica. El combate funciona de la misma manera. organofosforados(sarín, somán) y insecticidas(karbofos, diclorvos).

Mecanismo de inhibición irreversible de la acetilcolinesterasa

Otro ejemplo está relacionado con la inhibición ácido acetilsalicílico(aspirina) una enzima clave en la síntesis de prostaglandinas - ciclooxigenasas. Este ácido forma parte de los antiinflamatorios y se utiliza en enfermedades inflamatorias y estados febriles. La unión del grupo acetilo al grupo amino en el sitio activo de la enzima provoca la inactivación de este último y el cese de la síntesis de prostaglandinas.

Mecanismo de inhibición irreversible de la ciclooxigenasa

Inhibición reversible

Con la inhibición reversible, el inhibidor no se une firmemente a los grupos funcionales de la enzima, por lo que la actividad de la enzima se restablece gradualmente.

Un ejemplo de un inhibidor reversible es prozerín que se une a una enzima acetilcolinesterasa en su centro activo. Un grupo de inhibidores de la colinesterasa (prozerina, distigmina, galantamina) se usa para la miastenia gravis, después de encefalitis, meningitis y lesiones del SNC.

Inhibición competitiva

En este tipo de inhibición, el inhibidor es estructuralmente similar al sustrato de la enzima. Por lo tanto, compite con el sustrato por el sitio activo, lo que conduce a una disminución en la unión del sustrato a la enzima y la interrupción de la catálisis. Esta es la característica de la inhibición competitiva, es decir, la capacidad de aumentar o debilitar la inhibición a través de un cambio en la concentración del sustrato.

Por ejemplo:

1. Interacción competitiva etanol y metanol para el centro activo alcohol deshidrogenasa.

2. Inhibición succinato deshidrogenasa ácido malónico, cuya estructura es similar a la estructura del sustrato de esta enzima: ácido succínico (succinato).

Se observa una inhibición irreversible en el caso de la formación de enlaces covalentes estables entre la molécula inhibidora y la enzima. En la mayoría de los casos, el centro activo de la enzima sufre modificaciones y, como resultado, la enzima no puede realizar una función catalítica.

Los inhibidores irreversibles incluyen iones de metales pesados, como mercurio (Hg 2+), plata (Ag +) y arsénico (As 3+), que bloquean los grupos sulfhidrilo del centro activo en bajas concentraciones. En este caso, el sustrato no puede sufrir transformación química. En presencia de reactivadores, se restablece la función enzimática. En altas concentraciones, los iones de metales pesados ​​provocan la desnaturalización de la molécula de proteína de la enzima, es decir, conducir a la inactivación completa de la enzima.

1. Específicos y no específicos
inhibidores

El uso de inhibidores irreversibles es de gran interés para dilucidar el mecanismo de acción de las enzimas. Para ello, se utilizan sustancias que bloquean ciertos grupos del centro activo de las enzimas. Tales inhibidores se llaman específicos. Varios compuestos reaccionan fácilmente con ciertos grupos químicos. Si estos grupos están involucrados en la catálisis, se produce la inactivación completa de la enzima.

2. Inhibidores enzimáticos irreversibles como
medicamentos

Ejemplo producto medicinal, cuya acción se basa en la inhibición irreversible de enzimas, es un fármaco muy utilizado la aspirina. El fármaco antiinflamatorio no esteroideo aspirina proporciona un efecto farmacológico al inhibir la enzima ciclooxigenasa, que cataliza la formación de prostaglandinas a partir del ácido araquidónico. Como resultado de una reacción química, el residuo acetilo de la aspirina se une al grupo NH 2 terminal libre de una de las subunidades de la ciclooxigenasa.

Esto provoca una disminución en la formación de productos de reacción de prostaglandinas, que tienen una amplia gama de funciones biológicas, incluidos los mediadores de la inflamación.

Regulación alostérica de la actividad enzimática. El papel de las enzimas alostéricas en el metabolismo celular. Efectores e inhibidores alostéricos. Características de la estructura y funcionamiento de las enzimas alostéricas y su localización en las vías metabólicas. Regulación de la actividad enzimática por el principio de retroalimentación negativa. Dar ejemplos.

La forma más sutil y generalizada de regular la actividad enzimática es regulación alostérica . En este caso, el factor regulador no se une al centro catalítico de la enzima, sino a otra parte de ella ( centro regulador), lo que conduce a un cambio en la actividad de la enzima. Las enzimas reguladas de esta manera se llaman alostérico, a menudo ocupan una posición clave en el metabolismo. La sustancia que se une al centro regulador se llama efector , el efector puede ser inhibidor , quizás activador . Por lo general, los efectores son productos finales de vías biosintéticas (inhibición por retroalimentación) o sustancias cuya concentración refleja el estado del metabolismo celular (ATP, AMP, NAD+, etc.). Como regla general, las enzimas alostéricas catalizan una de las reacciones que inicia la formación de algún tipo de metabolito. Por lo general, esta etapa limita la velocidad de todo el proceso. En procesos catabólicos acompañados de la síntesis de ATP a partir de ADP, como inhibidor alostérico de uno de primeras etapas el catabolismo es a menudo el producto final en sí mismo: ATP. Un inhibidor alostérico de una de las primeras etapas del anabolismo suele ser el producto final de la biosíntesis, por ejemplo, algún aminoácido.

La actividad de algunas enzimas alostéricas es estimulada por activadores específicos. Una enzima alostérica que regula una de las secuencias de reacciones catabólicas puede, por ejemplo, estar sujeta al efecto estimulante de efectores positivos, ADR o AMP, y al efecto inhibidor de un efector negativo, ATP. También se conocen casos en los que una enzima alostérica de una ruta metabólica reacciona de una manera específica con productos intermedios o finales de otras rutas metabólicas. Esto hace posible coordinar la velocidad de acción de varios sistemas enzimáticos.

• 2. Organismos heterótrofos y autótrofos: diferencias en nutrición y fuentes de energía. catabolismo y anabolismo.
• 3. Los sistemas multimoleculares (cadenas metabólicas, procesos de membrana, sistemas de síntesis de biopolímeros, sistemas de regulación molecular) como principales objetos de investigación bioquímica.
• 4. Niveles de organización estructural de los vivos. La bioquímica como nivel molecular de estudio de los fenómenos de la vida. Bioquímica y medicina (bioquímica médica).
• 5. Principales secciones y direcciones de la bioquímica: química bioorgánica, bioquímica dinámica y funcional, biología molecular.
• 6. Historia del estudio de las proteínas. La idea de las proteínas como la clase más importante de sustancias orgánicas y componente estructural y funcional del cuerpo humano.
• 7. Aminoácidos que componen las proteínas, su estructura y propiedades. enlace peptídico. La estructura primaria de las proteínas.
• 8. Dependencia de las propiedades biológicas de las proteínas de la estructura primaria. Especificidad de especie de la estructura primaria de las proteínas (insulinas de diferentes animales).
• 9. Conformación de cadenas peptídicas en proteínas (estructuras secundarias y terciarias). Interacciones intramoleculares débiles en la cadena peptídica; enlaces disulfuro.
• 11. Estructura del dominio y su papel en el funcionamiento de las proteínas. Venenos y fármacos como inhibidores de proteínas.
• 12. Estructura cuaternaria de las proteínas. Características de la estructura y el funcionamiento de las proteínas oligoméricas en el ejemplo de la proteína que contiene hemo: la hemoglobina.
• 13. Labilidad de la estructura espacial de las proteínas y su desnaturalización. Factores que causan la desnaturalización.
• 14. Chaperonas: una clase de proteínas que protegen a otras proteínas de la desnaturalización en condiciones celulares y facilitan la formación de su conformación nativa.
• 15. Variedad de proteínas. Proteínas globulares y fibrilares, simples y complejas. Clasificación de las proteínas según sus funciones biológicas y familias: (serina proteasas, inmunoglobulinas).
• 17. Propiedades físicas y químicas de las proteínas. Peso molecular, tamaño y forma, solubilidad, ionización, hidratación
• 18. Métodos de aislamiento de proteínas individuales: precipitación con sales y disolventes orgánicos, filtración en gel, electroforesis, cromatografía de intercambio iónico y de afinidad.
• 19.Métodos para la medida cuantitativa de proteínas. Características individuales de la composición proteica de los órganos. Cambios en la composición proteica de los órganos durante la ontogénesis y las enfermedades.
• 21. Clasificación y nomenclatura de las enzimas. Isoenzimas. Unidades de medida de actividad y cantidad de enzimas.
• 22. Cofactores enzimáticos: iones metálicos y coenzimas. Funciones coenzimáticas de las vitaminas (en el ejemplo de las vitaminas B6, pp, B2).
• 23. Inhibidores de enzimas. Inhibición reversible e irreversible. inhibición competitiva. Fármacos como inhibidores enzimáticos.
• 25. Regulación de la actividad enzimática por fosforilación y desfosforilación. Participación de las enzimas en la conducción de señales hormonales.
• 26. Diferencias en la composición enzimática de órganos y tejidos. enzimas específicas de órganos. Cambios en las enzimas durante el desarrollo.
• 27. Cambio en la actividad de las enzimas en enfermedades. Enzimopatías hereditarias. El origen de las enzimas sanguíneas y la importancia de su determinación en las enfermedades.
• 29. Metabolismo: nutrición, metabolismo y excreción de productos metabólicos. Componentes orgánicos y minerales de los alimentos. Componentes mayores y menores.
• 30. Nutrientes básicos: carbohidratos, grasas, proteínas, requerimiento diario, digestión; Intercambiabilidad parcial en nutrición.
• 31. Componentes esenciales de los nutrientes esenciales. Aminoácidos esenciales; valor nutritivo de varias proteínas alimentarias. El ácido linoleico es un ácido graso esencial.
• 32. Historia del descubrimiento y estudio de las vitaminas. Clasificación de las vitaminas. Funciones de las vitaminas.
• 34. Minerales de los alimentos. Patologías regionales asociadas a deficiencias de micronutrientes en alimentos y agua.
• 35. El concepto de metabolismo y vías metabólicas. Enzimas y metabolismo. El concepto de regulación del metabolismo. Principales productos finales del metabolismo humano
• 36. Investigación sobre organismos completos, órganos, secciones de tejido, homogeneizados, estructuras subcelulares y a nivel molecular
• 37. Reacciones endergónicas y exergónicas en una célula viva. compuestos macroérgicos. Ejemplos.
• 39. Fosforilación oxidativa, coeficiente p/o. La estructura de las mitocondrias y la organización estructural de la cadena respiratoria. Potencial electroquímico transmembrana.
• 40. Regulación de la cadena de transporte de electrones (control respiratorio). Desacoplamiento de la respiración tisular y la fosforilación oxidativa. Función termorreguladora de la respiración tisular.
• 42. Formación de formas tóxicas de oxígeno, el mecanismo de su efecto dañino sobre las células. Mecanismos para la eliminación de especies tóxicas de oxígeno.
• 43. Catabolismo de nutrientes básicos - carbohidratos, grasas, proteínas. El concepto de vías específicas de catabolismo y vías generales de catabolismo.
• 44. Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico. La secuencia de reacciones. La estructura del complejo piruvato descarboxilasa.
• 45. Ciclo del ácido cítrico: secuencia de reacciones y características de las enzimas. Relación entre vías comunes de catabolismo y la cadena de transporte de electrones y protones.
• 46. ​​Mecanismos de regulación del ciclo del citrato. Funciones anabólicas del ciclo del ácido cítrico. Reacciones que reponen el ciclo del citrato
• 47. Carbohidratos básicos de los animales, su contenido en los tejidos, papel biológico. Los principales carbohidratos en los alimentos. digestión de carbohidratos
• 49. La descomposición aeróbica es la ruta principal del catabolismo de la glucosa en humanos y otros organismos aeróbicos. La secuencia de reacciones hasta la formación de piruvato (glucólisis aeróbica).
• 50. Distribución y significado fisiológico de la descomposición aeróbica de la glucosa. El uso de la glucosa para la síntesis de grasas en el hígado y en el tejido adiposo.
• 52. Biosíntesis de glucosa (gluconeogénesis) a partir de aminoácidos, glicerol y ácido láctico. La relación de la glucólisis en los músculos y la gluconeogénesis en el hígado (ciclo de Cori).
• 54. Propiedades y distribución del glucógeno como polisacárido de reserva. biosíntesis de glucógeno. Movilización de glucógeno.
• 55. Características del metabolismo de la glucosa en diferentes órganos y células: eritrocitos, cerebro, músculos, tejido adiposo, hígado.
• 56. La idea de la estructura y funciones de la parte carbohidrato de glicolípidos y glicoproteínas. Ácidos siálicos
• 57. Trastornos hereditarios del metabolismo de monosacáridos y disacáridos: galactosemia, intolerancia a la fructosa y disacáridos. Glucogenosis y aglucogenosis
• Gliceraldehído -3 -fosfato
• 58. Los lípidos más importantes de los tejidos humanos. Lípidos de reserva (grasas) y lípidos de membrana (lípidos complejos). Ácidos grasos de lípidos en tejidos humanos.
• Composición de ácidos grasos de la grasa subcutánea humana
• 59. Factores nutricionales esenciales de naturaleza lipídica. Ácidos grasos esenciales: ácidos ω-3 y ω-6 como precursores para la síntesis de eicosanoides.
• 60. Biosíntesis de ácidos grasos, regulación del metabolismo de ácidos grasos
• 61. Química de reacciones de β-oxidación de ácidos grasos, energía total.
• 63. Grasas dietéticas y su digestión. Absorción de los productos de la digestión. Violación de la digestión y absorción. Resíntesis de triacilgliceroles en la pared intestinal.
• 64. Formación de quilomicrones y transporte de grasas. Papel de las apoproteínas en los quilomicrones. Lipoproteína lipasa.
• 65. Biosíntesis de grasas en el hígado a partir de carbohidratos. Estructura y composición de las lipoproteínas de transporte sanguíneo.
• 66. Depósito y movilización de grasas en el tejido adiposo. Regulación de la síntesis y movilización de grasas. El papel de la insulina, el glucagón y la adrenalina.
• 67. Fosfolípidos básicos y glicolípidos de tejidos humanos (glicerofosfolípidos, esfingofosfolípidos, glicoglicerolípidos, glicoesfigolípidos). La idea de la biosíntesis y catabolismo de estos compuestos.
• 68. Violación del intercambio de grasas neutras (obesidad), fosfolípidos y glicolípidos. esfingolipidosis
• Esfingolípidos, metabolismo: enfermedades de esfingolipidosis, tabla
• 69. Estructura y funciones biológicas de los eicosanoides. Biosíntesis de prostaglandinas y leucotrienos.
• 70. Colesterol como precursor de otros esteroides. Introducción a la biosíntesis del colesterol. Escriba el curso de las reacciones hasta la formación del ácido mevalónico. El papel de la hidroximetilglutaril-CoA reductasa.
• 71. Síntesis de ácidos biliares a partir del colesterol. Conjugación de ácidos biliares, ácidos biliares primarios y secundarios. Eliminación de ácidos biliares y colesterol del cuerpo.
• 72. Lpnp y HDL: transporte, formas de colesterol en la sangre, papel en el metabolismo del colesterol. Hipercolesterolemia. Bases bioquímicas para el desarrollo de la aterosclerosis.
• 73. El mecanismo de aparición de la colelitiasis (cálculos de colesterol). El uso de ácido quenodesokeicólico para el tratamiento de la colelitiasis.
• 75. Digestión de proteínas. Proteinasas - pepsina, tripsina, quimotripsina; proenzimas de proteinasas y mecanismos de su transformación en enzimas. Especificidad de sustrato de las proteinasas. Exopeptidasas y endopeptidasas.
• 76. Valor diagnóstico del análisis bioquímico del jugo gástrico y duodenal. Dé una breve descripción de la composición de estos jugos.
• 77. Proteinasas pancreáticas y pancreatitis. El uso de inhibidores de proteinasa para el tratamiento de la pancreatitis.
• 78. Transaminación: aminotransferasas; función coenzimática de la vitamina B6. especificidad de las aminotransferasas.
• 80. Desaminación oxidativa de aminoácidos; glutamato deshidrogenasa. Desaminación indirecta de aminoácidos. importancia biológica.
• 82. Glutaminasa renal; formación y excreción de sales de amonio. Activación de la glutaminasa renal en acidosis.
• 83. Biosíntesis de la urea. Relación del ciclo de la ornitina con el cts. Origen de los átomos de nitrógeno de la urea. Violaciones de la síntesis y excreción de urea. Hiperamonemia.
• 84. Intercambio de residuos de aminoácidos libres de nitrógeno. Aminoácidos glucogénicos y cetogénicos. Síntesis de glucosa a partir de aminoácidos. Síntesis de aminoácidos a partir de glucosa.
• 85. Transmetilación. Metionina y s-adenosilmetionina. Síntesis de creatina, adrenalina y fosfatidilcolinas
• 86. Metilación del ADN. El concepto de metilación de compuestos extraños y medicinales.
• 88. Antivitaminas de ácido fólico. Mecanismo de acción de las sulfonamidas.
• 89. Metabolismo de la fenilalanina y la tirosina. Fenilcetonuria; defecto bioquímico, manifestación de la enfermedad, métodos de prevención, diagnóstico y tratamiento.
• 90. Alcaptonuria y albinismo: defectos bioquímicos en los que se desarrollan. Violación de la síntesis de dopamina, parkinsonismo.
• 91. Descarboxilación de aminoácidos. La estructura de las aminas biogénicas (histamina, serotonina, ácido γ-aminobutírico, catecolaminas). Funciones de las aminas biogénicas.
• 92. Desaminación e hidroxilación de aminas biogénicas (como reacciones de neutralización de estos compuestos).
• 93. Ácidos nucleicos, composición química, estructura. La estructura primaria de dna y rna, los enlaces que forman la estructura primaria
• 94. Estructura secundaria y terciaria del ADN. Desnaturalización, renaturalización del ADN. Hibridación, diferencias entre especies en la estructura primaria del ADN.
• 95. ARN, composición química, niveles de organización estructural. Tipos de ARN, funciones. La estructura del ribosoma.
• 96. Estructura de la cromatina y el cromosoma.
• 97. Descomposición de los ácidos nucleicos. Nucleasas del tubo digestivo y tejidos. La descomposición de los nucleótidos de purina.
• 98. La idea de la biosíntesis de nucleótidos de purina; etapas iniciales de la biosíntesis (de ribosa-5-fosfato a 5-fosforribosilamina).
• 99. Ácido inosínico como precursor de los ácidos adenílico y guanílico.
• 100. La idea de la descomposición y biosíntesis de nucleótidos de pirimidina.
• 101. Violaciones del metabolismo de nucleótidos. Gota; alopurinol para el tratamiento de la gota. Xantinuria. Orotaciduria.
• 102. Biosíntesis de desoxirribonucleótidos. El uso de inhibidores de la síntesis de desoxirribonucleótidos para el tratamiento de tumores malignos.
• 104. Síntesis de ADN y fases de la división celular. El papel de las ciclinas y las proteinasas dependientes de ciclina en la progresión celular a lo largo del ciclo celular.
• 105. Daño y reparación del ADN. Enzimas del complejo reparador del ADN.
• 106. Biosíntesis de ARN. ARN polimerasa. El concepto de la estructura de mosaico de los genes, la transcripción primaria, el procesamiento postranscripcional.
• 107. Código biológico, conceptos, propiedades del código, colinealidad, señales de terminación.
• 108. El papel del ARN de transporte en la biosíntesis de proteínas. Biosíntesis de aminoacil-t-RNA. Especificidad de sustrato de aminoacil-t-RNA sintetasas.
• 109. La secuencia de eventos en el ribosoma durante el ensamblaje de la cadena polipeptídica. Funcionamiento de los polirribosomas. Procesamiento postraduccional de proteínas.
• 110. Regulación adaptativa de genes en pro y eucariotas. teoría del operón. Funcionamiento de los operones.
• 111. El concepto de diferenciación celular. Cambios en la composición proteica de las células durante la diferenciación (en el ejemplo de la composición proteica de las cadenas polipeptídicas de hemoglobina).
• 112. Mecanismos moleculares de la variabilidad genética. Mutaciones moleculares: tipos, frecuencia, significado.
• 113. Heterogeneidad genética. Polimorfismo de proteínas en la población humana (variantes de hemoglobina, glicosiltransferasa, sustancias específicas de grupo, etc.).
• 114. Bases bioquímicas para la ocurrencia y manifestación de enfermedades hereditarias (diversidad, distribución).
• 115. Principales sistemas de comunicación intercelular: regulación endocrina, paracrina, autocrina.
• 116. El papel de las hormonas en el sistema de regulación metabólica. Células diana y receptores de hormonas celulares
• 117. Mecanismos de transmisión de señales hormonales a las células.
• 118. Clasificación de las hormonas por estructura química y funciones biológicas
• 119. Estructura, síntesis y metabolismo de las yodotironinas. Influencia en el metabolismo. Cambios en el metabolismo en hipotiroidismo e hipertiroidismo. Causas y manifestación del bocio endémico.
• 120. Regulación del metabolismo energético, papel de la insulina y de las hormonas contrainsulares en la homeostasis.
• 121. Cambios en el metabolismo en la diabetes mellitus. La patogenia de los principales síntomas de la diabetes mellitus.
• 122. Patogenia de las complicaciones tardías de la diabetes mellitus (macro y microangiopatía, nefropatía, retinopatía, catarata). coma diabetico.
• 123. Regulación del metabolismo agua-sal. Estructura y función de la aldosterona y la vasopresina
• 124. Sistema renina-angiotensina-aldosterona. Mecanismos bioquímicos de la hipertensión renal, edema, deshidratación.
• 125. El papel de las hormonas en la regulación del metabolismo del calcio y el fosfato (parathormona, calcitonina). Causas y manifestaciones del hipo e hiperparatiroidismo.
• 126. Estructura, biosíntesis y mecanismo de acción del calcitriol. Causas y manifestación del raquitismo.
• 127. Estructura y secreción de corticoides. Cambios en el catabolismo en hipo e hipercortisolismo.
• 128. Regulación por síntesis de secreción de hormonas sobre el principio de retroalimentación.
• 129. Hormonas sexuales: estructura, influencia en el metabolismo y funciones de las glándulas sexuales, útero y glándulas mamarias.
• 130. Hormona de crecimiento, estructura, funciones.
• 131. Metabolismo de sustancias tóxicas endógenas y extrañas: reacciones de oxidación microsomal y reacciones de conjugación con glutatión, ácido glucurónico, ácido sulfúrico.
• 132. Metalotioneína y neutralización de iones de metales pesados. Proteínas de choque térmico.
• 133. Toxicidad por oxígeno: formación de especies reactivas de oxígeno (anión superóxido, peróxido de hidrógeno, radical hidroxilo).
• 135. Biotransformación de sustancias medicinales. El efecto de las drogas sobre las enzimas involucradas en la neutralización de los xenobióticos.
• 136. Fundamentos de la carcinogénesis química. Introducción a algunos carcinógenos químicos: hidrocarburos aromáticos policíclicos, aminas aromáticas, dióxidos, mitoxinas, nitrosaminas.
• 137. Características del desarrollo, estructura y metabolismo de los eritrocitos.
• 138. Transporte de oxígeno y dióxido de carbono por la sangre. Hemoglobina fetal (HbF) y su significado fisiológico.
• 139. Formas polimórficas de hemoglobinas humanas. Hemoglobinopatías. Hipoxia anémica
• 140. Biosíntesis de hemo y su regulación. Trastornos del tema de síntesis. Porfiria.
• 141. Desintegración del hemo. Neutralización de la bilirrubina. Trastornos del metabolismo de la bilirrubina-ictericia: hemolítico, obstructivo, hepatocelular. Ictericia de los recién nacidos.
• 142. Valor diagnóstico de la determinación de bilirrubina y otros pigmentos biliares en sangre y orina.
• 143. Intercambio de hierro: absorción, transporte por sangre, depósito. Trastornos del metabolismo del hierro: anemia ferropénica, hemocromatosis.
• 144. Principales fracciones proteicas del plasma sanguíneo y sus funciones. El valor de su definición para el diagnóstico de enfermedades. Enzimodiagnóstico.
• 145. Sistema de coagulación sanguínea. Etapas de la formación del coágulo de fibrina. Vías de coagulación intrínseca y extrínseca y sus componentes.
• 146. Principios de formación y secuencia de funcionamiento de los complejos enzimáticos de la vía procoagulante. El papel de la vitamina K en la coagulación de la sangre.
• 147. Principales mecanismos de fibrinólisis. Activadores del plasminógeno como agentes trombolíticos. Anticoagulantes sanguíneos a base: antitrombina III, macroglobulina, anticonvertina. Hemofilia.
• 148. Importancia clínica de un análisis de sangre bioquímico.
• 149. Membranas celulares básicas y sus funciones. Propiedades generales de las membranas: fluidez, asimetría transversal, permeabilidad selectiva.
• 150. Composición lipídica de las membranas (fosfolípidos, glicolípidos, colesterol). El papel de los lípidos en la formación de la bicapa lipídica.
• 151. Proteínas de membrana: integrales, superficiales, "ancladas". Importancia de las modificaciones postraduccionales en la formación de proteínas de membrana funcionales.

• Inhibición reversible Los inhibidores reversibles se unen a la enzima mediante enlaces no covalentes débiles y, bajo ciertas condiciones, se separan fácilmente de la enzima. Los inhibidores reversibles son competitivos o no competitivos.

  Inhibición competitiva La inhibición competitiva se refiere a una disminución reversible en la velocidad de una reacción enzimática causada por un inhibidor que se une al sitio activo de la enzima e impide la formación del complejo enzima-sustrato. Este tipo de inhibición se observa cuando el inhibidor es un análogo estructural del sustrato, lo que genera competencia entre las moléculas del sustrato y del inhibidor por un lugar en el sitio activo de la enzima. En este caso, el sustrato o el inhibidor interactúan con la enzima, formando complejos enzima-sustrato (ES) o enzima-inhibidor (EI). Cuando se forma el complejo de la enzima y el inhibidor (EI), no se forma el producto de reacción. Para el tipo competitivo de inhibición, las siguientes ecuaciones son válidas:

  E + S ⇔ ES → E + P,

  Fármacos como inhibidores competitivos Muchos fármacos ejercen su efecto terapéutico a través del mecanismo de inhibición competitiva. Por ejemplo, las bases de amonio cuaternario inhiben la acetilcolinesterasa, que cataliza la hidrólisis de la acetilcolina a colina y ácido acético. Cuando se agregan inhibidores, la actividad de la acetilcolinesterasa disminuye, la concentración de acetilcolina (sustrato) aumenta, lo que se acompaña de un aumento en la conducción de un impulso nervioso. Los inhibidores de la colinesterasa se utilizan en el tratamiento de las distrofias musculares. Medicamentos anticolinesterásicos efectivos: prozerina, endrofonio, etc.

  Inhibición no competitiva Tal inhibición de una reacción enzimática se denomina no competitiva, en la que el inhibidor interactúa con la enzima en un sitio distinto al sitio activo. Los inhibidores no competitivos no son análogos estructurales del sustrato. Un inhibidor no competitivo puede unirse a la enzima o al complejo enzima-sustrato para formar un complejo inactivo. La unión de un inhibidor no competitivo provoca un cambio en la conformación de la molécula de enzima de tal manera que se interrumpe la interacción del sustrato con el sitio activo de la enzima, lo que conduce a una disminución en la velocidad de la reacción enzimática.

  inhibición irreversible Se observa una inhibición irreversible en el caso de la formación de enlaces covalentes estables entre la molécula inhibidora y la enzima. En la mayoría de los casos, el centro activo de la enzima sufre modificaciones y, como resultado, la enzima no puede realizar una función catalítica. Los inhibidores irreversibles incluyen iones de metales pesados, como mercurio (Hg 2+), plata (Ag +) y arsénico (As 3+), que bloquean los grupos sulfhidrilo del centro activo en bajas concentraciones. En este caso, el sustrato no puede sufrir transformación química. En presencia de reactivadores, se restablece la función enzimática. En altas concentraciones, los iones de metales pesados ​​provocan la desnaturalización de la molécula de proteína de la enzima, es decir, conducir a la inactivación completa de la enzima.

  Inhibidores enzimáticos irreversibles como fármacos. Un ejemplo de un fármaco cuya acción se basa en la inhibición enzimática irreversible es el fármaco ampliamente utilizado aspirina. El fármaco antiinflamatorio no esteroideo aspirina proporciona un efecto farmacológico al inhibir la enzima ciclooxigenasa, que cataliza la formación de prostaglandinas a partir del ácido araquidónico. Como resultado de una reacción química, el residuo acetilo de la aspirina se une al grupo NH 2 terminal libre de una de las subunidades de la ciclooxigenasa. Esto provoca una disminución en la formación de productos de reacción de prostaglandinas, que tienen una amplia gama de funciones biológicas, incluidos los mediadores de la inflamación.

  24. Regulación de la acción de las enzimas: inhibidores y activadores alostéricos. Centros catalíticos y reguladores. Estructura cuaternaria de enzimas alostéricas y cambios cooperativos en la conformación de protómeros enzimáticos.

  Regulación alostérica . En muchas reacciones estrictamente biosintéticas, el principal tipo de regulación de la velocidad de un proceso enzimático de múltiples etapas es la inhibición por retroalimentación. Esto significa que el producto final de la cadena biosintética inhibe la actividad de la enzima que cataliza la primera etapa de síntesis, que es la clave de esta cadena de reacción. Dado que el producto final es estructuralmente diferente del sustrato, se une al centro alostérico (no catalítico) de la molécula de la enzima, provocando la inhibición de toda la cadena de reacción sintética.

  Supongamos que en las células se lleva a cabo un proceso biosintético de varias etapas, cada etapa del cual es catalizada por su propia enzima:

  La velocidad de tal secuencia total de reacciones está determinada en gran medida por la concentración del producto final P, cuya acumulación por encima de un nivel aceptable tiene un poderoso efecto inhibidor sobre la primera etapa del proceso y, en consecuencia, sobre la enzima E1.

  Sin embargo, debe tenerse en cuenta que tanto los activadores como los inhibidores pueden ser moduladores de las enzimas alostéricas. A menudo resulta que el propio sustrato tiene un efecto activador.Las enzimas en las que tanto el sustrato como el modulador están representados por estructuras idénticas se denominan homotrópicas, en contraste con las enzimas heterotrópicas, en las que el modulador tiene una estructura diferente a la del sustrato. Transformación mutua de enzimas alostéricas activas e inactivas de forma simplificada, así como cambios conformacionales observados cuando se unen el sustrato y los efectores. La unión de un efector negativo al centro alostérico provoca cambios significativos en la configuración del centro activo de la molécula de enzima, como resultado de lo cual la enzima pierde su afinidad por su sustrato (la formación de un complejo inactivo).

  Las interacciones alostéricas se manifiestan en la naturaleza de las curvas de dependencia de la velocidad de reacción inicial de la concentración del sustrato o efector, en particular, en la forma de S de estas curvas (desviación de la curva hiperbólica de Michaelis-Menten). La dependencia en forma de S de v de [S] en presencia de un modulador se debe al efecto de la cooperatividad. Esto significa que la unión de una molécula del sustrato facilita la unión de la segunda molécula en el sitio activo, aumentando así la velocidad de la reacción. Además, las enzimas reguladoras alostéricas se caracterizan por una dependencia no lineal de la velocidad de reacción de la concentración de sustrato.

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1. Bajo el término "inhibición actividad enzimática" entender la reducción específica en la actividad catalítica causada por ciertos químicos - inhibidores

Los inhibidores son de gran interés para dilucidar los mecanismos de catálisis enzimática, ayudando a establecer el papel de las reacciones enzimáticas individuales en las rutas metabólicas del organismo. La acción de muchas drogas y venenos se basa en el principio de inhibición de la actividad enzimática.

2. Los inhibidores pueden unirse a las enzimas con diversos grados de fuerza. En base a esto, distinguir reversible y inhibición irreversible. inhibidores reversibles se unen a la enzima mediante enlaces no covalentes débiles y, bajo ciertas condiciones, se separan fácilmente de la enzima:

E+I↔ EI

inhibición irreversible observado en el caso de la formación de enlaces covalentes estables entre la molécula inhibidora y la enzima:

E+I→ E-I.

3. Según el mecanismo de acción, los inhibidores reversibles se dividen en competitivo y no competitivo.

La inhibición competitiva provoca una disminución reversible de la velocidad de la reacción enzimática como resultado de la unión del inhibidor al sitio activo de la enzima, lo que impide la formación del complejo enzima-sustrato. Este tipo de inhibición ocurre cuando el inhibidor es análogo estructural del sustrato; como resultado, existe competencia entre las moléculas de sustrato e inhibidor para unirse al sitio activo de la enzima. En este caso, el sustrato o el inhibidor interactúan con la enzima, formando complejos enzima-sustrato (ES) o enzima-inhibidor (EI). Cuando se forma el complejo de la enzima y el inhibidor (EI), el producto de reacción no se forma (Fig. 2.19).

Arroz. 2.19. Esquema de inhibición competitiva de la actividad enzimática.

Para el tipo competitivo de inhibición, las siguientes ecuaciones son válidas:

E+S↔ES→E+P; E+I↔ EI.

Rasgo distintivo la inhibición competitiva es la posibilidad de su debilitamiento al aumentar la concentración de sustrato, ya que un inhibidor reversible no cambia la estructura de la enzima. Por lo tanto, a altas concentraciones de sustrato, la velocidad de reacción no difiere de la que existe en ausencia de un inhibidor; el inhibidor competitivo no cambia la Vmax pero aumenta la Km.

Un ejemplo clásico de inhibición competitiva es la inhibición de la reacción de la succinato deshidrogenasa por el ácido malónico (fig. 2.20). El malonato es un análogo estructural del succinato (la presencia de dos grupos carboxilo) y también puede interactuar con el sitio activo de la succinato deshidrogenasa. Sin embargo, la transferencia de dos átomos de hidrógeno al grupo prostético FAD desde el ácido malónico no es posible y, por lo tanto, se reduce la velocidad de reacción.

Arroz. 2.20. Ejemplo de inhibición competitiva de succinato deshidrogenasa por ácido malónico:

A - el succinato se une al sitio activo de la enzima succinato deshidrogenasa por enlaces iónicos; B - durante la reacción enzimática, se escinden dos átomos de hidrógeno del succinato con su adición a la coenzima FAD. Como resultado, se forma fumarato, que se elimina del sitio activo de la succinato deshidrogenasa; B - el malonato es un análogo estructural del succinato, también se une al sitio activo de la succinato deshidrogenasa, pero reacción química no va

4. Muchos fármacos ejercen su efecto terapéutico a través del mecanismo de inhibición competitiva. Por ejemplo, la reacción de hidrólisis de acetilcolina a colina y ácido acético es catalizada por la enzima acetilcolinesterasa (AChE) (fig. 2.21) y puede inhibirse en presencia de inhibidores competitivos de esta enzima (por ejemplo, prozerina, endrofonio etc.) (Fig. 2.22). Cuando se agregan tales inhibidores, la actividad de la acetilcolinesterasa disminuye, la concentración de acetilcolina (sustrato) aumenta, lo que se acompaña de un aumento en la conducción del impulso nervioso. Los inhibidores competitivos de la acetilcolina esterasa se utilizan en el tratamiento de distrofias musculares, así como para el tratamiento de trastornos motores después de traumatismos, parálisis y poliomielitis.

Arroz. 2.21. Reacción de hidrólisis de acetilcolina bajo la acción de AChE

Arroz. 2.22. Unión en el sitio activo de AChE de inhibidores competitivos

A - adición de un sustrato (acetilcolina) al sitio activo de la enzima.

La flecha indica el sitio de hidrólisis de la acetilcolina; B - unión de un inhibidor competitivo de proserina al centro activo de la enzima. La reacción no va; B - unión de un inhibidor competitivo de endrofonio al sitio activo de la enzima. La unión de inhibidores al sitio activo de AChE evita la unión de acetilcolina

Otro ejemplo de fármacos cuyo mecanismo de acción se basa en la inhibición competitiva de la enzima es el uso de inhibidores peptídicos de la enzima proteolítica tripsina en enfermedades del páncreas (pancreatitis aguda, necrosis), como aprotinina, trasilol, contrical. Estos fármacos inhiben la tripsina, que se libera en los tejidos circundantes y la sangre, y por lo tanto evitan eventos autolíticos no deseados en enfermedades pancreáticas.

5. En algunos casos, los inhibidores competitivos, que interactúan con el sitio activo de la enzima, pueden ser utilizados por ellos como pseudosustratos(antimetabolitos), lo que conduce a la síntesis de un producto con una estructura irregular. Las sustancias resultantes no tienen la estructura “necesaria” y por lo tanto carecen de actividad funcional. Estos medicamentos incluyen las sulfamidas.

6. No competitivo reversible es la inhibición de una reacción enzimática, en la que el inhibidor interactúa con la enzima en un sitio distinto del sitio activo. Los inhibidores no competitivos no son análogos estructurales del sustrato; la unión de un inhibidor no competitivo a una enzima cambia la conformación del sitio activo y reduce la velocidad de la reacción enzimática, es decir, reduce la actividad enzimática. Un ejemplo de inhibidor no competitivo puede ser la acción de iones de metales pesados, que interactúan con los grupos funcionales de la molécula enzimática, impidiendo la catálisis.

7. Inhibidores irreversibles reducir la actividad enzimática como resultado de la formación de enlaces covalentes con la molécula de enzima. Muy a menudo, el sitio activo de la enzima sufre modificaciones. Como resultado, la enzima no puede realizar su función catalítica.

El uso de inhibidores irreversibles es de mayor interés para dilucidar el mecanismo de acción de la enzima. Los compuestos que bloquean ciertos grupos del centro activo proporcionan información importante sobre la estructura del centro activo de la enzima. Tales inhibidores se llaman específico. Los inhibidores específicos incluyen diisopropilfluorofosfato (DFF). DPP forma un enlace covalente con el grupo OH de la serina, que está contenido en el centro activo de la enzima y está directamente involucrado en la catálisis, por lo que DPP se clasifica como un inhibidor irreversible específico de las enzimas "serina" (Fig. 2.23). DPP se utiliza para estudiar la estructura del sitio activo de las enzimas en enzimología.

A diferencia de los inhibidores específicos no específico forma de inhibidores enlaces covalentes con ciertos grupos enzimáticos ubicados no solo en el centro activo, sino también en cualquier parte de la molécula enzimática. Por ejemplo, el acetato de yodo (fig. 2.24) interactúa con cualquier grupo SH de la proteína. Esta interacción cambia la conformación de la molécula de enzima y, en consecuencia, la conformación del centro activo y reduce la actividad catalítica.

Arroz. 2.23. Inhibición específica de la actividad de quimotripsina por DPP

Arroz. 2.24. Inhibición no específica de la actividad enzimática por acetato de yodo.

La inhibición no específica se produce debido a la modificación covalente de los grupos SH de cisteína por moléculas de acetato de yodo.

8. Un ejemplo de un fármaco cuya acción está asociada con la inhibición irreversible de enzimas es una aspirina ampliamente utilizada. La acción de este antiinflamatorio no esteroideo se basa en la inhibición de la enzima ciclooxigenasa, que cataliza la formación de prostaglandinas a partir del ácido araquidónico. Como resultado, el residuo acetilo de la aspirina se une al grupo OH terminal libre de la serina de una de las subunidades de la ciclooxigenasa (fig. 2.25). Esto bloquea la formación de prostaglandinas (consulte el módulo 8), que tienen una amplia gama de funciones biológicas, incluidos los mediadores de la inflamación. Por lo tanto, la aspirina se clasifica como un fármaco antiinflamatorio. Las moléculas de enzima inhibidas se destruyen, la síntesis de prostaglandinas se restablece solo después de la síntesis de nuevas moléculas de enzima.

Arroz. 2.25. Mecanismo de inactivación de la ciclooxigenasa por un inhibidor irreversible - aspirina