B. Irreversibel hemming

Enzyminhibering. En inhibitor er et stoff som forårsaker spesifikk reduksjon i enzymaktivitet. Det bør skilles mellom hemming og inaktivering. Inaktivering er for eksempel denaturering av et protein som et resultat av virkningen av denaturerende midler.

Ved å binde styrke Hemmere med enzym Inhibitorer deles inn i reversible og irreversible.

irreversible inhibitorer er sterkt bundet og ødelegger de funksjonelle gruppene til enzymmolekylet, som er nødvendige for manifestasjonen av dets katalytiske aktivitet. Alle proteinrenseprosedyrer påvirker ikke bindingen av inhibitoren og enzymet. Eks: virkningen av organofosforforbindelser på enzymet - kolinesterase. Klorofos, sarin, soman og andre organofosforforbindelser binder seg til det aktive senteret av kolinesterase. Som et resultat blir de katalytiske gruppene i det aktive senteret av enzymet fosforylert. Som et resultat kan ikke enzymmolekylene assosiert med inhibitoren binde seg til underlaget og det oppstår alvorlig forgiftning.

Tildel også reversible hemmere, slik som proserin for kolinesterase. Reversibel hemming avhenger av konsentrasjonen av substrat og inhibitor og fjernes av et overskudd av substrat.

I henhold til virkningsmekanismen tildele:

Konkurransehemming;

Ikke-konkurrerende hemming;

Substrat hemming;

Allosterisk.

1) Konkurrerende (isosterisk) hemming- dette er hemming av den enzymatiske reaksjonen forårsaket av bindingen av inhibitoren til det aktive stedet for enzymet. I dette tilfellet er inhibitoren lik substratet. I prosessen er det konkurranse om det aktive senteret: enzym-substrat og inhibitor-enzym-komplekser dannes. E+S®ES® EP® E+P; E+I® E. Eks: succinatdehydrogenasereaksjon [fig. COOH-CH 2 -CH 2 -COOH® (over pilen LDH, under FAD®FADH 2) COOH-CH=CH-COOH]. Det sanne substratet for denne reaksjonen er succinat (rav to-ta). Hemmere: malonsyre (COOH-CH 2 -COOH) og oksalacetat (COOH-CO-CH 2 -COOH). [ris. 3-hulls enzym + substrat + inhibitor = inhibitor-enzymkompleks]

Eks: kolinesterase-enzymet katalyserer omdannelsen av acetylkolin til kolin: (CH 3) 3 -N-CH 2 -CH 2 -O-CO-CH 3 ® (over ChE-pilen, under - vann) CH 3 COOH + (CH 3) 3-N-CH2-CH2-OH. Konkurransehemmere er prozerin, sevin.

2) Ikke-konkurrerende hemming- hemming assosiert med virkningen av inhibitoren på den katalytiske omdannelsen, men ikke på bindingen av enzymet til substratet. I dette tilfellet kan inhibitoren binde seg både til det aktive senteret (katalytisk sted) og utenfor det.

Festing av en inhibitor utenfor det aktive senteret fører til en endring i konformasjonen (tertiær struktur) av proteinet, som et resultat av at konformasjonen til det aktive senteret endres. Dette påvirker det katalytiske stedet og forstyrrer interaksjonen mellom substratet og det aktive stedet. I dette tilfellet er inhibitoren ikke lik substratet, og denne hemmingen kan ikke fjernes med et overskudd av substratet. Dannelsen av trippel enzym-inhibitor-substrat-komplekser er mulig. Hastigheten på en slik reaksjon vil ikke være maksimal.

Ikke-konkurrerende hemmere inkluderer:

cyanider. De binder seg til jernatomet i cytokromoksidase og som et resultat mister enzymet sin aktivitet, og siden. er et enzym i respirasjonskjeden, så forstyrres cellenes respirasjon og de dør.

Ioner av tungmetaller og deres organiske forbindelser (Hg, Pb, etc.). Mekanismen for deres handling er assosiert med deres forbindelse med forskjellige SH-grupper. [ris. enzym med SH-grupper, kvikksølvion, substrat. Alt dette kombineres til et trippelkompleks]

En rekke farmakologiske midler som bør påvirke enzymene til ondartede celler. Dette inkluderer inhibitorer som brukes i jordbruk, giftige stoffer i husholdningen.

3) Substrathemming (ikke-konkurransedyktig)- hemming av den enzymatiske reaksjonen forårsaket av et overskudd av substratet. Oppstår som et resultat av dannelsen av et enzym-substratkompleks som ikke er i stand til å gjennomgå katalytisk transformasjon. Det kan fjernes og substratkonsentrasjonen reduseres. [ris. enzymbinding til 2 substrater samtidig]

Med irreversibel hemming oppstår binding eller ødeleggelse av de funksjonelle gruppene til enzymet som er nødvendig for manifestasjonen av dets aktivitet.

For eksempel substans diisopropylfluorfosfat binder seg sterkt og irreversibelt til hydroksygruppen til serin på det aktive stedet til enzymet acetylkolinesterase hydrolyserer acetylkolin ved nervesynapser. Hemming av dette enzymet forhindrer nedbrytningen av acetylkolin i synaptisk spalte, som et resultat av at mediatoren fortsetter å virke på sine reseptorer, noe som ukontrollert forbedrer kolinerg regulering. Kamp fungerer på samme måte. organofosfater(sarin, soman) og insektmidler(karbofos, diklorvos).

Mekanisme for irreversibel hemming av acetylkolinesterase

Et annet eksempel er relatert til inhiberingen acetylsalisylsyre(aspirin) et nøkkelenzym i syntesen av prostaglandiner - cyklooksygenaser. Denne syren er en del av anti-inflammatoriske legemidler og brukes i inflammatoriske sykdommer og febertilstander. Festing av acetylgruppen til aminogruppen i det aktive stedet for enzymet forårsaker inaktivering av sistnevnte og opphør av prostaglandinsyntese.

Mekanisme for irreversibel hemming av cyklooksygenase

Reversibel hemming

Med reversibel hemming er inhibitoren ikke fast bundet til de funksjonelle gruppene til enzymet, som et resultat av at aktiviteten til enzymet gradvis gjenopprettes.

Et eksempel på en reversibel hemmer er prozerin som binder seg til et enzym acetylkolinesterase i sitt aktive sentrum. En gruppe kolinesterasehemmere (prozerin, distigmin, galantamin) brukes mot myasthenia gravis, etter hjernebetennelse, hjernehinnebetennelse og CNS-skader.

Konkurransehemming

I denne typen hemming er inhibitoren strukturelt lik substratet til enzymet. Derfor konkurrerer det med substratet om det aktive stedet, noe som fører til en reduksjon i bindingen av substratet til enzymet og forstyrrelse av katalyse. Dette er trekk ved konkurrerende hemming, dvs. evnen til å forsterke eller svekke inhibering gjennom en endring i konsentrasjonen av substratet.

For eksempel:

1. Konkurransedyktig samhandling etanol og metanol for det aktive senteret alkohol dehydrogenase.

2. Hemming succinatdehydrogenase malonsyre, hvis struktur er lik strukturen til substratet til dette enzymet - ravsyre (succinat).

Irreversibel hemming observeres ved dannelse av kovalente stabile bindinger mellom inhibitormolekylet og enzymet. Oftest gjennomgår det aktive senteret av enzymet en modifikasjon, og som et resultat kan enzymet ikke utføre en katalytisk funksjon.

Irreversible inhibitorer inkluderer tungmetallioner, som kvikksølv (Hg 2+), sølv (Ag+) og arsen (As 3+), som blokkerer sulfhydrylgruppene i det aktive senteret i lave konsentrasjoner. I dette tilfellet kan ikke underlaget gjennomgå kjemisk transformasjon. I nærvær av reaktivatorer gjenopprettes den enzymatiske funksjonen. I høye konsentrasjoner forårsaker tungmetallioner denaturering av proteinmolekylet til enzymet, dvs. føre til fullstendig inaktivering av enzymet.

1. Spesifikke og uspesifikke
inhibitorer

Bruken av irreversible inhibitorer er av stor interesse for å belyse mekanismen for enzymvirkning. Til dette formål brukes stoffer som blokkerer visse grupper av det aktive senteret av enzymer. Slike hemmere kalles spesifikke. En rekke forbindelser reagerer lett med visse kjemiske grupper. Hvis disse gruppene er involvert i katalyse, oppstår fullstendig inaktivering av enzymet.

2. Irreversible enzymhemmere som
medisiner

Eksempel legemiddel, hvis virkning er basert på irreversibel hemming av enzymer, er et mye brukt medikament aspirin. Det antiinflammatoriske ikke-steroide stoffet aspirin gir en farmakologisk effekt ved å hemme cyklooksygenase-enzymet, som katalyserer dannelsen av prostaglandiner fra arakidonsyre. Som et resultat av en kjemisk reaksjon blir acetylresten av aspirin festet til den frie terminale NH2-gruppen til en av cyklooksygenase-underenhetene.

Dette forårsaker en reduksjon i dannelsen av prostaglandinreaksjonsprodukter, som har et bredt spekter av biologiske funksjoner, inkludert mediatorer av betennelse.

Allosterisk regulering av enzymaktivitet. Rollen til allosteriske enzymer i cellemetabolismen. Allosteriske effektorer og inhibitorer. Funksjoner ved strukturen og funksjonen til allosteriske enzymer og deres lokalisering i metabolske veier. Regulering av enzymaktivitet ved prinsippet om negativ tilbakemelding. Gi eksempler.

Den mest subtile og utbredte måten å regulere enzymaktivitet på er allosterisk regulering . I dette tilfellet binder den regulatoriske faktoren seg ikke til det katalytiske sentrum av enzymet, men til en annen del av det ( reguleringssenter), som fører til en endring i aktiviteten til enzymet. Enzymer regulert på denne måten kalles allosterisk, de inntar ofte en nøkkelposisjon i stoffskiftet. Stoffet som binder seg til reguleringssenteret kalles effektor , kan effektoren være inhibitor , kan være aktivator . Typisk er effektorer enten sluttprodukter av biosyntetiske veier (feedback-hemming) eller stoffer hvis konsentrasjon gjenspeiler tilstanden til cellulær metabolisme (ATP, AMP, NAD+, etc.). Som regel katalyserer allosteriske enzymer en av reaksjonene som begynner dannelsen av en slags metabolitt. Vanligvis begrenser dette stadiet hastigheten på hele prosessen. I katabolske prosesser ledsaget av syntese av ATP fra ADP, som en allosterisk hemmer av en av tidlige stadier katabolisme er ofte selve sluttproduktet - ATP. En allosterisk hemmer av et av de tidlige stadiene av anabolisme er ofte sluttproduktet av biosyntese, for eksempel en aminosyre.

Aktiviteten til noen allosteriske enzymer stimuleres av spesifikke aktivatorer. Et allosterisk enzym som regulerer en av de katabolske reaksjonssekvensene kan for eksempel være utsatt for den stimulerende effekten av positive effektorer, ADR eller AMP, og den hemmende effekten av en negativ effektor, ATP. Tilfeller er også kjent når et allosterisk enzym i en metabolsk vei reagerer på en spesifikk måte på mellom- eller sluttprodukter fra andre metabolske veier. Dette gjør det mulig å koordinere virkningshastigheten til ulike enzymsystemer.

2. Heterotrofe og autotrofe organismer: forskjeller i ernæring og energikilder. katabolisme og anabolisme.
3. Multimolekylære systemer (metabolske kjeder, membranprosesser, biopolymersyntesesystemer, molekylære reguleringssystemer) som hovedobjekter for biokjemisk forskning.
4. Nivåer av strukturell organisering av de levende. Biokjemi som et molekylært nivå for å studere livets fenomener. Biokjemi og medisin (medisinsk biokjemi).
5. Hoveddeler og retninger i biokjemi: bioorganisk kjemi, dynamisk og funksjonell biokjemi, molekylærbiologi.
6. Historie om studiet av proteiner. Ideen om proteiner som den viktigste klassen av organiske stoffer og den strukturelle og funksjonelle komponenten i menneskekroppen.
7. Aminosyrer som utgjør proteiner, deres struktur og egenskaper. peptidbinding. Den primære strukturen til proteiner.
8. Avhengighet av de biologiske egenskapene til proteiner på primærstrukturen. Artsspesifisitet til den primære strukturen til proteiner (insuliner fra forskjellige dyr).
9. Konformasjon av peptidkjeder i proteiner (sekundære og tertiære strukturer). Svake intramolekylære interaksjoner i peptidkjeden; disulfidbindinger.
11. Domenestruktur og dens rolle i funksjonen til proteiner. Giftstoffer og medikamenter som proteinhemmere.
12. Kvartær struktur av proteiner. Funksjoner av strukturen og funksjonen til oligomere proteiner på eksemplet med hem-holdig protein - hemoglobin.
13. Labilitet av den romlige strukturen til proteiner og deres denaturering. Faktorer som forårsaker denaturering.
14. Chaperones - en klasse av proteiner som beskytter andre proteiner fra denaturering under celleforhold og letter dannelsen av deres opprinnelige konformasjon.
15. Variasjon av proteiner. Globulære og fibrillære proteiner, enkle og komplekse. Klassifisering av proteiner i henhold til deres biologiske funksjoner og familier: (serinproteaser, immunoglobuliner).
17. Fysiske og kjemiske egenskaper til proteiner. Molekylvekt, størrelse og form, løselighet, ionisering, hydrering
18. Metoder for isolering av individuelle proteiner: utfelling med salter og organiske løsemidler, gelfiltrering, elektroforese, ionebytte- og affinitetskromatografi.
19. Metoder for kvantitativ måling av proteiner. Individuelle trekk ved proteinsammensetningen til organer. Endringer i proteinsammensetningen til organer under ontogenese og sykdommer.
21. Klassifisering og nomenklatur av enzymer. Isoenzymer. Måleenheter for aktivitet og mengde enzymer.
22. Enzymkofaktorer: metallioner og koenzymer. Koenzymfunksjoner av vitaminer (for eksempel vitamin B6, pp, B2).
23. Enzymhemmere. Reversibel og irreversibel hemming. konkurransehemming. Legemidler som enzymhemmere.
25. Regulering av enzymaktivitet ved fosforylering og defosforylering. Deltakelse av enzymer i ledning av hormonelle signaler.
26. Forskjeller i den enzymatiske sammensetningen av organer og vev. organspesifikke enzymer. Endringer i enzymer under utvikling.
27. Endring i aktiviteten til enzymer ved sykdommer. Arvelige enzymopatier. Opprinnelsen til blodenzymer og betydningen av deres bestemmelse i sykdommer.
29. Metabolisme: ernæring, metabolisme og utskillelse av metabolske produkter. Organiske og mineralske komponenter i mat. Større og mindre komponenter.
30. Grunnleggende næringsstoffer: karbohydrater, fett, proteiner, daglig behov, fordøyelse; delvis utskiftbarhet i ernæring.
31. Essensielle komponenter av essensielle næringsstoffer. Essensielle aminosyrer; næringsverdien av ulike matproteiner. Linolsyre er en essensiell fettsyre.
32. Historie om oppdagelse og studie av vitaminer. Klassifisering av vitaminer. Funksjoner av vitaminer.
34. Mineraler av mat. Regionale patologier assosiert med mangel på mikronæringsstoffer i mat og vann.
35. Begrepet metabolisme og metabolske veier. Enzymer og metabolisme. Konseptet med regulering av metabolisme. Viktige sluttprodukter av menneskelig metabolisme
36. Forskning på hele organismer, organer, vevssnitt, homogenater, subcellulære strukturer og på molekylært nivå
37. Endergoniske og eksergoniske reaksjoner i en levende celle. makroerge forbindelser. Eksempler.
39. Oksidativ fosforylering, p/o-koeffisient. Strukturen til mitokondrier og den strukturelle organiseringen av respirasjonskjeden. Transmembrant elektrokjemisk potensial.
40. Regulering av elektrontransportkjeden (respirasjonskontroll). Frakobling av vevsånding og oksidativ fosforylering. Termoregulatorisk funksjon av vevsånding
42. Dannelse av giftige former for oksygen, mekanismen for deres skadelige effekt på celler. Mekanismer for å eliminere giftige oksygenarter.
43. Katabolisme av grunnleggende næringsstoffer - karbohydrater, fett, proteiner. Konseptet med spesifikke katabolismeveier og generelle katabolismeveier.
44. Oksidativ dekarboksylering av pyrodruesyre. Reaksjonssekvensen. Strukturen til pyruvatdekarboksylasekomplekset.
45. Sitronsyresyklus: sekvens av reaksjoner og egenskaper ved enzymer. Forholdet mellom vanlige katabolismeveier og elektron- og protontransportkjeden.
46. Mekanismer for regulering av sitratsyklusen. Anabole funksjoner i sitronsyresyklusen. Reaksjoner som fyller på sitratsyklusen
47. Grunnleggende karbohydrater fra dyr, deres innhold i vev, biologisk rolle. De viktigste karbohydratene i maten. Fordøyelse av karbohydrater
49. Aerob nedbrytning er hovedveien for glukosekatabolisme hos mennesker og andre aerobe organismer. Reaksjonssekvensen frem til dannelsen av pyruvat (aerob glykolyse).
50. Distribusjon og fysiologisk betydning av aerob nedbrytning av glukose. Bruk av glukose for syntese av fett i leveren og i fettvev.
52. Biosyntese av glukose (glukoneogenese) fra aminosyrer, glyserol og melkesyre. Forholdet mellom glykolyse i muskler og glukoneogenese i leveren (Cori-syklus).
54. Egenskaper og fordeling av glykogen som reservepolysakkarid. biosyntese av glykogen. Mobilisering av glykogen.
55. Funksjoner ved glukosemetabolisme i forskjellige organer og celler: erytrocytter, hjerne, muskler, fettvev, lever.
56. Ideen om strukturen og funksjonene til karbohydratdelen av glykolipider og glykoproteiner. Sialinsyrer
57. Arvelige forstyrrelser i metabolismen av monosakkarider og disakkarider: galaktosemi, intoleranse mot fruktose og disakkarider. Glykogenoser og aglykogenoser
Glyseraldehyd-3-fosfat
58. De viktigste lipidene i menneskelig vev. Reserve lipider (fett) og membranlipider (komplekse lipider). Fettsyrer av lipider i menneskelig vev.
Fettsyresammensetning av humant subkutant fett
59. Essensielle ernæringsfaktorer av lipid natur. Essensielle fettsyrer: ω-3- og ω-6-syrer som forløpere for syntese av eikosanoider.
60. Fettsyrebiosyntese, regulering av fettsyremetabolismen
61. Kjemi av reaksjoner av β-oksidasjon av fettsyrer, total energi.
63. Kostholdsfett og deres fordøyelse. Absorpsjon av fordøyelsesprodukter. Krenkelse av fordøyelse og absorpsjon. Resyntese av triacylglyceroler i tarmveggen.
64. Dannelse av chylomikroner og transport av fett. Rollen til apoproteiner i chylomikroner. Lipoprotein lipase.
65. Biosyntese av fett i leveren fra karbohydrater. Struktur og sammensetning av blodtransportlipoproteiner.
66. Avsetning og mobilisering av fett i fettvev. Regulering av syntese og mobilisering av fett. Rollen til insulin, glukagon og adrenalin.
67. Grunnleggende fosfolipider og glykolipider i humant vev (glyserofosfolipider, sfingofosfolipider, glykoglyserolipider, glykosfygolipider). Ideen om biosyntese og katabolisme av disse forbindelsene.
68. Brudd på utveksling av nøytralt fett (fedme), fosfolipider og glykolipider. Sfingolipidoser
Sfingolipider, metabolisme: sfingolipidosesykdommer, tabell
69. Struktur og biologiske funksjoner til eikosanoider. Biosyntese av prostaglandiner og leukotriener.
70. Kolesterol som en forløper for en rekke andre steroider. Introduksjon til kolesterolbiosyntese. Skriv reaksjonsforløpet frem til dannelsen av mevalonsyre. Rollen til hydroksymetylglutaryl-CoA-reduktase.
71. Syntese av gallesyrer fra kolesterol. Gallesyrekonjugering, primære og sekundære gallesyrer. Fjerning av gallesyrer og kolesterol fra kroppen.
72.Lpnp og HDL - transport, former for kolesterol i blodet, rolle i kolesterolmetabolismen. Hyperkolesterolemi. Biokjemisk grunnlag for utvikling av aterosklerose.
73. Mekanismen for forekomst av kolelithiasis (kolesterolsteiner). Bruken av chenodesokeicholsyre for behandling av kolelithiasis.
75. Fordøyelse av proteiner. Proteinaser - pepsin, trypsin, chymotrypsin; proenzymer av proteinaser og mekanismer for deres transformasjon til enzymer. Substratspesifisitet til proteinaser. Eksopeptidaser og endopeptidaser.
76. Diagnostisk verdi av biokjemisk analyse av mage- og duodenaljuice. Gi en kort beskrivelse av sammensetningen av disse juicene.
77. Pankreasproteinaser og pankreatitt. Bruk av proteinasehemmere for behandling av pankreatitt.
78. Transaminering: aminotransferaser; koenzymfunksjon av vitamin B6. spesifisitet av aminotransferaser.
80. Oksidativ deaminering av aminosyrer; glutamat dehydrogenase. Indirekte deaminering av aminosyrer. biologisk betydning.
82. Nyreglutaminase; dannelse og utskillelse av ammoniumsalter. Aktivering av nyreglutaminase ved acidose.
83. Biosyntese av urea. Forholdet mellom ornitinsyklusen og cts. Opprinnelsen til urea nitrogenatomer. Brudd på syntesen og utskillelsen av urea. Hyperammonemi.
84. Utveksling av nitrogenfri rest av aminosyrer. Glykogene og ketogene aminosyrer. Syntese av glukose fra aminosyrer. Syntese av aminosyrer fra glukose.
85. Transmetylering. Metionin og s-adenosylmetionin. Syntese av kreatin, adrenalin og fosfatidylkoliner
86. DNA-metylering. Konseptet med metylering av fremmede og medisinske forbindelser.
88. Folsyre antivitaminer. Virkningsmekanisme for sulfa-medisiner.
89. Metabolisme av fenylalanin og tyrosin. Fenylketonuri; biokjemisk defekt, manifestasjon av sykdommen, metoder for forebygging, diagnose og behandling.
90. Alkaptonuri og albinisme: biokjemiske defekter der de utvikler seg. Brudd på syntesen av dopamin, parkinsonisme.
91. Dekarboksylering av aminosyrer. Strukturen til biogene aminer (histamin, serotonin, γ-aminosmørsyre, katekolaminer). Funksjoner av biogene aminer.
92. Deaminering og hydroksylering av biogene aminer (som reaksjoner for nøytralisering av disse forbindelsene).
93. Nukleinsyrer, kjemisk sammensetning, struktur. Den primære strukturen til dna og rna, bindingene som danner den primære strukturen
94. Sekundær og tertiær struktur av DNA. Denaturering, renativering av DNA. Hybridisering, artsforskjeller i primærstrukturen til DNA.
95. RNA, kjemisk sammensetning, nivåer av strukturell organisering. RNA-typer, funksjoner. Strukturen til ribosomet.
96. Struktur av kromatin og kromosom
97. Nedbrytning av nukleinsyrer. Nukleaser i fordøyelseskanalen og vev. Nedbryting av purin-nukleotider.
98. Ideen om biosyntesen av purinnukleotider; innledende stadier av biosyntese (fra ribose-5-fosfat til 5-fosforibosylamin).
99. Inosinsyre som en forløper for adenyl- og guanylsyrer.
100. Ideen om nedbrytningen og biosyntesen av pyrimidinnukleotider.
101. Brudd på nukleotidmetabolismen. gikt; allopurinol for behandling av gikt. Xanthinuria. Orotaciduri.
102. Biosyntese av deoksyribonukleotider. Bruk av dfor behandling av ondartede svulster.
104. Syntese av DNA og faser av celledeling. Rollen til sykliner og syklinavhengige proteinaser i celleprogresjon gjennom cellesyklusen.
105. DNA-skade og reparasjon. Enzymer av det DNA-reparerende komplekset.
106. Biosyntese av RNA. RNA-polymerase. Konseptet med mosaikkstrukturen til gener, det primære transkripsjonen, post-transkripsjonell behandling.
107. Biologisk kode, konsepter, kodeegenskaper, kollinearitet, termineringssignaler.
108. Rollen til transport-RNA i proteinbiosyntese. Biosyntese av aminoacyl-t-RNA. Substratspesifisitet til aminoacyl-t-RNA-syntetaser.
109. Sekvensen av hendelser på ribosomet under sammenstillingen av polypeptidkjeden. Funksjon av polyribosomer. Post-translasjonell prosessering av proteiner.
110. Adaptiv regulering av gener i pro- og eukaryoter. operon teori. Funksjon av operoner.
111. Begrepet celledifferensiering. Endringer i proteinsammensetningen til celler under differensiering (som eksempel på proteinsammensetningen til hemoglobinpolypeptidkjeder).
112. Molekylære mekanismer for genetisk variasjon. Molekylære mutasjoner: typer, frekvens, betydning
113. Genetisk heterogenitet. Polymorfisme av proteiner i den menneskelige befolkningen (varianter av hemoglobin, glykosyltransferase, gruppespesifikke stoffer, etc.).
114. Biokjemisk grunnlag for forekomst og manifestasjon av arvelige sykdommer (mangfold, distribusjon).
115. Hovedsystemer for intercellulær kommunikasjon: endokrin, parakrin, autokrin regulering.
116. Hormoners rolle i det metabolske reguleringssystemet. Målceller og cellulære hormonreseptorer
117. Mekanismer for overføring av hormonelle signaler til celler.
118. Klassifisering av hormoner etter kjemisk struktur og biologiske funksjoner
119. Struktur, syntese og metabolisme av jodtyroniner. Påvirkning på stoffskiftet. Endringer i metabolisme ved hypo- og hypertyreose. Årsaker og manifestasjon av endemisk struma.
120. Regulering av energimetabolisme, rollen til insulin og kontrainsulære hormoner i homeostase.
121. Endringer i metabolisme ved diabetes mellitus. Patogenesen av de viktigste symptomene på diabetes mellitus.
122. Patogenese av senkomplikasjoner av diabetes mellitus (makro- og mikroangiopati, nefropati, retinopati, katarakt). diabetisk koma.
123. Regulering av vann-saltmetabolismen. Struktur og funksjon av aldosteron og vasopressin
124. Renin-angiotensin-aldosteron-system. Biokjemiske mekanismer for nyrehypertensjon, ødem, dehydrering.
125. Hormoners rolle i reguleringen av kalsium- og fosfatmetabolismen (parathormon, kalsitonin). Årsaker og manifestasjoner av hypo- og hyperparatyreoidisme.
126. Struktur, biosyntese og virkningsmekanisme for kalsitriol. Årsaker og manifestasjoner av rakitt
127. Struktur og sekresjon av kortikosteroider. Endringer i katabolisme ved hypo- og hyperkortisolisme.
128. Regulering ved synteser av sekresjon av hormoner på prinsippet om tilbakemelding.
129. Kjønnshormoner: struktur, påvirkning på metabolisme og funksjoner til kjønnskjertler, livmor og brystkjertler.
130. Veksthormon, struktur, funksjoner.
131. Metabolisme av endogene og fremmede giftige stoffer: mikrosomale oksidasjonsreaksjoner og konjugasjonsreaksjoner med glutation, glukuronsyre, svovelsyre.
132. Metallotionein og nøytralisering av tungmetallioner. Varmesjokkproteiner.
133. Oksygentoksisitet: dannelse av reaktive oksygenarter (superoksidanion, hydrogenperoksid, hydroksylradikal).
135. Biotransformasjon av medisinske stoffer. Effekten av legemidler på enzymer involvert i nøytralisering av fremmedfrykt.
136. Grunnleggende om kjemisk karsinogenese. Introduksjon til noen kjemiske kreftfremkallende stoffer: polysykliske aromatiske hydrokarboner, aromatiske aminer, dioksider, mitoksiner, nitrosaminer.
137. Funksjoner ved utvikling, struktur og metabolisme av erytrocytter.
138. Transport av oksygen og karbondioksid med blod. Fosterhemoglobin (HbF) og dets fysiologiske betydning.
139. Polymorfe former av humane hemoglobiner. Hemoglobinopatier. Anemisk hypoksi
140. Heme-biosyntese og dens regulering. Synteseforstyrrelser tema. Porfiria.
141. Desintegrasjon av hem. Nøytralisering av bilirubin. Forstyrrelser av bilirubin-gulsott metabolisme: hemolytisk, obstruktiv, hepatocellulær. Gulsott hos nyfødte.
142. Diagnostisk verdi for bestemmelse av bilirubin og andre gallepigmenter i blod og urin.
143. Utveksling av jern: absorpsjon, transport med blod, avsetning. Forstyrrelser i jernmetabolismen: jernmangelanemi, hemokromatose.
144. Hovedproteinfraksjoner av blodplasma og deres funksjoner. Verdien av deres definisjon for diagnostisering av sykdommer. Enzymodiagnostikk.
145. Blodkoagulasjonssystem. Stadier av fibrinproppdannelse. Intrinsiske og ekstrinsiske koagulasjonsveier og deres komponenter.
146. Prinsipper for dannelse og sekvens av funksjon av enzymkomplekser av prokoagulasjonsveien. Rollen til vitamin K i blodpropp.
147. Hovedmekanismer for fibrinolyse. Plasminogenaktivatorer som trombolytiske midler. Baserte blodantikoagulanter: antitrombin III, makroglobulin, antikonvertin. Hemofili.
148. Klinisk betydning av en biokjemisk blodprøve.
149. Grunnleggende cellemembraner og deres funksjoner. Generelle egenskaper til membraner: fluiditet, tverrgående asymmetri, selektiv permeabilitet.
150. Lipidsammensetning av membraner (fosfolipider, glykolipider, kolesterol). Lipidenes rolle i dannelsen av lipid-dobbeltlaget.
151. Membranproteiner - integral, overflate, "forankret". Betydningen av post-translasjonelle modifikasjoner i dannelsen av funksjonelle membranproteiner.
Reversibel hemming Reversible inhibitorer binder seg til enzymet med svake ikke-kovalente bindinger og skilles under visse forhold lett fra enzymet. Reversible inhibitorer er enten konkurrerende eller ikke-konkurrerende.
Konkurransehemming Konkurrerende hemming refererer til en reversibel reduksjon i hastigheten på en enzymatisk reaksjon forårsaket av en inhibitor som binder seg til det aktive stedet til enzymet og forhindrer dannelsen av enzym-substratkomplekset. Denne typen hemming observeres når inhibitoren er en strukturell analog av substratet, noe som resulterer i konkurranse mellom substratet og inhibitormolekylene om en plass i det aktive setet til enzymet. I dette tilfellet interagerer enten substratet eller inhibitoren med enzymet, og danner enzym-substrat (ES) eller enzym-inhibitor (EI) komplekser. Når komplekset av enzymet og inhibitoren (EI) dannes, dannes ikke reaksjonsproduktet. For den konkurrerende typen hemming er følgende ligninger gyldige:
E + S ⇔ ES → E + P,
Legemidler som konkurrerende hemmere Mange legemidler utøver sin terapeutiske effekt gjennom mekanismen for konkurrerende hemming. For eksempel hemmer kvaternære ammoniumbaser acetylkolinesterase, som katalyserer hydrolysen av acetylkolin til kolin og eddiksyre. Når hemmere tilsettes, reduseres aktiviteten til acetylkolinesterase, konsentrasjonen av acetylkolin (substrat) øker, som er ledsaget av en økning i ledningen av en nerveimpuls. Kolinesterasehemmere brukes i behandlingen av muskeldystrofier. Effektive antikolinesterasemedisiner - prozerin, endrofonium, etc.
Ikke-konkurrerende hemming Slik hemming av en enzymatisk reaksjon kalles ikke-konkurrerende, der inhibitoren interagerer med enzymet på et annet sted enn det aktive stedet. Ikke-konkurrerende inhibitorer er ikke strukturelle analoger av substratet. En ikke-konkurrerende inhibitor kan binde seg til enten enzymet eller enzym-substratkomplekset for å danne et inaktivt kompleks. Tilsetning av en ikke-konkurrerende inhibitor forårsaker en endring i konformasjonen av enzymmolekylet på en slik måte at interaksjonen mellom substratet og det aktive stedet for enzymet blir forstyrret, noe som fører til en reduksjon i hastigheten på den enzymatiske reaksjonen .
irreversibel hemming Irreversibel hemming observeres ved dannelse av kovalente stabile bindinger mellom inhibitormolekylet og enzymet. Oftest gjennomgår det aktive senteret av enzymet en modifikasjon, og som et resultat kan enzymet ikke utføre en katalytisk funksjon. Irreversible inhibitorer inkluderer tungmetallioner, som kvikksølv (Hg 2+), sølv (Ag+) og arsen (As 3+), som blokkerer sulfhydrylgruppene i det aktive senteret i lave konsentrasjoner. I dette tilfellet kan ikke underlaget gjennomgå kjemisk transformasjon. I nærvær av reaktivatorer gjenopprettes den enzymatiske funksjonen. I høye konsentrasjoner forårsaker tungmetallioner denaturering av proteinmolekylet til enzymet, dvs. føre til fullstendig inaktivering av enzymet.
Irreversible enzymhemmere som legemidler. Et eksempel på et medikament hvis virkning er basert på irreversibel enzymhemming er det mye brukte medikamentet aspirin. Det antiinflammatoriske ikke-steroide stoffet aspirin gir en farmakologisk effekt ved å hemme cyklooksygenase-enzymet, som katalyserer dannelsen av prostaglandiner fra arakidonsyre. Som et resultat av en kjemisk reaksjon blir acetylresten av aspirin festet til den frie terminale NH2-gruppen til en av cyklooksygenase-underenhetene. Dette forårsaker en reduksjon i dannelsen av prostaglandinreaksjonsprodukter, som har et bredt spekter av biologiske funksjoner, inkludert mediatorer av betennelse.
24. Regulering av virkningen av enzymer: allosteriske inhibitorer og aktivatorer. Katalytiske og regulatoriske sentre. Kvartær struktur av allosteriske enzymer og kooperative endringer i konformasjonen av enzymprotomerer.
Allosterisk regulering . I mange strengt biosyntetiske reaksjoner er den viktigste typen regulering av hastigheten til en flertrinns enzymatisk prosess tilbakekoblingshemming. Dette betyr at sluttproduktet til den biosyntetiske kjeden hemmer aktiviteten til enzymet som katalyserer det første trinnet i syntesen, som er nøkkelen til denne reaksjonskjeden. Siden sluttproduktet er strukturelt forskjellig fra substratet, binder det seg til det allosteriske (ikke-katalytiske) sentrum av enzymmolekylet, og forårsaker hemming av hele den syntetiske reaksjonskjeden.
La oss anta at en flertrinns biosyntetisk prosess utføres i celler, hvor hvert trinn er katalysert av sitt eget enzym:
Hastigheten av en slik total sekvens av reaksjoner bestemmes i stor grad av konsentrasjonen av sluttproduktet P, hvis akkumulering over et akseptabelt nivå har en kraftig hemmende effekt på det første trinnet av prosessen og følgelig på E1-enzymet.
Det bør imidlertid huskes at både aktivatorer og inhibitorer kan være modulatorer av allosteriske enzymer. Det viser seg ofte at selve substratet har en aktiverende effekt.Enzymer der både substratet og modulatoren er representert med identiske strukturer kalles homotrope, i motsetning til heterotrope enzymer, hvor modulatoren har en annen struktur enn substratet. Gjensidig transformasjon av aktive og inaktive allosteriske enzymer i en forenklet form, samt konformasjonsendringer observert når substratet og effektorene festes. Tilknytningen av en negativ effektor til det allosteriske senteret forårsaker betydelige endringer i konfigurasjonen av det aktive senteret av enzymmolekylet, som et resultat av at enzymet mister sin affinitet for substratet (dannelsen av et inaktivt kompleks).
Allosteriske interaksjoner manifesteres i karakteren av kurvene for avhengigheten av den innledende reaksjonshastigheten på konsentrasjonen av substratet eller effektoren, spesielt i S-formen til disse kurvene (avvik fra Michaelis-Menten hyperbolsk kurve). Den S-formede avhengigheten av v på [S] i nærvær av en modulator skyldes effekten av kooperativitet. Dette betyr at bindingen av ett molekyl av substratet letter bindingen av det andre molekylet i det aktive stedet, og øker dermed reaksjonshastigheten. I tillegg er allosteriske regulatoriske enzymer karakterisert ved en ikke-lineær avhengighet av reaksjonshastigheten på substratkonsentrasjonen.

"

1. Under begrepet "hemming enzymaktivitet" forstå den spesifikke reduksjonen i katalytisk aktivitet forårsaket av visse kjemikalier - inhibitorer.

Inhibitorer er av stor interesse for å belyse mekanismene for enzymatisk katalyse, og bidrar til å etablere rollen til individuelle enzymatiske reaksjoner i kroppens metabolske veier. Virkningen av mange legemidler og giftstoffer er basert på prinsippet om hemming av enzymatisk aktivitet.

2. Hemmere er i stand til å binde seg til enzymer med varierende grad av styrke. Basert på dette, skille reversible og irreversibel hemming. Reversible inhibitorer binder seg til enzymet med svake ikke-kovalente bindinger og skilles under visse forhold lett fra enzymet:

E+I↔ E.I.

irreversibel hemming observert i tilfelle av dannelse av kovalente stabile bindinger mellom inhibitormolekylet og enzymet:

E+I→ E-I.

3. I henhold til virkningsmekanismen er reversible hemmere delt inn i konkurransedyktig og ikke konkurransedyktig.

Konkurrerende hemming forårsaker en reversibel reduksjon i hastigheten på den enzymatiske reaksjonen som et resultat av bindingen av inhibitoren til det aktive stedet for enzymet, noe som forhindrer dannelsen av enzym-substratkomplekset. Denne typen hemming oppstår når inhibitoren er strukturell analog av substratet; som et resultat er det konkurranse mellom substrat- og inhibitormolekyler for binding til enzymets aktive sete. I dette tilfellet interagerer enten substratet eller inhibitoren med enzymet, og danner enzym-substrat (ES) eller enzym-inhibitor (EI) komplekser. Når komplekset av enzymet og inhibitoren (EI) dannes, dannes ikke reaksjonsproduktet (fig. 2.19).

Ris. 2.19. Opplegg for konkurrerende hemming av enzymaktivitet

For den konkurrerende typen hemming er følgende ligninger gyldige:

E+S↔ES→E+P; E+I↔ EI.

Særpreget trekk Konkurrerende hemming er muligheten for at den svekkes med økende substratkonsentrasjon, siden en reversibel hemmer ikke endrer strukturen til enzymet. Derfor, ved høye substratkonsentrasjoner, skiller ikke reaksjonshastigheten seg fra den i fravær av en inhibitor; konkurrerende inhibitor endrer ikke V maks, men øker K m .

Et klassisk eksempel på kompetitiv inhibering er hemming av succinatdehydrogenasereaksjonen av malonsyre (fig. 2.20). Malonat er en strukturell analog av succinat (tilstedeværelsen av to karboksylgrupper) og kan også interagere med det aktive stedet for succinatdehydrogenase. Imidlertid er overføring av to hydrogenatomer til FAD-protesegruppen fra malonsyre ikke mulig, og følgelig reduseres reaksjonshastigheten.

Ris. 2.20. Eksempel på konkurrerende hemming av succinatdehydrogenase av malonsyre:

A - succinat binder seg til det aktive stedet til enzymet succinat dehydrogenase ved ioniske bindinger; B - under den enzymatiske reaksjonen spaltes to hydrogenatomer fra succinat med deres tilsetning til FAD-koenzymet. Som et resultat dannes fumarat, som fjernes fra det aktive stedet for succinatdehydrogenase; B - malonat er en strukturell analog av succinat, den binder seg også til det aktive stedet for succinatdehydrogenase, men kjemisk reaksjon går ikke

4. Mange legemidler utøver sin terapeutiske effekt gjennom mekanismen for konkurrerende hemming. For eksempel blir reaksjonen av hydrolyse av acetylkolin til kolin og eddiksyre katalysert av enzymet acetylkolinesterase (AChE) (fig. 2.21) og kan hemmes i nærvær av konkurrerende hemmere av dette enzymet (f.eks. prozerin, endrofonium etc.) (Fig. 2.22). Når slike hemmere tilsettes, reduseres aktiviteten til acetylkolinesterase, konsentrasjonen av acetylkolin (substrat) øker, som er ledsaget av en økning i ledningen av en nerveimpuls. Konkurrerende acetylkolinesterasehemmere brukes i behandling av muskeldystrofi, samt for behandling av bevegelsesforstyrrelser etter traumer, lammelser og poliomyelitt.

Ris. 2.21. Acetylkolinhydrolysereaksjon under virkningen av AChE

Ris. 2.22. Binding i det aktive AChE-stedet til konkurrerende inhibitorer

A - tilsetning av et substrat (acetylkolin) til det aktive stedet for enzymet.

Pilen indikerer stedet for hydrolyse av acetylkolin; B - feste av en konkurrerende hemmer av proserin til det aktive senteret av enzymet. Reaksjonen går ikke; B - festing av en konkurrerende hemmer av endrofonium til det aktive stedet for enzymet. Festing av inhibitorer til det aktive stedet for AChE forhindrer binding av acetylkolin

Et annet eksempel på legemidler hvis virkningsmekanisme er basert på konkurrerende hemming av enzymet er bruk av peptidhemmere av det proteolytiske enzymet trypsin ved sykdommer i bukspyttkjertelen (akutt pankreatitt, nekrose), som f.eks. aprotinin, trasylol, kontrical. Disse stoffene hemmer trypsin, som frigjøres til omkringliggende vev og blod, og forhindrer dermed uønskede autolytiske hendelser ved bukspyttkjertelsykdommer.

5. I noen tilfeller kan konkurrerende hemmere, som interagerer med det aktive stedet til enzymet, brukes av dem som pseudosubstrater(antimetabolitter), som fører til syntese av et produkt med uregelmessig struktur. De resulterende stoffene har ikke den "nødvendige" strukturen og mangler derfor funksjonell aktivitet. Disse stoffene inkluderer sulfa-medisiner.

6. Ikke-konkurransedyktig reversibel er hemming av en enzymatisk reaksjon, der inhibitoren interagerer med enzymet på et annet sted enn det aktive stedet. Ikke-konkurrerende inhibitorer er ikke strukturelle analoger av substratet; bindingen av en ikke-konkurrerende inhibitor til et enzym endrer konformasjonen av det aktive stedet og reduserer hastigheten på den enzymatiske reaksjonen, dvs. reduserer enzymatisk aktivitet. Et eksempel på en ikke-konkurrerende inhibitor kan være virkningen av tungmetallioner, som interagerer med de funksjonelle gruppene til enzymmolekylet, og forhindrer katalyse.

7. Irreversible hemmere redusere enzymatisk aktivitet som følge av dannelsen av kovalente bindinger med enzymmolekylet. Oftest gjennomgår det aktive stedet til enzymet modifikasjon. Som et resultat kan enzymet ikke utføre sin katalytiske funksjon.

Bruken av irreversible inhibitorer er av større interesse for å belyse mekanismen for enzymvirkning. Viktig informasjon om strukturen til det aktive senteret av enzymet er gitt av forbindelser som blokkerer visse grupper av det aktive senteret. Slike hemmere kalles spesifikk. Spesifikke hemmere inkluderer diisopropylfluorfosfat (DFF). DPP danner en kovalent binding med OH-gruppen til serin, som finnes i det aktive senteret av enzymet og er direkte involvert i katalyse, derfor er DPP klassifisert som en spesifikk irreversibel hemmer av "serin"-enzymer (fig. 2.23). DPP brukes til å studere strukturen til det aktive stedet for enzymer i enzymologi.

I motsetning til spesifikke hemmere uspesifikke inhibitorer dannes kovalente bindinger med visse enzymgrupper lokalisert ikke bare i det aktive senteret, men også i hvilken som helst del av enzymmolekylet. For eksempel interagerer jodacetat (fig. 2.24) med alle SH-grupper av proteinet. Denne interaksjonen endrer konformasjonen til enzymmolekylet og følgelig konformasjonen til det aktive senteret og reduserer den katalytiske aktiviteten.

Ris. 2.23. Spesifikk hemming av chymotrypsinaktivitet av DPP

Ris. 2.24. Uspesifikk hemming av enzymaktivitet av jodacetat.

Uspesifikk hemming oppstår på grunn av kovalent modifisering av cystein-SH-grupper av jodacetatmolekyler

8. Et eksempel på et medikament hvis virkning er assosiert med irreversibel hemming av enzymer er et mye brukt aspirin. Virkningen av dette antiinflammatoriske ikke-steroide stoffet er basert på hemming av cyklooksygenase-enzymet, som katalyserer dannelsen av prostaglandiner fra arakidonsyre. Som et resultat blir acetylresten av aspirin festet til den frie terminale OH-gruppen til serin i en av cyklooksygenase-underenhetene (fig. 2.25). Dette blokkerer dannelsen av prostaglandiner (se modul 8), som har et bredt spekter av biologiske funksjoner, inkludert mediatorer av betennelse. Derfor er aspirin klassifisert som et antiinflammatorisk legemiddel. Inhiberte enzymmolekyler blir ødelagt, syntesen av prostaglandiner gjenopprettes først etter syntesen av nye enzymmolekyler.

Ris. 2,25. Mekanisme for cyklooksygenase-inaktivering av en irreversibel inhibitor - aspirin