Inhibarea enzimatică. Un inhibitor este o substanță care provoacă specific scăderea activității enzimelor. Ar trebui făcută o distincție între inhibiție și inactivare. Inactivarea este, de exemplu, denaturarea unei proteine ​​ca rezultat al acțiunii agenților de denaturare.

Prin forța de legătură Inhibitori cu enzime Inhibitorii sunt împărțiți în reversibili și ireversibili.

inhibitori ireversibili sunt puternic legate și distrug grupările funcționale ale moleculei de enzimă, care sunt necesare pentru manifestarea activității sale catalitice. Toate procedurile de purificare a proteinelor nu afectează legarea inhibitorului și a enzimei. Ex: acţiunea compuşilor organofosforici asupra enzimei - colinesteraza. Clorofosul, sarinul, somanul și alți compuși organofosforici se leagă de centrul activ al colinesterazei. Ca rezultat, grupările catalitice ale centrului activ al enzimei sunt fosforilate. Ca urmare, moleculele de enzime asociate cu inhibitorul nu se pot lega de substrat și are loc o otrăvire severă.

De asemenea, alocă inhibitori reversibili, cum ar fi proserina pentru colinesteraza. Inhibarea reversibilă depinde de concentrația de substrat și inhibitor și este îndepărtată printr-un exces de substrat.

După mecanismul de acţiune aloca:

Inhibarea competitivă;

inhibiție necompetitivă;

Inhibarea substratului;

alosterică.

1) Inhibarea competitivă (izosterică).- aceasta este inhibarea reacției enzimatice cauzată de legarea inhibitorului de locul activ al enzimei. În acest caz, inhibitorul este similar cu substratul. În acest proces, există competiție pentru centrul activ: se formează complexe enzimă-substrat și inhibitor-enzimă. E+S®ES® EP® E+P; E+I® E. Ex: reacția succinat dehidrogenazei [Fig. COOH-CH2-CH2-COOH® (deasupra săgeții LDH, sub FAD®FADH 2) COOH-CH=CH-COOH]. Adevăratul substrat al acestei reacții este succinatul (chihlimbar to-ta). Inhibitori: acid malonic (COOH-CH 2 -COOH) și oxalacetat (COOH-CO-CH 2 -COOH). [orez. enzimă cu 3 găuri + substrat + inhibitor = complex inhibitor-enzimă]

Ex: enzima colinesteraza catalizează conversia acetilcolinei în colină: (CH 3) 3 -N-CH 2 -CH 2 -O-CO-CH 3 ® (deasupra săgeții ChE, sub apă) CH 3 COOH + (CH) 3) 3-N-CH2-CH2-OH. Inhibitorii competitivi sunt prozerin, sevin.

2) Inhibarea necompetitivă– inhibiția asociată cu efectul inhibitorului asupra conversiei catalitice, dar nu și asupra legării enzimei de substrat. În acest caz, inhibitorul se poate lega atât de centrul activ (site-ul catalitic), cât și în afara acestuia.

Atașarea unui inhibitor în afara centrului activ duce la o modificare a conformației (structura terțiară) a proteinei, în urma căreia se modifică conformația centrului activ. Aceasta afectează locul catalitic și interferează cu interacțiunea substratului cu locul activ. În acest caz, inhibitorul nu este similar cu substratul și această inhibare nu poate fi îndepărtată printr-un exces de substrat. Este posibilă formarea de complexe triple enzimă-inhibitor-substrat. Viteza unei astfel de reacții nu va fi maximă.

Inhibitorii necompetitivi includ:

cianuri. Ele se leagă de atomul de fier din citocrom oxidază și, ca urmare, enzima își pierde activitatea, și din moment ce. este o enzimă a lanțului respirator, atunci respirația celulelor este perturbată și acestea mor.

Ioni de metale grele și compușii lor organici (Hg, Pb etc.). Mecanismul acțiunii lor este asociat cu legătura lor cu diferite grupe SH. [orez. enzimă cu grupări SH, ion de mercur, substrat. Toate acestea se combină într-un complex triplu]

O serie de agenți farmacologici care ar trebui să afecteze enzimele celulelor maligne. Aceasta include inhibitorii utilizați în agricultură, substanțe otrăvitoare de uz casnic.

3) Inhibarea substratului (necompetitiv)- inhibarea reactiei enzimatice cauzata de un exces de substrat. Apare ca urmare a formării unui complex enzimă-substrat care nu poate suferi transformarea catalitică. Poate fi îndepărtat și concentrația substratului redusă. [orez. legarea enzimei la 2 substraturi simultan]

Cu inhibare ireversibilă are loc legarea sau distrugerea grupelor funcționale ale enzimei necesare manifestării activității sale.

De exemplu, substanța diizopropilfluorofosfat se leagă puternic și ireversibil de gruparea hidroxi a serinei din locul activ al enzimei acetilcolinesteraza hidroliza acetilcolinei la sinapsele nervoase. Inhibarea acestei enzime previne descompunerea acetilcolinei în fanta sinaptică, ca urmare a căreia mediatorul continuă să acționeze asupra receptorilor săi, ceea ce îmbunătățește în mod necontrolat reglarea colinergică. Combaterea funcționează în același mod. organofosfați(sarin, soman) si insecticide(karbofos, diclorvos).

Mecanismul de inhibare ireversibilă a acetilcolinesterazei

Un alt exemplu este legat de inhibiție acid acetilsalicilic(aspirina) o enzimă cheie în sinteza prostaglandinelor - ciclooxigenaze. Acest acid face parte din medicamentele antiinflamatoare și este utilizat în boli inflamatorii si conditii febrile. Atașarea grupării acetil la gruparea amino din locul activ al enzimei determină inactivarea acesteia din urmă și încetarea sintezei prostaglandinelor.

Mecanism de inhibare ireversibilă a ciclooxigenazei

Inhibare reversibilă

Cu inhibarea reversibilă, inhibitorul nu este legat ferm de grupele funcționale ale enzimei, drept urmare activitatea enzimei este restabilită treptat.

Un exemplu de inhibitor reversibil este prozerin care se leagă de o enzimă acetilcolinesterazaîn centrul său activ. Un grup de inhibitori de colinesterază (prozerină, distigmină, galantamina) este utilizat pentru miastenia gravis, după encefalită, meningită și leziuni ale SNC.

Inhibarea competitivă

În acest tip de inhibiție, inhibitorul este similar structural cu substratul enzimei. Prin urmare, concurează cu substratul pentru situsul activ, ceea ce duce la o scădere a legării substratului de enzimă și la întreruperea catalizei. Aceasta este caracteristica inhibiției competitive, adică capacitatea de a îmbunătăți sau slăbi inhibiția printr-o modificare a concentrației substratului.

De exemplu:

1. Interacțiune competitivă etanolși metanol pentru centrul activ alcool dehidrogenază.

2. Inhibarea succinat dehidrogenază acid malonic, a cărei structură este similară cu structura substratului acestei enzime - acid succinic (succinat).

Inhibarea ireversibilă se observă în cazul formării de legături stabile covalente între molecula inhibitoare și enzimă. Cel mai adesea, centrul activ al enzimei suferă modificări, ca urmare, enzima nu poate îndeplini o funcție catalitică.

Inhibitorii ireversibili includ ioni de metale grele, cum ar fi mercur (Hg 2+), argint (Ag +) și arsen (As 3+), care blochează grupările sulfhidril ale centrului activ în concentrații scăzute. În acest caz, substratul nu poate suferi o transformare chimică. În prezența reactivatorilor, funcția enzimatică este restabilită. În concentrații mari, ionii de metale grele provoacă denaturarea moleculei proteice a enzimei, adică. duce la inactivarea completă a enzimei.

1. Specific și nespecific
inhibitori

Utilizarea inhibitorilor ireversibili este de mare interes pentru elucidarea mecanismului de acțiune a enzimelor. În acest scop, se folosesc substanțe care blochează anumite grupe ale centrului activ al enzimelor. Astfel de inhibitori sunt numiți specifici. O serie de compuși reacționează ușor cu anumite grupe chimice. Dacă aceste grupări sunt implicate în cataliză, atunci are loc inactivarea completă a enzimei.

2. Inhibitori de enzime ireversibili ca
medicamentele

Exemplu medicament, a cărui acțiune se bazează pe inhibarea ireversibilă a enzimelor, este un medicament larg utilizat aspirina. Medicamentul antiinflamator nesteroidian aspirina oferă un efect farmacologic prin inhibarea enzimei ciclooxigenază, care catalizează formarea de prostaglandine din acidul arahidonic. Ca rezultat al unei reacții chimice, reziduul de acetil al aspirinei este atașat la gruparea NH2 terminală liberă a uneia dintre subunitățile ciclooxigenazei.

Acest lucru determină o scădere a formării produselor de reacție a prostaglandinelor, care au o gamă largă de funcții biologice, inclusiv mediatori ai inflamației.

Reglarea alosterică a activității enzimatice. Rolul enzimelor alosterice în metabolismul celular. Efectori și inhibitori alosterici. Caracteristici ale structurii și funcționării enzimelor alosterice și localizarea lor în căile metabolice. Reglarea activității enzimelor prin principiul feedback-ului negativ. Dă exemple.

Cel mai subtil și răspândit mod de a regla activitatea enzimelor este reglare alosterică . În acest caz, factorul de reglare se leagă nu de centrul catalitic al enzimei, ci de o altă parte a acesteia ( centru de reglementare), ceea ce duce la o modificare a activității enzimei. Se numesc enzime reglate în acest fel alosterică, ele ocupă adesea o poziţie cheie în metabolism. Substanța care se leagă de centrul de reglementare se numește efector , efectorul poate fi inhibitor , poate activator . De obicei, efectorii sunt fie produși finali ai căilor biosintetice (inhibarea feedback-ului), fie substanțe a căror concentrație reflectă starea metabolismului celular (ATP, AMP, NAD+ etc.). De regulă, enzimele alosterice catalizează una dintre reacțiile care începe formarea unui fel de metabolit. De obicei, această etapă limitează viteza întregului proces. În procesele catabolice însoțite de sinteza ATP din ADP, ca inhibitor alosteric al unuia dintre primele etape catabolismul este adesea produsul final în sine - ATP. Un inhibitor alosteric al uneia dintre etapele incipiente ale anabolismului este adesea produsul final al biosintezei, de exemplu, niște aminoacizi.

Activitatea unor enzime alosterice este stimulată de activatori specifici. O enzimă alosterică care reglează una dintre secvențele de reacție catabolică poate fi supusă, de exemplu, efectului de stimulare al efectorilor pozitivi, ADR sau AMP, și efectului inhibitor al unui efector negativ, ATP. De asemenea, sunt cunoscute cazuri când o enzimă alosterică a unei căi metabolice reacţionează într-un mod specific la intermediarii sau produşii finali ai altor căi metabolice. Acest lucru face posibilă coordonarea ratei de acțiune a diferitelor sisteme enzimatice.

• 2. Organisme heterotrofe și autotrofe: diferențe de nutriție și surse de energie. catabolism și anabolism.
• 3. Sisteme multimoleculare (lanțuri metabolice, procese membranare, sisteme de sinteză a biopolimerilor, sisteme de reglare moleculară) ca obiecte principale ale cercetării biochimice.
• 4. Niveluri de organizare structurală a celor vii. Biochimia ca nivel molecular al studierii fenomenelor vieții. Biochimie și medicină (biochimie medicală).
• 5. Secțiuni și direcții principale în biochimie: chimie bioorganică, biochimie dinamică și funcțională, biologie moleculară.
• 6. Istoria studiului proteinelor. Ideea proteinelor ca cea mai importantă clasă de substanțe organice și componentă structurală și funcțională a corpului uman.
• 7. Aminoacizi care alcătuiesc proteinele, structura și proprietățile acestora. legătură peptidică. Structura primară a proteinelor.
• 8. Dependenţa proprietăţilor biologice ale proteinelor de structura primară. Specificitatea speciei a structurii primare a proteinelor (insuline ale diferitelor animale).
• 9. Conformarea lanțurilor peptidice în proteine ​​(structuri secundare și terțiare). Interacțiuni intramoleculare slabe în lanțul peptidic; legături disulfurice.
• 11. Structura domeniului și rolul său în funcționarea proteinelor. Otrăvuri și medicamente ca inhibitori de proteine.
• 12. Structura cuaternară a proteinelor. Caracteristici ale structurii și funcționării proteinelor oligomerice pe exemplul proteinei care conțin hem - hemoglobina.
• 13. Labilitatea structurii spațiale a proteinelor și denaturarea acestora. Factorii care cauzează denaturarea.
• 14. Chaperone - o clasă de proteine ​​care protejează alte proteine ​​de denaturare în condițiile celulare și facilitează formarea conformației lor native.
• 15. Varietate de proteine. Proteine ​​globulare și fibrilare, simple și complexe. Clasificarea proteinelor în funcție de funcțiile și familiile lor biologice: (serin proteaze, imunoglobuline).
• 17. Proprietățile fizice și chimice ale proteinelor. Greutate moleculară, mărime și formă, solubilitate, ionizare, hidratare
• 18. Metode de izolare a proteinelor individuale: precipitare cu săruri și solvenți organici, filtrare pe gel, electroforeză, schimb ionic și cromatografia de afinitate.
• 19.Metode pentru măsurarea cantitativă a proteinelor. Caracteristicile individuale ale compoziției proteice a organelor. Modificări ale compoziției proteice a organelor în timpul ontogenezei și bolilor.
• 21. Clasificarea și nomenclatura enzimelor. Izoenzime. Unități de măsură ale activității și cantității de enzime.
• 22. Cofactori enzimatici: ioni metalici si coenzime. Funcțiile coenzimatice ale vitaminelor (pe exemplul vitaminelor B6, pp, B2).
• 23. Inhibitori de enzime. Inhibarea reversibilă și ireversibilă. inhibiție competitivă. Medicamentele ca inhibitori ai enzimelor.
• 25. Reglarea activității enzimatice prin fosforilare și defosforilare. Participarea enzimelor la conducerea semnalelor hormonale.
• 26. Diferențele în compoziția enzimatică a organelor și țesuturilor. enzime specifice unui organ. Modificări ale enzimelor în timpul dezvoltării.
• 27. Modificarea activității enzimelor în boli. Enzimopatii ereditare. Originea enzimelor sanguine și semnificația determinării lor în boli.
• 29. Metabolism: nutriția, metabolismul și excreția produselor metabolice. Componentele organice și minerale ale alimentelor. Componente majore și minore.
• 30. Nutrienti de baza: carbohidrati, grasimi, proteine, necesar zilnic, digestie; interschimbabilitatea parțială în nutriție.
• 31. Componente esențiale ale nutrienților esențiali. Aminoacizi esențiali; valoarea nutritivă a diferitelor proteine ​​alimentare. Acidul linoleic este un acid gras esențial.
• 32. Istoria descoperirii și studiului vitaminelor. Clasificarea vitaminelor. Funcțiile vitaminelor.
• 34. Minerale din alimente. Patologii regionale asociate cu deficiențe de micronutrienți din alimente și apă.
• 35. Conceptul de metabolism și căi metabolice. Enzime și metabolism. Conceptul de reglare a metabolismului. Produse finale majore ale metabolismului uman
• 36. Cercetări pe organisme întregi, organe, secțiuni de țesut, omogenate, structuri subcelulare și la nivel molecular
• 37. Reacții endergonice și exergonice într-o celulă vie. compuși macroergici. Exemple.
• 39. Fosforilarea oxidativă, coeficient p/o. Structura mitocondriilor și organizarea structurală a lanțului respirator. Potenţialul electrochimic transmembranar.
• 40. Reglarea lanțului de transport de electroni (controlul respirator). Decuplarea respirației tisulare și fosforilarea oxidativă. Funcția de termoreglare a respirației tisulare
• 42. Formarea formelor toxice de oxigen, mecanismul efectului lor dăunător asupra celulelor. Mecanisme de eliminare a speciilor toxice de oxigen.
• 43. Catabolismul nutrienților de bază – carbohidrați, grăsimi, proteine. Conceptul de căi specifice de catabolism și căi generale de catabolism.
• 44. Decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic. Secvența reacțiilor. Structura complexului de piruvat decarboxilază.
• 45. Ciclul acidului citric: succesiunea reacțiilor și caracteristicile enzimelor. Relația dintre căile comune de catabolism și lanțul de transport de electroni și protoni.
• 46. ​​​​Mecanisme de reglare a ciclului citratului. Funcțiile anabolice ale ciclului acidului citric. Reacții de completare a ciclului citratului
• 47. Glucidele de bază ale animalelor, conținutul lor în țesuturi, rol biologic. Principalii carbohidrați din alimente. Digestia carbohidraților
• 49. Defalcarea aerobă este calea principală a catabolismului glucozei la oameni și la alte organisme aerobe. Secvența reacțiilor până la formarea piruvatului (glicoliză aerobă).
• 50. Distribuția și semnificația fiziologică a defalcării aerobe a glucozei. Utilizarea glucozei pentru sinteza grăsimilor în ficat și în țesutul adipos.
• 52. Biosinteza glucozei (gluconeogeneza) din aminoacizi, glicerol si acid lactic. Relația dintre glicoliză în mușchi și gluconeogeneză în ficat (ciclul Cori).
• 54. Proprietăți și distribuție a glicogenului ca polizaharidă de rezervă. biosinteza glicogenului. Mobilizarea glicogenului.
• 55. Caracteristici ale metabolismului glucozei în diferite organe și celule: eritrocite, creier, mușchi, țesut adipos, ficat.
• 56. Ideea structurii și funcțiilor părții carbohidrate a glicolipidelor și glicoproteinelor. Acizii sialici
• 57. Tulburări ereditare ale metabolismului monozaharidelor și dizaharidelor: galactozemie, intoleranță la fructoză și dizaharide. Glicogenoze și glicogenoze
• Gliceraldehidă -3 -fosfat
• 58. Cele mai importante lipide ale tesuturilor umane. Lipide de rezervă (grăsimi) și lipide membranare (lipide complexe). Acizi grași ai lipidelor din țesuturile umane.
• Compoziția de acizi grași a grăsimii subcutanate umane
• 59. Factori nutritivi esentiali de natura lipidica. Acizi grași esențiali: ω-3- și ω-6-acizi ca precursori pentru sinteza eicosanoidelor.
• 60. Biosinteza acizilor grași, reglarea metabolismului acizilor grași
• 61. Chimia reacțiilor de β-oxidare a acizilor grași, energie totală.
• 63. Grăsimile alimentare și digestia lor. Absorbția produselor de digestie. Încălcarea digestiei și absorbției. Resinteza triacilglicerolilor în peretele intestinal.
• 64. Formarea chilomicronilor și transportul grăsimilor. Rolul apoproteinelor în chilomicroni. Lipoprotein lipaza.
• 65. Biosinteza grăsimilor din ficat din carbohidrați. Structura și compoziția lipoproteinelor de transport sanguin.
• 66. Depunerea și mobilizarea grăsimilor în țesutul adipos. Reglarea sintezei și mobilizării grăsimilor. Rolul insulinei, glucagonului și adrenalinei.
• 67. Fosfolipide și glicolipide de bază ale țesuturilor umane (glicerofosfolipide, sfingofosfolipide, glicoglicerolipide, glicosfigolipide). Ideea biosintezei și catabolismului acestor compuși.
• 68. Încălcarea schimbului de grăsimi neutre (obezitate), fosfolipide și glicolipide. Sfingolipidoze
• Sfingolipide, metabolism: boli sfingolipidoze, tabel
• 69. Structura și funcțiile biologice ale eicosanoidelor. Biosinteza prostaglandinelor și leucotrienelor.
• 70. Colesterolul ca precursor al unui număr de alți steroizi. Introducere în biosinteza colesterolului. Scrieți cursul reacțiilor până la formarea acidului mevalonic. Rolul hidroximetilglutaril-CoA reductazei.
• 71. Sinteza acizilor biliari din colesterol. Conjugarea acizilor biliari, acizii biliari primari și secundari. Eliminarea acizilor biliari și a colesterolului din organism.
• 72.Lpnp si HDL - transport, forme de colesterol din sange, rol in metabolismul colesterolului. Hipercolesterolemie. Baza biochimică pentru dezvoltarea aterosclerozei.
• 73. Mecanismul de apariție a colelitiaza (pietre de colesterol). Utilizarea acidului chenodesokeicolic pentru tratamentul colelitiaza.
• 75. Digestia proteinelor. Proteinaze - pepsină, tripsină, chimotripsină; proenzimele proteinazelor și mecanismele transformării lor în enzime. Specificitatea de substrat a proteinazelor. Exopeptidaze și endopeptidaze.
• 76. Valoarea diagnostică a analizei biochimice a sucului gastric și duodenal. Faceți o scurtă descriere a compoziției acestor sucuri.
• 77. Proteinaze pancreatice și pancreatită. Utilizarea inhibitorilor de proteinază pentru tratamentul pancreatitei.
• 78. Transaminare: aminotransferaze; funcția coenzimă a vitaminei B6. specificitatea aminotransferazelor.
• 80. Dezaminarea oxidativă a aminoacizilor; glutamat dehidrogenază. Dezaminarea indirectă a aminoacizilor. semnificație biologică.
• 82. Glutaminaza renală; formarea și excreția sărurilor de amoniu. Activarea glutaminazei renale în acidoză.
• 83. Biosinteza ureei. Relația ciclului ornitinic cu cts. Originea atomilor de azot din uree. Încălcări ale sintezei și excreției ureei. Hiperamoniemia.
• 84. Schimb de reziduuri fără azot de aminoacizi. Aminoacizi glicogeni și cetogeni. Sinteza glucozei din aminoacizi. Sinteza aminoacizilor din glucoză.
• 85. Transmetilarea. Metionina și s-adenosilmetionina. Sinteza creatinei, adrenalinei si fosfatidilcolinelor
• 86. Metilarea ADN-ului. Conceptul de metilare a compușilor străini și medicinali.
• 88. Antivitamine cu acid folic. Mecanismul de acțiune al medicamentelor sulfatice.
• 89. Metabolismul fenilalaninei și tirozinei. fenilcetonurie; defect biochimic, manifestare a bolii, metode de prevenire, diagnostic și tratament.
• 90. Alcaptonurie și albinism: defecte biochimice în care se dezvoltă. Încălcarea sintezei dopaminei, parkinsonism.
• 91. Decarboxilarea aminoacizilor. Structura aminelor biogene (histamină, serotonină, acid γ-aminobutiric, catecolamine). Funcțiile aminelor biogene.
• 92. Dezaminarea și hidroxilarea aminelor biogene (ca reacții de neutralizare a acestor compuși).
• 93. Acizi nucleici, compoziție chimică, structură. Structura primară a ADN-ului și a ARN-ului, legăturile care formează structura primară
• 94. Structura secundară și terțiară a ADN-ului. Denaturarea, renativarea ADN-ului. Hibridizare, diferențe de specii în structura primară a ADN-ului.
• 95. ARN, compoziție chimică, niveluri de organizare structurală. Tipuri de ARN, funcții. Structura ribozomului.
• 96. Structura cromatinei și cromozomului
• 97. Dezintegrarea acizilor nucleici. Nucleazele tubului digestiv și ale țesuturilor. Defalcarea nucleotidelor purinice.
• 98. Ideea biosintezei nucleotidelor purinice; fazele inițiale ale biosintezei (de la riboză-5-fosfat la 5-fosforibozilamină).
• 99. Acidul inozinic ca precursor al acidului adenilic și guanilic.
• 100. Ideea defalcării și biosintezei nucleotidelor de pirimidină.
• 101. Încălcări ale metabolismului nucleotidelor. Gută; alopurinol pentru tratamentul gutei. Xantinurie. Orotacidurie.
• 102. Biosinteza dezoxiribonucleotidelor. Utilizarea inhibitorilor sintezei dezoxiribonucleotidelor pentru tratamentul tumorilor maligne.
• 104. Sinteza ADN-ului și fazele diviziunii celulare. Rolul ciclinelor și proteinazelor dependente de ciclină în progresia celulară prin ciclul celular.
• 105. Deteriorarea și repararea ADN-ului. Enzimele complexului de reparare a ADN-ului.
• 106. Biosinteza ARN. ARN polimeraza. Conceptul structurii mozaic a genelor, transcrierea primară, procesarea post-transcripțională.
• 107. Cod biologic, concepte, proprietăți cod, coliniaritate, semnale de terminare.
• 108. Rolul ARN de transport în biosinteza proteinelor. Biosinteza aminoacil-t-ARN. Specificitatea substratului aminoacil-t-ARN sintetazelor.
• 109. Secvența evenimentelor pe ribozom în timpul asamblării lanțului polipeptidic. Funcționarea poliribozomilor. Procesarea post-translațională a proteinelor.
• 110. Reglarea adaptivă a genelor la pro- și eucariote. teoria operonilor. Funcționarea operonilor.
• 111. Conceptul de diferențiere celulară. Modificări ale compoziției proteice a celulelor în timpul diferențierii (pe exemplul compoziției proteice a lanțurilor polipeptidice ale hemoglobinei).
• 112. Mecanisme moleculare ale variabilitatii genetice. Mutații moleculare: tipuri, frecvență, semnificație
• 113. Eterogenitatea genetică. Polimorfismul proteinelor în populația umană (variante ale hemoglobinei, glicoziltransferazei, substanțe specifice grupului etc.).
• 114. Baze biochimice pentru apariţia şi manifestarea bolilor ereditare (diversitate, distribuţie).
• 115. Principalele sisteme de comunicare intercelulară: reglare endocrină, paracrină, autocrină.
• 116. Rolul hormonilor în sistemul de reglare metabolică. Celulele țintă și receptorii celulari hormonali
• 117. Mecanisme de transmitere a semnalelor hormonale către celule.
• 118. Clasificarea hormonilor după structura chimică și funcțiile biologice
• 119. Structura, sinteza și metabolismul iodotironinelor. Influența asupra metabolismului. Modificări ale metabolismului în hipo- și hipertiroidism. Cauzele și manifestarea gușii endemice.
• 120. Reglarea metabolismului energetic, rolul insulinei și hormonilor contrainsulari în homeostazie.
• 121. Modificări ale metabolismului în diabetul zaharat. Patogeneza principalelor simptome ale diabetului zaharat.
• 122. Patogenia complicațiilor tardive ale diabetului zaharat (macro- și microangiopatie, nefropatie, retinopatie, cataractă). comă diabetică.
• 123. Reglarea metabolismului apă-sare. Structura și funcția aldosteronului și vasopresinei
• 124. Sistemul renină-angiotensină-aldosteron. Mecanisme biochimice ale hipertensiunii renale, edem, deshidratare.
• 125. Rolul hormonilor în reglarea metabolismului calciului și fosfaților (parathormon, calcitonina). Cauzele și manifestările hipo- și hiperparatiroidismului.
• 126. Structura, biosinteza și mecanismul de acțiune al calcitriolului. Cauzele și manifestarea rahitismului
• 127. Structura și secreția corticosteroizilor. Modificări ale catabolismului în hipo- și hipercortizolism.
• 128. Reglarea prin sinteze a secreţiei de hormoni pe principiul feedback-ului.
• 129. Hormoni sexuali: structura, influenta asupra metabolismului si functiilor glandelor sexuale, uterului si glandelor mamare.
• 130. Hormon de creștere, structură, funcții.
• 131. Metabolismul substanțelor toxice endogene și străine: reacții de oxidare microzomală și reacții de conjugare cu glutation, acid glucuronic, acid sulfuric.
• 132. Metalotioneina și neutralizarea ionilor de metale grele. Proteine ​​de șoc termic.
• 133. Toxicitatea oxigenului: formarea de specii reactive de oxigen (anion superoxid, peroxid de hidrogen, radical hidroxil).
• 135. Biotransformarea substanţelor medicamentoase. Efectul medicamentelor asupra enzimelor implicate în neutralizarea xenobioticelor.
• 136. Fundamentele carcinogenezei chimice. Introducere în unele substanțe cancerigene chimice: hidrocarburi aromatice policiclice, amine aromatice, dioxizi, mitoxine, nitrozamine.
• 137. Caracteristici ale dezvoltării, structurii și metabolismului eritrocitelor.
• 138. Transportul oxigenului și dioxidului de carbon prin sânge. Hemoglobina fetală (HbF) și semnificația sa fiziologică.
• 139. Forme polimorfe ale hemoglobinelor umane. Hemoglobinopatii. Hipoxie anemică
• 140. Biosinteza hemului și reglarea acestuia. Tema tulburărilor de sinteză. Porfiria.
• 141. Dezintegrarea hemului. Neutralizarea bilirubinei. Tulburări ale metabolismului bilirubinei-icter: hemolitic, obstructiv, hepatocelular. Icterul nou-născuților.
• 142. Valoarea diagnostică a determinării bilirubinei și a altor pigmenți biliari în sânge și urină.
• 143. Schimbul de fier: absorbție, transport prin sânge, depunere. Tulburări ale metabolismului fierului: anemie feriprivă, hemocromatoză.
• 144. Principalele fracții proteice ale plasmei sanguine și funcțiile acestora. Valoarea definiției lor pentru diagnosticul bolilor. Enzimodiagnostic.
• 145. Sistemul de coagulare a sângelui. Stadiile formării cheagurilor de fibrină. Căile de coagulare intrinseci și extrinseci și componentele acestora.
• 146. Principii de formare și succesiune de funcționare a complexelor enzimatice ale căii procoagulante. Rolul vitaminei K în coagularea sângelui.
• 147. Principalele mecanisme ale fibrinolizei. Activatori de plasminogen ca agenți trombolitici. Anticoagulante pe bază de sânge: antitrombina III, macroglobulina, anticonvertin. Hemofilie.
• 148. Semnificația clinică a unui test de sânge biochimic.
• 149. Membrane celulare de bază și funcțiile lor. Proprietăți generale ale membranelor: fluiditate, asimetrie transversală, permeabilitate selectivă.
• 150. Compozitia lipidica a membranelor (fosfolipide, glicolipide, colesterol). Rolul lipidelor în formarea stratului dublu lipidic.
• 151. Proteine ​​membranare - integrale, de suprafață, „ancorate”. Semnificația modificărilor post-translaționale în formarea proteinelor membranare funcționale.

• Inhibare reversibilă Inhibitorii reversibili se leagă de enzimă prin legături necovalente slabe și, în anumite condiții, sunt ușor separați de enzimă. Inhibitorii reversibili sunt fie competitivi, fie necompetitivi.

  Inhibarea competitivă Inhibarea competitivă se referă la o scădere reversibilă a vitezei unei reacții enzimatice cauzată de un inhibitor care se leagă de locul activ al enzimei și previne formarea complexului enzimă-substrat. Acest tip de inhibiție se observă atunci când inhibitorul este un analog structural al substratului, rezultând o competiție între substrat și moleculele inhibitoare pentru un loc în locul activ al enzimei. În acest caz, fie substratul, fie inhibitorul interacționează cu enzima, formând complexe enzimă-substrat (ES) sau enzimă-inhibitor (EI). Când se formează complexul enzimei și inhibitorului (EI), produsul de reacție nu se formează. Pentru tipul competitiv de inhibiție sunt valabile următoarele ecuații:

  E + S ⇔ ES → E + P,

  Medicamentele ca inhibitori competitivi Multe medicamente își exercită efectul terapeutic prin mecanismul inhibiției competitive. De exemplu, bazele cuaternare de amoniu inhibă acetilcolinesteraza, care catalizează hidroliza acetilcolinei în colină și acid acetic. Când se adaugă inhibitori, activitatea acetilcolinesterazei scade, crește concentrația de acetilcolină (substrat), ceea ce este însoțit de o creștere a conducerii unui impuls nervos. Inhibitorii colinesterazei sunt utilizați în tratamentul distrofiilor musculare. Medicamente anticolinesterazice eficiente - prozerină, endrofoniu etc.

  Inhibarea necompetitivă O astfel de inhibare a unei reacții enzimatice este numită necompetitivă, în care inhibitorul interacționează cu enzima într-un alt sit decât cel activ. Inhibitorii necompetitivi nu sunt analogi structurali ai substratului. Un inhibitor necompetitiv se poate lega fie de enzimă, fie de complexul enzimă-substrat pentru a forma un complex inactiv. Atașarea unui inhibitor necompetitiv determină o modificare a conformației moleculei enzimatice în așa fel încât interacțiunea substratului cu locul activ al enzimei este întreruptă, ceea ce duce la o scădere a vitezei reacției enzimatice.

  inhibiție ireversibilă Inhibarea ireversibilă se observă în cazul formării de legături stabile covalente între molecula inhibitoare și enzimă. Cel mai adesea, centrul activ al enzimei suferă modificări, ca urmare, enzima nu poate îndeplini o funcție catalitică. Inhibitorii ireversibili includ ioni de metale grele, cum ar fi mercur (Hg 2+), argint (Ag +) și arsen (As 3+), care blochează grupările sulfhidril ale centrului activ în concentrații scăzute. În acest caz, substratul nu poate suferi o transformare chimică. În prezența reactivatorilor, funcția enzimatică este restabilită. În concentrații mari, ionii de metale grele provoacă denaturarea moleculei proteice a enzimei, adică. duce la inactivarea completă a enzimei.

  Inhibitori de enzime ireversibili ca medicamente. Un exemplu de medicament a cărui acțiune se bazează pe inhibarea ireversibilă a enzimelor este medicamentul larg utilizat aspirina. Medicamentul antiinflamator nesteroidian aspirina oferă un efect farmacologic prin inhibarea enzimei ciclooxigenază, care catalizează formarea de prostaglandine din acidul arahidonic. Ca rezultat al unei reacții chimice, reziduul de acetil al aspirinei este atașat la gruparea NH2 terminală liberă a uneia dintre subunitățile ciclooxigenazei. Acest lucru determină o scădere a formării produselor de reacție a prostaglandinelor, care au o gamă largă de funcții biologice, inclusiv mediatori ai inflamației.

  24. Reglarea acțiunii enzimelor: inhibitori și activatori alosterici. Centre catalitice și de reglementare. Structura cuaternară a enzimelor alosterice și modificările cooperante în conformația protomerilor enzimatici.

  Reglarea alosterică . În multe reacții strict biosintetice, principalul tip de reglare a vitezei unui proces enzimatic în mai multe etape este inhibarea feedback-ului. Aceasta înseamnă că produsul final al lanțului biosintetic inhibă activitatea enzimei care catalizează prima etapă a sintezei, care este cheia acestui lanț de reacție. Deoarece produsul final este structural diferit de substrat, se leagă de centrul alosteric (necatalitic) al moleculei de enzimă, provocând inhibarea întregului lanț de reacție sintetică.

  Să presupunem că un proces de biosinteză în mai multe etape este efectuat în celule, fiecare etapă fiind catalizată de propria sa enzimă:

  Viteza unei astfel de secvențe totale de reacții este determinată în mare măsură de concentrația produsului final P, a cărui acumulare peste un nivel acceptabil are un efect inhibitor puternic asupra primei etape a procesului și, în consecință, asupra enzimei E1.

  Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că atât activatorii, cât și inhibitorii pot fi modulatori ai enzimelor alosterice. Se dovedește adesea că substratul însuși are un efect activator.Enzimele pentru care atât substratul cât și modulatorul sunt reprezentate prin structuri identice se numesc homotrope, spre deosebire de enzimele heterotrope, pentru care modulatorul are o structură diferită de substrat. Transformarea reciprocă a enzimelor alosterice active și inactive într-o formă simplificată, precum și modificări conformaționale observate atunci când substratul și efectorii sunt atașați. Atașarea unui efector negativ la centrul alosteric provoacă modificări semnificative în configurația centrului activ al moleculei de enzimă, în urma cărora enzima își pierde afinitatea pentru substratul său (formarea unui complex inactiv).

  Interacțiunile alosterice se manifestă în natura curbelor de dependență a vitezei de reacție inițiale de concentrația substratului sau efectorului, în special, în forma S a acestor curbe (abatere de la curba hiperbolică Michaelis-Menten). Dependența în formă de S a lui v de [S] în prezența unui modulator se datorează efectului de cooperare. Aceasta înseamnă că legarea unei molecule a substratului facilitează legarea celei de-a doua molecule în situsul activ, crescând astfel viteza reacției. În plus, enzimele reglatoare alosterice sunt caracterizate printr-o dependență neliniară a vitezei de reacție de concentrația substratului.

  "

1. Sub termen "inhibitie activitatea enzimatică" înțelege reducerea specifică a activității catalitice cauzată de anumite substanțe chimice - inhibitori.

Inhibitorii sunt de mare interes pentru elucidarea mecanismelor de cataliză enzimatică, ajutând la stabilirea rolului reacțiilor enzimatice individuale în căile metabolice ale organismului. Acțiunea multor medicamente și otrăvuri se bazează pe principiul inhibării activității enzimatice.

2. Inhibitorii sunt capabili să se lege de enzime cu diferite grade de putere. Pe baza acestui lucru, distingeți reversibilși inhibitie ireversibila. Inhibitori reversibile se leagă de enzimă prin legături necovalente slabe și, în anumite condiții, sunt ușor separate de enzimă:

E+I↔ E.I.

inhibitie ireversibila observat în cazul formării de legături covalente stabile între molecula inhibitor și enzimă:

E+I→ E-I.

3. În funcție de mecanismul de acțiune, inhibitorii reversibili se împart în competitivși necompetitiv.

Inhibarea competitivă determină o scădere reversibilă a vitezei reacției enzimatice ca urmare a legării inhibitorului la locul activ al enzimei, ceea ce împiedică formarea complexului enzimă-substrat. Acest tip de inhibiție apare atunci când inhibitorul este analog structural al substratului; ca urmare, există competiție între moleculele de substrat și inhibitor pentru legarea la locul activ al enzimei. În acest caz, fie substratul, fie inhibitorul interacționează cu enzima, formând complexe enzimă-substrat (ES) sau enzimă-inhibitor (EI). Când se formează complexul enzimei și inhibitorului (EI), produsul de reacție nu se formează (fig. 2.19).

Orez. 2.19. Schema de inhibare competitivă a activității enzimatice

Pentru tipul competitiv de inhibiție sunt valabile următoarele ecuații:

E+S↔ES→E+P; E+I↔ EI.

Trăsătură distinctivă inhibiția competitivă este posibilitatea slăbirii acesteia odată cu creșterea concentrației de substrat, deoarece un inhibitor reversibil nu modifică structura enzimei. Prin urmare, la concentrații mari de substrat, viteza de reacție nu diferă de cea în absența unui inhibitor; inhibitorul competitiv nu modifică V max ci crește K m .

Un exemplu clasic de inhibiție competitivă este inhibarea reacției succinat dehidrogenazei de către acidul malonic (Fig. 2.20). Malonatul este un analog structural al succinatului (prezența a două grupări carboxil) și poate interacționa, de asemenea, cu situsul activ al succinat dehidrogenazei. Cu toate acestea, transferul a doi atomi de hidrogen la gruparea protetică FAD din acidul malonic nu este posibil și, prin urmare, viteza de reacție este redusă.

Orez. 2.20. Exemplu de inhibare competitivă a succinat dehidrogenazei de către acidul malonic:

A - succinatul se leagă de situsul activ al enzimei succinat dehidrogenază prin legături ionice; B - în timpul reacției enzimatice, doi atomi de hidrogen sunt scindați din succinat cu adăugarea lor la coenzima FAD. Ca rezultat, se formează fumarat, care este îndepărtat din locul activ al succinat dehidrogenazei; B - malonatul este un analog structural al succinatului, se leagă și la locul activ al succinat dehidrogenazei, dar reactie chimica nu merge

4. Multe medicamente își exercită efectul terapeutic prin mecanismul inhibiției competitive. De exemplu, reacția de hidroliză a acetilcolinei la colină și acid acetic este catalizată de enzima acetilcolinesteraza (AChE) (Fig. 2.21) și poate fi inhibată în prezența inhibitorilor competitivi ai acestei enzime (de exemplu, prozerină, endrofoniu etc.) (Fig. 2.22). Când se adaugă astfel de inhibitori, activitatea acetilcolinesterazei scade, crește concentrația de acetilcolină (substrat), ceea ce este însoțit de o creștere a conducerii unui impuls nervos. Inhibitorii competitivi ai acetilcolinei esterază sunt utilizați în tratamentul distrofiilor musculare, precum și pentru tratamentul tulburărilor motorii după traumatisme, paralizii și poliomielite.

Orez. 2.21. Reacția de hidroliză a acetilcolinei sub acțiunea AChE

Orez. 2.22. Legarea în situsul activ AChE al inhibitorilor competitivi

A - adăugarea unui substrat (acetilcolină) la locul activ al enzimei.

Săgeata indică locul hidrolizei acetilcolinei; B - atașarea unui inhibitor competitiv al proserinei la centrul activ al enzimei. Reacția nu merge; B - atașarea unui inhibitor competitiv al endrofoniului la locul activ al enzimei. Atașarea inhibitorilor la locul activ al AChE previne atașarea acetilcolinei

Un alt exemplu de medicamente al căror mecanism de acțiune se bazează pe inhibarea competitivă a enzimei este utilizarea inhibitorilor peptidici ai enzimei proteolitice tripsina în bolile pancreasului (pancreatită acută, necroză), cum ar fi aprotinină, trasilol, contrical. Aceste medicamente inhibă tripsina, care este eliberată în țesuturile și sângele din jur și, prin urmare, previn evenimentele autolitice nedorite în bolile pancreatice.

5. În unele cazuri, inhibitorii competitivi, care interacționează cu situsul activ al enzimei, pot fi utilizați de către aceștia ca pseudosubstrate(antimetaboliți), ceea ce duce la sinteza unui produs cu o structură neregulată. Substanțele rezultate nu au structura „necesară” și, prin urmare, nu au activitate funcțională. Aceste medicamente includ sulfatice.

6. Necompetitiv reversibilă este inhibarea unei reacții enzimatice, în care inhibitorul interacționează cu enzima într-un alt loc decât cel activ. Inhibitorii necompetitivi nu sunt analogi structurali ai substratului; atașarea unui inhibitor necompetitiv la o enzimă modifică conformația locului activ și reduce viteza reacției enzimatice, i.e. reduce activitatea enzimatică. Un exemplu de inhibitor necompetitiv poate fi acțiunea ionilor de metale grele, care interacționează cu grupările funcționale ale moleculei de enzimă, prevenind cataliza.

7. Inhibitori ireversibili reduce activitatea enzimatică ca urmare a formării de legături covalente cu molecula de enzimă. Cel mai adesea, locul activ al enzimei suferă modificări. Drept urmare, enzima nu își poate îndeplini funcția catalitică.

Utilizarea inhibitorilor ireversibili prezintă un interes mai mare pentru elucidarea mecanismului de acțiune a enzimelor. Informații importante despre structura centrului activ al enzimei sunt furnizate de compușii care blochează anumite grupuri ale centrului activ. Se numesc astfel de inhibitori specific. Inhibitorii specifici includ diizopropilfluorofosfat (DFF). DPP formează o legătură covalentă cu grupa OH a serinei, care este conținută în centrul activ al enzimei și este direct implicată în cataliză, prin urmare DPP este clasificată ca un inhibitor specific ireversibil al enzimelor „serine” (Fig. 2.23). DPP este utilizat pentru a studia structura locului activ al enzimelor în enzimologie.

Spre deosebire de inhibitorii specifici nespecific se formează inhibitori legaturi covalente cu anumite grupe de enzime situate nu numai în centrul activ, ci și în orice parte a moleculei enzimatice. De exemplu, acetatul de iod (Fig. 2.24) interacționează cu orice grupare SH a proteinei. Această interacțiune modifică conformația moleculei de enzimă și, în consecință, conformația centrului activ și reduce activitatea catalitică.

Orez. 2.23. Inhibarea specifică a activității chimotripsinei de către DPP

Orez. 2.24. Inhibarea nespecifică a activității enzimelor de către acetat de iod.

Inhibarea nespecifică apare datorită modificării covalente a grupărilor cisteinei SH de către moleculele de acetat de iod

8. Un exemplu de medicament a cărui acțiune este asociată cu inhibarea ireversibilă a enzimelor este o aspirina utilizată pe scară largă. Acțiunea acestui medicament antiinflamator nesteroidian se bazează pe inhibarea enzimei ciclooxigenază, care catalizează formarea de prostaglandine din acidul arahidonic. Ca rezultat, reziduul acetil al aspirinei este atașat grupului OH terminal liber al serinei uneia dintre subunitățile ciclooxigenazei (Fig. 2.25). Aceasta blochează formarea prostaglandinelor (vezi modulul 8), care au o gamă largă de funcții biologice, inclusiv mediatori ai inflamației. Prin urmare, aspirina este clasificată ca un medicament antiinflamator. Moleculele de enzime inhibate sunt distruse, sinteza prostaglandinelor este restabilită numai după sinteza de noi molecule de enzime.

Orez. 2.25. Mecanismul de inactivare a ciclooxigenazei de către un inhibitor ireversibil - aspirina