Ферменты Лекция План лекции 1 Ферменты

Ферменты Лекция

План лекции 1. Ферменты – биологические катализаторы. Отличительные признаки ферментативного и химического катализа. Специфичность 2. Природа катализа, теории ферментативного катализа 3. Классификация и номенклатура ферментов 4. Строение ферментов (активный и аллостерический центры) 5. Коферменты и кофакторы. Роль витаминов 6. Кинетика ферментативных реакций 7. Ингибирование ферментативных реакций 8. Регуляция активности ферментов 9. Принципы энзимодиагностики 10. Применение ферментов в медицине

Использование ферментов человеком • Человек с незапамятных времен использовал ферменты: • Дубление кожи • Сыроварение • Хлебопечение • Молочнокислые продукты • Люди научились контролировать процесс брожения: в Древнем Египте при строительстве пирамиды Хеопса рабочих кормили дрожжевым хлебом и пивом.

Значение брожения для приготовления и сохранения пищи • • • Обогащение пищи разнообразием вкусов, ароматов и текстуры Сохранение пищи с помощью молочной кислоты, алкоголя, уксусной кислоты и щелочного брожения Биологическое обогащение пищи аминокислотами, жирными кислотами и витаминами Детоксификация пищи в процессе брожения Уменьшение времени и затрат на приготовление пищи

ХVII век Жан Баптист ван Гельмонт (Jan Baptista van Helmont, 12 января 1580 -30 декабря 1644)) голландский химик, физиолог, врач и теософ-мистик близко подошёл к современному пониманию роли ферментов при пищеварении.

XIX век • Термины фермент и энзим отражали различные точки зрения. • «организованными ферментами» (от латинского fermentum — закваска)» Луи Пастер называл живые микроорганизмы • «неорганизованными ферментами» (от греческого ἐν- в- и ζύμη – дрожжи, закваска) называли секретируемых клетками сок

Луи Пастер (12 декабря 1822 – 28 сентября 1895) Во второй половине XIX века брожение было подробно изучено Луи Пастером. Пастер доказал, что брожение – не чисто химический процесс и происходит только в присутствии живых клеток микроорганизмов.

Эдуард Бухнер (20 мая 1860 -13 августа 1917 • Через два года после смерти Л. Пастера в 1897 г. Э. Бухнер опубликовал работу «Спиртовое брожение без дрожжевых клеток» , в которой экспериментально показал, что бесклеточный дрожжевой сок осуществляет спиртовое брожение так же, как и неразрушенные дрожжевые клетки. В 1907 за эту работу он был удостоен Нобелевской премии.

ХХ век • Впервые высокоочищенный кристаллический фермент (уреазу) выделил в 1926 году Джеймс Бетчеллер Самнер (James Batcheller Sumner) (19 ноября 1887 – 12 августа 1955) - американский биохимик. • В 1930 г. Джон Нортроп получил кристаллический пепсин • В 1931 г. Нортроп и Кунитц получили кристаллический трипсин • В течение последующих 10 лет было выделено еще несколько ферментов, и белковая природа ферментов была окончательно доказана • В 1969 г. В лаборатории Б. Меррифилда был синтезирован первый фермент – рибонуклеаза, состоящая из 124 аминокислот. Искусственно синтезированный фермент не отличался от природной нуклеазы по химическим, каталитическим и иммунологическим тестам

Рибозимы • Каталитическую активность РНК в 1980 -х годах впервые обнаружил Томас Роберт Чек (Thomas Robert Cech; 8 декабря 1947 г) - американский молекулярный биолог. • Удостоен Нобелевской премии (совместно с Сидни Олтменом) ( «for discovery of catalytic properties of RNA» ) в 1989 г.

Определение • Катализаторы – это вещества, которые влияют на скорость химической реакции, но сами при этом не расходуются. • Ферменты, или энзимы, - это биологические катализаторы, образующиеся и функционирующие во всех живых организмах. • По своему химическому строению почти все ферменты являются белками. • Каталитически активные рибонуклеиновые кислоты называются рибозимами

Общие свойства ферментов и небиологических катализаторов 1) не входят в состав конечных продуктов реакции и не тратятся в процессе катализа, выходят из реакции в неизменном виде. 2) ускоряют реакции, не противоречащие законам термодинамики. 3) не смещают положение равновесия, а лишь ускоряют его достижение.

Отличительные признаки ферментативного катализа: 1) Скорость ферментативного катализа выше, чем небиологического. 2) Ферменты обладают узкой избирательностью – специфичностью, действия на субстраты. 3) Ферментативные процессы не дают побочных реакций, для них характерен 100% выход продукта. 4) Ферменты катализируют реакции в мягких условиях: при обычном давлении, небольшой температуре и значениях р. Н, близких к нейтральным. 5) Активность ферментов регулируется – они могут изменять свою скорость под воздействием ряда факторов, обеспечивая скоординированность всех метаболических процессов во времени.

Специфичность действия • Под субстратной специфичностью понимают способность фермента взаимодействовать с одним или несколькими определенными субстратами Различают: • абсолютную специфичность (глюкокиназа) • относительную (или групповую) специфичность (пепсин) • cтереохимическую специфичность: например, глюкозооксидаза окисляет только β -D-глюкозу

• Процесс катализа можно представить следующим уравнением: E + S ⇆ [ES] → [EР] → E + P Стадии ферментативной реакции: 1. Сближение фермента и субстрата: E +S Стабилизация переходного состояния: [ES] 2. 3. Каталитическая реакция – превращение субстрата в продукт реакции – [EР] → E + P

Стабилизация катализатором переходного (самого нестабильного по ходу реакции) состояния

Энергетический механизм ферментативной и неферментативной реакции • Катализ приводит к ускорению достижения равновесия за счет снижения энергии активации (Еа), часто ступенчато.

Природа катализа • В реакцию вступают молекулы, преодолевшие энергетический барьер и обладающие энергией активации Еа • В переходном состоянии [ES] происходит перераспределение химических связей и образование продуктов реакции. • Природа ферментативного катализа состоит в том, что ферменты с термодинамической точки зрения ускоряют химические реакции за счет снижения энергии активации. • Энергия активации – это та минимальная энергия, которая необходима для того, чтобы произошла химическая реакция, т. е. энергетический барьер преодолевают молекулы, обладающие энергией активации

Теории ферментативного катализа • Образование фермент-субстратного комплекса согласно теории Э. Фишера «ключ-замок» . • Изменения структуры активного центра фермента, вызванныесубстратом, согласно модели «индуцированного . соответствия» Д. Кошланда Доказано рентгеноструктурным анализом, ЭПР и ЯМР

Индуцированное соответствие при функционировании гексокиназы (подтвеождение гипотезы Д. Кошланда)

Классы ферментов 1. 2. 3. 4. 5. 6. Оксидоредуктазы Трансферазы Гидролазы Лиазы Изомеразы Лигазы

Название ферментов • В соответствии с классификацией ферментов каждый фермент получил систематической название: • название субстратов (через двоеточие), название типа химического превращения и окончания -аза). Например, лактатдегидрогеназа будет иметь систематическое название «L-лактат: NAD+ оксидоредуктаза» • На практике используют рабочие названия ферментов, которые состоят из названия субстрата, типа реакции и окончания «-аза» . Например: ЛАКТАТ + ДЕГИДРОГЕНизация + АЗА = ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗА. • Некоторые ферменты сохранили исторически сложившиеся тривиальные названия, например УРЕАЗА, ПЕПСИН

Оксидоредуктазы катализируют реакции окислениявосстановления: Лактатдегидрогеназа (LDH, EC 1. 1. 1. 27) катализирует превращение молочной кислоты (лактат) в пировиноградную (пируват) и наоборот: СН 3 СН(ОН)СООН + NAD+ ↔ CH 3 COCООH + NADH + H+

Трансферазы Катализируют реакции переноса групп с одной молекулы на другую Холинацетилтрансфераза, ЕС 2. 3. 1. 6, (систематическое название ацетил-Ко. А: холин О-ацетилтрансфераза) СH 3 CO-S-Ko. A + HO-СН 2 -N+(CН 3)3 → Ко. А-SH + СН 3 СОO-СН 2 -N+(CН 3)3

Гидролазы (фосфатазы, эстеразы, фосфолипазы) Катализируют реакции разрыва связей с присоединением воды Дипептидаза расщепляет дипептид на две аминокислоты при участии воды: H 2 N-CH(R)-CO-NH-CH(R')-COOH + H 2 O→H 2 N-CH(R)-COOH + NH 2 -CH(R')-COOH

ЛИАЗЫ (альдолазы, гидратазыдегидратазы, синтазы, декарбоксилазы) Катализируют реакции разрыва связей в субстрате без присоединения воды или окисления): Пируватдекарбоксилаза (ЕС 4. 1. 1. 1, 2 кетокислоты карбокси-лиаза): CH 3 COCООH → CH 3 COH + СО 2

ИЗОМЕРАЗЫ (рацемазы, эпимеразы, мутазы) Катализируют реакции, связанные с изменением строения внутри одной молекулы Глюкозо-6 -фосфат-изомераза (ЕС 5. 3. 1. 9, Dглюкозо-6 -фосфат кето-изомераза) :

Лигазы Катализируют реакции присоединения с образованием ковалентной связи. Аспартат -синтетаза (ЕС 6. 3. 1. 1, L-аспартат: аммиак-лигаза синтезирует аспарагин из аспарагиновой кислоты и аммиака:

Номенклатура ферментов • По классификации ферментов (КФ- русскоязычная, ЕС-англоязычная) каждый фермент (энзим) имеет свой определенный код, состоящий из четырех цифр, разделенных точками. Первая цифра обозначает класс фермента, вторая – подкласс, третья – подподкласс, четвертая означает номер фермента.

Подклассы ферментов Внутри каждого класса происходит разделение на подклассы: • EC 1. 1 Действующие на CH-OH группы донора • EC 1. 2 Действующие на альдегидные или оксо- группы донора • EC 1. 3 Действующие на CH-СH группы донора • EC 1. 4 Действующие на CH-NH 2 группы донора • EC 1. 5 Действующие на CH-NH группы донора Фермент Лактатдегидрогеназа (LDH, EC 1. 1. 1. 27) – это оксидоредуктаза окисляет гидроксильную группу в молекуле лактата, поэтому относится к 1 подклассу: СН 3 СН(ОН)СООН + NAD+ → CH 3 COCООH + NADH + H+

Подподклассы ферментов Внутри каждого подкласса происходит разделение на подподклассы: • • • EC 1. 1. 1 Акцептор NAD или NADP EC 1. 1. 2 Акцептор- цитохром EC 1. 1. 3 Акцептор- кислород EC 1. 1. 4 Акцептор- сульфид EC 1. 1. 5 Акцептор- хинон или подобная группировка Коферментом Лактатдегидрогеназы (LDH, EC 1. 1. 1. 27) является НАД, поэтому этот фермент относится к 1 подподклассу: СН 3 СН(ОН)СООН + NAD+ → CH 3 COCООH + NADH + H+

Четвертая цифра – номер фермента • • • Последнее число – номер конкретного фермента: EC 1. 1 alcohol dehydrogenase EC 1. 1. 1. 2 alcohol dehydrogenase (NADP+) EC 1. 1. 1. 3 homoserine dehydrogenase EC 1. 1. 1. 4 (R, R)-butanediol dehydrogenase. . . и т. д. У Лактатдегидрогеназы (LDH, EC 1. 1. 1. 27) 27 порядковый номер в ряду ферментов 1 подподкласса СН 3 СН(ОН)СООН + NAD+ → CH 3 COCООH + NADH + H+

Строение ферментов • По своему химическому строению почти все ферменты являются белками • Активный центр располагается в углублении (в нише) третичной конформации поверхности фермента • Рис. Субстрат-связывающий карман в сериновых протеазах.

Активный центр • Активный центр фермента – это уникальная комбинация аминокислот, благодаря которой осуществляется его каталитическое действие. В активном центре выделяют 2 домена: «контактный» , в котором происходит связывание и ориентация субстрата, и «каталитический» , в котором происходит химическое превращение субстрата • Эти 2 домена могут перекрываться • У простых белков-ферментов активный центр образован радикалами аминокислот • У сложных белков-ферментов в активном центре находятся коферменты или кофакторы

• Контактная ( «якорная) площадка обеспечивает специфическое сродство к субстрату и формирование его комплекса с ферментом. • В Каталитическом домене происходит химическое превращение субстрата • Молекула субстрата также содержит функционально различные участки, подвергающиеся атаке со стороны фермента.

• В образовании фермент-субстратных комплексов участвуют водородные, электростатические (ионные) и гидрофобные взаимодействия, а также координационные связи • Информация о природе связей между субстратом и связывающим участком активного центра фермента может быть получена методами ЭПР и ЯМР, а также методами УФ- и ИК-спектроскопии

Гидрофобные и ионные взаимодействия Активный центр в сериновых протеазах. В каталитическом домене активного центра выделены Ser 195 (оранжевый), His 57 (синий) и Asp 102 (малиновый), в субстратсвязывающем домене зеленым изображены NH-группы, образующие оксианионовую дыру, голубым — неспецифическая субстратсвязывающая площадка, и желтым - группы, выстилающие специфический субстрат- связывающий карман. водородные взаимодействия

• Аллостерический центр ( «Аллос» – другой, «Steros» - пространственный), расположенный вдали от активного центра, специальный регуляторный центр фермента, с которым связываются низкомолекулярные вещества – эффекторы, молекулы которых отличаются по структуре от субстратов. • Положительный эффектор ускоряет реакцию • Отрицательный эффектор замедляет реакцию • Ферменты, имеющие аллостерический центр, получили название аллостерических ферментов.

Конформационные перестройки аллостерических ферментов • Аллостерические взаимодействия играют важнейшую роль в контролировании и интегрировании биохимических реакций. • Менее активная конформация называется Тcостояние (от английского tense – напряженное), а более активная – R-состояние (от английского relaxed – расслабленное).

Строение сложных белков-ферментов • Если молекула фермента состоит из белковой части (полипептидная нить) и небелковой части, то это сложные ферменты. • Белковая часть фермента, называется апоферментом • Небелковая часть сложного фермента, называется КОФЕРМЕНТОМ или кофактором • Если КОФЕРМЕНТ прочно связан с апоферментом, его называют ПРОСТЕТИЧЕСКОЙ ГРУППОй • Природный комплекс апофермента с кофактором составляет ХОЛОФЕРМЕНТ, т. е. функционально действенный энзим. Соединение в ХОЛОФЕРМЕНТ осуществляется любыми типами связей, кроме ковалентных. • Апофермент синтезируется в организме • Большинство коферментов – это производные витаминов или содержат витамин в качестве компонента

Структура цитохрома Р 450 Активный центр простетическая группа Апофермент

• Кофермент – термостабильное низкомолекулярное соединение, небелковая часть сложных белков-ферментов, без которых фермент не активен • Кофакторы - ионы некоторых металлов (Mg, Zn, Fe, Сu, Со, Mo и др. ), прочно связанные с активным центром • Роль кофакторов – улучшение образования [ES] -комплекса, ориентация субстрата, стабилизация как субстрата, так и активного центра фермента

Функции коферментов 1. Участие в акте катализа 2. Осуществление связи между ферментом и субстратом 3. Стабилизация апофермента • Апофермент усиливает каталитическую активность небелковой части (КФ и ПГ). Например, NAD+ является КФ многих дегидрогеназ, отличие - в апоферментной части.

Химическая природа коферментов К коферментам относят следующие соединения: 1. Производные витаминов 2. Гемы, являющиеся простетической группой цитохромов, каталазы, пероксидазы 3. Нуклеотиды – доноры и акцепторы остатка Н 3 РО 4 4. Убихинон, или ко. Q 5. ФАФС – фосфоаденозилфосфосульфат донор сульфата 6. SAM – S-аденозилметионин донор метильной группы 7. Глутатион

Витамины – предшественники коферментов Витамин кофермент Фермент и функция кофермента Никотиновая кислота NAD+, NADF+ витамин РР Оксидоредуктазы Рибофлавин - витамин FAD, FMN В 2 Оксидоредуктазы Пантотеновая кислота Кофермент А (Коэнзим А) Активация и перенос ацильных групп Биотин Карбоксилазы Перенос СОО-групп Пиридоксин - витамин Вб Пиридоксаль. Фосфат Трансаминазы Перенос аминогрупп Фолиевая кислота Тетрагидрофолиевая кислота Перенос одноуглеродных Фрагментов Перенос Н+ (ē)

Функция кофермента (по А. Кантарову и Б. Шепартцу).

Изоферменты • Изоферменты(изоэнзимы, изозимы) разные структурные формы ферментов, обладающие каталитической активностью одного типа; встречаются у организмов одного вида (или в одной ткани). И. катализируют одну и ту же реакцию, но различаются аминокислотным составом, некоторыми физическими, иммунологическими и каталитическими • Лактатдегидрогеназа имеет 5 изоформ; каждая форма (тетрамер) построена из 4 белковых субъединиц двух типов.

Основы кинетики ферментативных реакций • Кинетика ферментативных реакций – раздел энзимологии, который изучает зависимость скорости реакции от химической природы реагирующих веществ и от факторов окружающей среды • Скорость ферментативной реакции определяется изменением количества молекул субстрата или продукта за единицу времени • Кинетика ферментативных реакций определяется образованием ферментсубстратного комплекса: E + S ⇆ [ES] → E + P

Единицы каталитической активности фермента Каталитическая активность ферментов выражается в каталах и международных единицах (МЕ): • 1 кат – это количество фермента, которое превращает 1 моль субстрата за 1 сек • МЕ фермента – это количество фермента, которое превращает 1 мкмоль субстрата за 1 мин 1 кат = 6 ∙ 107 МЕ или 1 МЕ = 16, 67 нкат • Удельная активность фермента – это количество единиц активности фермента в образце ткани, деленное на массу белка в этой ткани

• Полный математический анализ ферментативной реакции приводит к сложным уравнениям, не пригодным для практического применения. • Наиболее удобной оказалась модель ферментативной реакции первого порядка (один субстрат), разработанная в 1913 году немецким химиком Леонором Михаэлисом (1875 -1949) и канадским патологом Мо Ментеном (1879 -1960)

• Ферментативный процесс можно выразить следующим уравнением: где k 1 – константа скорости образования [ES] k-1 – константа скорости обратной реакции k 2 – константа скорости образования продукта реакции • Соотношение констант скоростей называют константой Михаэлиса Кm: km = (k-1 + k 2)/k 1 Скорость реакции пропорциональна концентрации [ES] • А скорость образования [ES] зависит от концентрации [S] и концентрации [Е] • Наибольшая скорость реакции наблюдается, когда все молекулы фермента находятся в комплексе с субстратом

Уравнение Михаэлиса- Ментен • Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата выражается следующим уравнением (математическое выведение этой формулы можно найти в пособиях по ферментативной кинетике) V = Vmax • [S]/(Km+[S]) В этом уравнении Vmax и Km не зависят от концентрации субстрата и характеризуют свойства фермента – они являются кинетическими характеристиками эффективности фермента Vmax – дает характеристику каталитической активности фермента, имеет размерность моль/л и определяет максимальную возможность образования продукта при данной концентрации фермента в условиях избытка субстрата Km – характеризует сродство данного фермента к данному субстрату и является постоянной величиной. Константа Михаэлиса измеряется в моль/л и бывает от 10 -2 до 10 -7, чем меньше Кm, тем активнее фермент.

График уравнения Михаэлиса-Ментен График зависимости начальной скорости от концетрации субстрата для аллостерических ферментов имеет сигмоидный характер

Определение Vmax и Km • При [S] < < km V = Vmax • [S]/km = k • [S], т. е. при очень низких [S] скорость прямо пропорциональна концентрации субстрата • При [S] = km V = Vmax • [S]/( • [S]+[S]) = Vmax/2, т. е. km равна концентрации субстрата при половине максимальной скорости • При [S] > > km V = Vmax • [S]/(Km+[S]) = Vmax • [S]/[S] = Vmax, т. е. при очень высоких [S] скорость является максимальной и не зависит от [S]

• Определение Vmax затруднительно по асимптоте. • Для устранения этого неудобства ЛАЙНУИВЕР и БЭРК приравняли обратные зависимости левой и правой частей уравнения . • Это уравнение прямой линии: у = ах + b • Графическое выражение для скорости реакции в координатах Лайнуивера-Бэрка имеет вид прямой линии, отсекающей на оси Х значение -1/Km, а на оси Y- значение 1/V max:

Термолабильность ферментов • Температурный коэффициент Q 10 показывает во сколько раз ускоряется скорость реакции при повышении температуры на 100 С • При 1000 С почти все ферменты утрачивают свою активность (исключение составляют, очевидно, только один фермент мышечной ткани - миокиназа, которая выдерживает нагревание до 1000 С), так как происходит денатурация белка • При низких температурах (00 С и ниже) ферменты, как правило, не разрушаются, хотя активность их падает почти до нуля (снижается кинетическая энергия - ЕА). • На термолабильность ферментов определенное влияние оказывают концентрация субстрата, р. Н среды и другие факторы.

Кислотность среды особенно важна для аминокислот активного центра: наличие или отсутствие зарядов, т. е. степень ионизации, влияет на образование ферментсубстратного комплекса, на способность фермента к связыванию субстрата.

Зависимость активности ферментов от р. Н среды • р. Н-оптимум действия ферментов лежит в пределах физиологических значений. Исключение составляет пепсин, р. Н-оптимум которого равен 2. 0. • Влияние изменений р. Н среды на молекулы фермента заключается в воздействии на состояние и степень ионизации кислотных и основных групп (СООН-группы дикарбоновых аминокислот, SH-группы цистеина, имидазольного азота гистидина и др. ). • При разных значениях р. Н среды активный центр может находиться в частично ионизированной или в неионизированной форме, что сказывается на третичной структуре белка и соответственно формировании активного фермент-субстратного комплекса. -СООН АСП или ГЛУ при р. Н<7 будет нейтральной, а при р. Н>7 имеет «-» заряд -NH 2 АРГ, ГИС, ЛИЗ при р. Н<7 будет имеет «+» заряд, а при р. Н>7 будет нейтральной • Кроме того, имеет значение и состояние ионизации субстратов и кофакторов.

Ингибирование Необратимое Обратимое Конкурентное Неконкурентное

Необратимое ингибирование • Ферменты являются белками, поэтому любые агенты, вызывающие денатурацию белка (кислоты, щелочи, соли тяжелыхи металлов, нагревание), приводят к необратимой инактивации фермента. • Необратимое ингибирование неспецифично, оно не связано с механизмами действия ферментов • С необратимым ингибированием связано действие многих токсинов и ядов на организм.

Обратимое ингибирование • Специфические ингибиторы вызывают обратимое ингибирование и поддаются количественному изучению на основе уравнения Михаэлиса-Ментен. • Обратимое ингибирование в свою очередь разделяют на конкурентное и неконкурентное в зависимости от того, удается или не удается преодолеть торможение ферментативной реакции путем увеличения концентрации субстрата.

Конкурентное ингибирование • При конкурентном ингибировании ингибитор и субстрат конкурируют между собой за место в активном центре, стремясь вытеснить один другого из ферментсубстратного комплекса. • Действие конкурентного ингибитора снимается высокими концентрациями субстрата, при этом Vmax не изменяется, а Кm, увеличивается

Графики зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата в присутствии конкурентного ингибитора Vmax не изменяется, а Кm, увеличивается

Лекарственные препараты как конкурентные ингибиторы • Прозерин и эндрофоний – ингибиторы холинэстеразы используют при лечении мышечной дистрофии (нейромедиатор ацетилхолин вызывает деполяризацию мембраны) • Сульфаниламиды – аналоги пара-аминобензойной кислоты являются антиметаболитами

Неконкурентное ингибирование • Неконкурентное ингибирование вызывается веществами, не имеющими структурного сходства с субстратами и часто связывающимися не с активным центром, а в другом месте молекулы фермента • Степень торможения определяется продолжительностью действия ингибитора на фермент. • Неконкурентное ингибирование может быть обратимым и необратимым, поскольку отсутствует конкуренция между субстратом и ингибитором за активный центр. • Примером необратимого ингибирования является действие йодацетата, диэтил-n-нитрофенилфосфата и солей синильной кислоты. Это действие заключается в связывании и выключении функциональных групп или ионов металлов в молекуле фермента

Графики зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата в присутствии конкурентного ингибитора Vmax уменьшается, а Кm не изменяется

Лекарственные препараты как неконкурентные ингибиторы • Аспирин ингибирует циклооксигеназу

Регуляция активности ферментов • Ковалентная модификация – частичный протеолиз: зимогены - пепсиноген • Нековалентная модификация: фосфорилированиедефосфорилирование – гликогенфосфорилаза (фосфорилированная форма активная, дефосфорилированная – неактивная • Ингибирование – регуляция по принципу обратной связи: конечный продукт ингибирует ключевой фермент: холестерин – ГМГКо. А-редуктазу • Репрессия или индукция генов (изменение биосинтеза ферментов): тироксин взаимодействует с гормончувствительным участком ДНК • Компартментализация: ЖК синтезируются в цитоплазме, окисляются в митохондриях (ЦПЭ) • Аллостерическая регуляция

Принципы энзимодиагностики • Концентрация внутриклеточных (тканевых) ферментов в крови увеличивается при поврежден клеток: АСТ, АЛТ – гепатит; КФК, АСТ, ЛДГ – инфаркт миокарда • Количество высвобождаемых ферментов достаточно для его обнаружения: АСТ в норме 2 -25 МЕ, при гепатитах – 150 -1000 МЕ • Активность высвобождаемых ферментов стабильна • Органоспецифичность: ЩФ Регана при раке легких

Применение ферментных препаратов в медицине • При заболеваниях ЖКТ: мезим-форте, фестал, энзистал, панкреатин • При иммунодефицитах: вобэнзим • Протеолитические ферменты: трипсин, химотрипсин • При тромбозах: урокиназа, стрептолиаза • Для рассасывания рубцов ( при ожогах): лидаза (гиалуронидаза)

Будущее энзимологии связано с развитием медицинской и инженерной энзимологии. Направления медицинской энзимологии: • Энзимопатология • Энзимодиагностика • Энзимотерапия Направления инженерной энзимологии: • Создание синзимов – синтетических энзимов, обладающих всеми свойствами ферментов, но лишенных побочных антигенных свойств • создание «гибридных» катализаторов, сочетающих свойства ферментов, антител и рецепторов. • создание биотехнологических реакторов, содержащих иммобилизованные ферменты или полиферментные комплексы, обеспечивающие производство ценных материалов для народного хозяйства и медицины