Azokat az enzimeket, amelyek ugyanazt a kémiai reakciót katalizálják, de a fehérje elsődleges szerkezetében különböznek, izoenzimeknek vagy izoenzimeknek nevezzük. Alapvetően azonos mechanizmussal azonos típusú reakciókat katalizálnak, de különböznek egymástól kinetikai paramétereikben, aktiválási körülményeikben, valamint az apoenzim és a koenzim kapcsolatának jellemzőiben. Az izoenzimek megjelenési jellege változatos, de leggyakrabban az ezeket az izoenzimeket kódoló gének szerkezeti különbségei miatt. Következésképpen az izoenzimek különböznek a fehérjemolekula elsődleges szerkezetében és ennek megfelelően fizikailag. kémiai tulajdonságok. Az izoenzimek meghatározására szolgáló módszerek a fizikai-kémiai tulajdonságok különbségén alapulnak.

Szerkezetükben az izoenzimek főként oligomer fehérjék. Ezen túlmenően, egyik vagy másik szövet előnyösen szintetizál bizonyos típusú protomereket. Ezen protomerek bizonyos kombinációjának eredményeként különböző szerkezetű enzimek képződnek - izomer formák. Az enzimek bizonyos izoenzim formáinak kimutatása lehetővé teszi azok alkalmazását betegségek diagnosztizálására.

A laktát-dehidrogenáz (LDH) enzim katalizálja a laktát (tejsav) piruváttá (piruvótsavvá) történő reverzibilis oxidációs reakcióját. Fokozott aktivitás figyelhető meg a szív, a máj, a vesék akut elváltozásaiban, valamint a megaloblasztos és hemolitikus vérszegénységben. Ez azonban csak a felsorolt ​​szövetek egyikének károsodását jelzi.

A kreatin-kináz (CK) katalizálja a kreatin-foszfát képződését. A CK-aktivitás vérplazmában történő meghatározása diagnosztikus értékű szívinfarktus esetén (az MB izoforma szintjének emelkedése). Az MM izoforma mennyisége megnőhet a trauma és a vázizmok károsodása során. A BB izoforma nem tud áthatolni a vér-agy gáton, ezért a vérben gyakorlatilag még stroke alatt sem mutatható ki, és nincs diagnosztikus értéke.

10. Az LDH izoenzimek szervspecifitása. Fiziológiai értékek a laktát-dehidrogenáz és izoenzimeinek összaktivitása a vérplazmában. Az LDH és izoenzimei aktivitásának meghatározásának diagnosztikus jelentősége.

A laktát-dehidrogenáz egy glikolitikus enzim, és a következő reakciókat katalizálja: Laktát + NAD Laktát-dehidrogenáz Piruvát + NADH

Az LDH-molekula egy tetramer, amely egy vagy kétféle alegységből áll, amelyeket M (izom) és H (szív) jelölnek. A vérszérumban az enzim öt molekuláris formában létezik, amelyek primer szerkezetében, kinetikai tulajdonságaiban és elektroforetikus mobilitásában különböznek egymástól (az LDG-1 az LDH-5-höz képest gyorsabban mozog az anód felé, azaz elektroforetikusan mozgékonyabb). Mindegyik formának jellegzetes polipeptid-összetétele van: az LDH-1 4 H-alegységből, az LDH-2 - 3 H-alegységből és 1 M-alegységből, az LDH-3 2 H-alegységből és 2 M-alegységből álló tetramer, Az LDH -4 1 H-alegységet és 3 M-alegységet tartalmaz, az LDH-5 csak M-alegységeket tartalmaz. Az enzim általános katalitikus aktivitásának csökkenésének mértéke szerint minden szerv és szövet a következő sorrendben van elrendezve: vesék, szív, vázizmok, hasnyálmirigy, lép, máj, tüdő, vérszérum.

A szövetben a glükóz oxidációjának előnyben részesített módja attól függ, hogy melyik izoenzim van leginkább képviselve: aerob (CO2-ra és H2O-ra) vagy anaerob (tejsavra). Ez a különbség az izoenzimeknek a piroszőlősavhoz való eltérő fokú affinitásából adódik. A főként H-alegységeket (LDH-1 és LDH-2) tartalmazó izoenzimek alacsony affinitással rendelkeznek a piruváthoz, ezért nem képesek hatékonyan versenyezni a szubsztrátért a piruvát-dehidrogenáz komplexszel. Ennek eredményeként a piruvát oxidatív dekarboxilezésen megy keresztül, és acetil-CoA formájában belép a Krebs-ciklusba.

Éppen ellenkezőleg, a főként M alegységet (LDH-4 és LDH-5) tartalmazó izoenzimek nagyobb affinitást mutatnak a piruváthoz, és ennek eredményeként tejsavvá alakítják. Minden szövetre azonosították a legjellemzőbb izoenzimeket. A szívizom és az agyszövet esetében a fő izoenzim az LDH-1, az eritrociták, a vérlemezkék és a veseszövetek esetében az LDH-1 és az LDH-2. A tüdőben, a lépben, a pajzsmirigyben és a hasnyálmirigyben, a mellékvesékben, a limfocitákban az LDH-3 dominál. Az LDH-4 minden LDH-3-at tartalmazó szövetben megtalálható, valamint a granulocitákban és a hím csírasejtekben, az utóbbiban pedig az LDH-5 is megtalálható. A vázizmokban az izoenzimek aktivitása csökkenő sorrendben van elrendezve a következő sorozatokban: LDH-5, LDH-4, LDH-3. A májra a legjellemzőbb izoenzim az LDH-5, de az LDH-4 is kimutatható.

Normális esetben a vérplazmában az LDH aktivitás fő forrása az elpusztult vérsejtek. A szérumban az izoenzimek aktivitása a következőképpen oszlik meg: LDH-2 > LDH-1 > LDH-3 > LDH-4 > LDH-5. Az LDH-3 és LDH-4 frakciók közötti elektroforézis során néha az LDH-X izoenzim egy további sávja is kimutatható; ez az izoenzim ugyanazon szervekben található, mint az LDH-5.

Minden sejtpusztulással járó betegséget a vérszérum LDH aktivitásának éles növekedése kísér. Az enzim általános aktivitásának növekedése olyan betegségekben fordul elő, mint a szívizominfarktus, a nekrotikus vesekárosodás, a hepatitis, a hasnyálmirigy-gyulladás, a tüdőgyulladás és -infarktus, a különböző lokalizációjú daganatok, a sérülések, az izomdisztrófia és -sorvadás, a hemolitikus anémia és a fiziológiás sárgaság. újszülötteknél, lymphogranulomatosis, leukémia. Szívinfarktus során a vérszérum enzimaktivitás-növekedésének kezdete a rohamtól számított 8-10 órában figyelhető meg, a maximális növekedés 24-48 órában következik be, gyakran a normálisnál 15-20-szor magasabb. A megnövekedett LDH aktivitás a betegség kezdetétől számított 10-12 napig is fennáll. Az enzimaktivitás növekedésének mértéke nem mindig korrelál a szívizom károsodásának nagyságával, és csak jelzésértékű tényező lehet a betegség kimenetelének előrejelzésében. Angina pectorisban szenvedő betegeknél az enzimaktivitás nem változik, ami lehetővé teszi, hogy a tesztet a szívroham után 2-3 napon belül differenciáldiagnózisra használják. Az enzimek szervspecifikusságának jelenléte lehetővé teszi aktivitásuk tanulmányozását helyi diagnózis céljából.

11. A kreatinin-kináz (CK) és izoenzimjei összaktivitásának élettani értékei a vérplazmában. A CK és izoenzimei aktivitásának meghatározásának diagnosztikus jelentősége.

A kreatin-kináz (CK) egy enzim, a kémiai reakciók természetes katalizátora, amely jelentősen megnöveli a kreatin és az ATP (adenozin-trifoszfát) átalakulási sebességét nagy energiájú kreatin-foszfáttá, amelyet intenzív izom-összehúzódások során fogyasztanak el. Ez az enzim megtalálható a különböző izomsejtek (szív, csontváz) citoplazmájában, valamint az agy, a tüdő és a pajzsmirigy sejtjeiben.

A kreatin-kináz molekula két részre osztható, amelyek mindegyike külön alegységként valósul meg: M (izom) és B (agy). Ezek az alegységek az emberi testben háromféleképpen kombinálódhatnak egymással, és a kreatin-kináz három izoformáját alkotják: MM, MB és BB. Ezek az izoenzimek eltérnek az emberi testben való lokalizációjukban: az MM kreatin-kináz a szívizomban és a vázizmokban található; az MB kreatin-kináz nagyobb mértékben lokalizálódik a szívizomban; A BB kreatin-kináz megtalálható a méhlepény sejtjeiben, az agyban, a húgyutak sejtjeiben, egyes daganatokban és más helyeken.

Az enzim normál koncentrációja közvetlenül függ a személy életkorától és nemétől. Az izmok és az idegrendszer aktív fejlődésének köszönhetően a természetes katalizátor aktivitása gyermekeknél megnövekszik a felnőttek aktivitásához képest. A nők kreatin-kináz szintje alacsonyabb, mint a férfiaké.

Az MM izoenzim szintje nagyobb mértékben megemelkedik izomkárosodás, ritkán szívkárosodás következtében. Az MC CK tartalom a szívizom károsodásához kapcsolódik. A szívinfarktus során e forma aktivitásának jelentős növekedése figyelhető meg. Szintje az első tünetek megjelenése után két-négy órán belül meredeken megemelkedik. Ezért ennek az enzimnek a koncentrációját a vérben aktívan használják a szívinfarktus meghatározására. Érdemes azonban megjegyezni, hogy az MV CK-tartalma három-hat nap után visszatér a normál szintre, ami alacsony diagnosztikai hatékonyságot okoz a későbbiekben. A CC robbanóanyagok koncentrációja növekszik onkológiai betegségek. Az izoenzimek szintjének csökkenése nem rendelkezik diagnosztikus értékkel, mivel a CK-tartalom minimális küszöbértéke egészséges ember egyenlő nullával.

12. Vérplazma lipázok. A lipázaktivitás meghatározásának diagnosztikus jelentősége. Lipáz - szintetizált emberi test vízben oldódó enzim, amely katalizálja az oldhatatlan észterek (lipid szubsztrátok) hidrolízisét, és elősegíti a semleges zsírok emésztését, oldódását és frakcionálását. A lipáz az epével együtt serkenti a zsírok, zsírsavak, valamint a zsírban oldódó A-, E-, D-, K-vitaminok emésztését, energiává és hővé alakítva azokat. A lipoprotein lipáz célja a trigliceridek (lipidek) lebontása a vér lipoproteinekben, ezáltal biztosítva a zsírsavak eljuttatását a szövetekhez. Lipázt termel: hasnyálmirigy; máj; tüdő; bélben található speciális mirigyek szájüreg csecsemők. Ez utóbbi esetben az úgynevezett nyelvi lipáz szintetizálódik. Ezen enzimek mindegyike elősegíti a zsírok egy meghatározott csoportjának lebontását.

A diagnózis felállításának jelentősége szempontjából fontos szerep a hasnyálmirigy által termelt lipázt játszik le. Az enzim szintjének emelkedése figyelhető meg: akut formában előforduló hasnyálmirigy-gyulladás vagy krónikus folyamat súlyosbodása; epekólika; hasnyálmirigy sérülés; neoplazmák jelenléte a hasnyálmirigyben; az epehólyag krónikus patológiái; ciszta vagy pszeudociszta kialakulása a hasnyálmirigyben; a hasnyálmirigy-csatorna elzáródása heggel vagy kővel; intrahepatikus kolesztázis; akut bélelzáródás; bélinfarktus; hashártyagyulladás; gyomorfekély perforációja; belső (üreges) szerv perforációja; akut vagy krónikus vesepatológia; mumpsz, amelyben a hasnyálmirigy károsodik; során fellépő anyagcserezavarok diabetes mellitus, elhízás vagy köszvény; májzsugorodás; gyógyszerek hosszú távú alkalmazása - különösen barbiturátok, kábító fájdalomcsillapítók, heparin, indometacin; szervátültetési műveletek. Ritka esetekben a lipázaktiválás folyamata bizonyos sérülésekkel – például törésekkel – jár csőszerű csontok. De ebben az esetben a vérben lévő enzim szintjének ingadozása nem tekinthető a fizikai károsodás jelenlétének specifikus mutatójának. Emiatt a lipáz teszteket nem veszik figyelembe a különböző eredetű sérülések diagnosztizálása során.

A szérum lipáz szintjének meghatározása különösen fontos minden hasnyálmirigy-elváltozás esetén. Ebben az esetben vérvizsgálatot kell végezni ezen enzim tartalmára, valamint amiláz-analízist (olyan enzim, amely elősegíti a keményítő oligoszacharidokká történő lebontását) magas fokozat a megbízhatóság kóros folyamat jelenlétét jelzi a hasnyálmirigy szöveteiben: mindkét mutató a normál felett van). A páciens állapotának normalizálása során ezek az enzimek nem egyidejűleg térnek vissza megfelelő szintre: a lipáz szint általában hosszabb ideig marad magas szinten, mint az amiláz szint.

Magas szint a lipáz a gyulladás kezdetétől számított 3-7 napig fennmarad. Csökkenő tendenciát csak 7-14 nap múlva észlelünk.

Alacsony szint a lipáz rögzítve van: rosszindulatú daganat jelenlétében a test bármely részén, kivéve magát a hasnyálmirigyet; a hasnyálmirigy csökkent működése miatt; cisztás fibrózis (cisztás fibrózis) esetében - súlyos lefolyású genetikai betegség, amely a külső elválasztású mirigyek (gyomor-bélrendszer, tüdő) kóros károsodása következtében alakul ki. műtét után a hasnyálmirigy eltávolítására; túlzott trigliceridekkel a vérben, ami a nem megfelelő táplálkozás és a zsíros ételek bőséges étrendje vagy az örökletes hiperlipidémia következménye. Egyes esetekben a lipázszint csökkenése a hasnyálmirigy-gyulladás krónikus formába való átmenetének markere.

A szervezet számos kóros és prepatológiai állapota az enzimrendszerek diszfunkcióján alapul. Számos enzim lokalizálódik a sejteken belül, ezért aktivitásuk a vérszérumban (plazmában) alacsony vagy teljesen hiányzik. Éppen ezért az extracelluláris folyadékok (vér) elemzésével bizonyos enzimek aktivitása feltárhatja a szervezet különböző szerveinek és szöveteinek sejtjeiben bekövetkező változásokat. más enzimek állandóan jelen vannak a vérben, ismert mennyiségben, és meghatározott funkciójuk van (például a véralvadási rendszer enzimei).

A vérszérum enzimaktivitása a sejteken belüli enzimszintézis sebessége és a sejtekből való felszabadulás közötti egyensúlyt tükrözi. A vérenzimek aktivitásának növekedése a szintézis folyamatok felgyorsulásának, a kiválasztás sebességének csökkenésének, a sejtmembránok permeabilitásának növekedésének, az aktivátorok hatásának és a sejtnekrózisnak az eredménye. Az enzimaktivitás csökkenését az enzimkiválasztás sebességének növekedése, az inhibitorok hatása és a szintézis gátlása okozza.

Egy bizonyos enzim aktivitásának növekedése a vérben nagyon korai diagnosztikai teszt. Az izoenzim spektrum további meghatározása lehetővé teszi a kóros folyamat lokalizációjának tisztázását, mivel minden szervnek saját specifikus izoenzim-spektruma van.

A klinikai biokémiában nagyon fontos az aszpartát-amino-traiferáz és az alanin-aminotranszferáz aktivitásának mutatója. Ezek a transzaminázok a mitokondriumokban és a sejt citoplazmájának oldható frakciójában találhatók. A transzaminázok szerepe az aminosavak aminocsoportjainak ketosavba való átvitelére korlátozódik. A transzaminázok koenzimje a piridoxál-foszfát, a B6-vitamin származéka. Az állatok vérében mindkét enzim aktivitása nagyon alacsony más szövetekben mutatott aktivitásukhoz képest. A sejtpusztulással járó patológiákban azonban a transzaminázok a sejtmembránokon keresztül kilépnek a vérbe, ahol aktivitásuk a normálishoz képest jelentősen megnő. Annak ellenére, hogy ezek az enzimek nem rendelkeznek szigorú szervspecifikussággal, aktivitásuk növekedése figyelhető meg hepatitisben, izomdisztrófiákban, sérülésekben és túlzott mértékben. a fizikai aktivitás a testen, különösen sportlovaknál.

Laktát-dehidrogenáz (LDH), egy glikolitikus enzim, amely katalizálja a piroszőlősav reverzibilis redukcióját tejsavvá. Az LDH négy alegységből és öt izoenzimből áll. Ezenkívül az LdG5 izoenzim az izomszövetben, az LdG1 és az LdG2 pedig a szívizomban dominál. A betegek akut szívinfarktusa során az LDH1 és LDH2 izoenzimek aktivitása megnő a vérszérumban. A vérszérumban lévő parenchymalis hepatitis esetén az LdG4 és LdG5 izoenzimek aktivitása jelentősen megnő, míg az LdG1 és LdG2 aktivitása csökken A teljes vérben az LdG aktivitása lényegesen magasabb, mint a vérplazmában lévő enzim aktivitása. Ezért már a minimális vér hemolízis is jelentősen megváltoztatja a plazma enzimaktivitását, amit a laboratóriumi munkák során figyelembe kell venni.

A kreatin-foszfokináz (CPK) fontos szerepet játszik az energia-anyagcserében. A kreatin-foszfokináz szükséges az ATP újraszintéziséhez az AdP kreatin-foszfáttal történő transzfoszforilációja révén. A kreatin-foszfát egy energiában gazdag foszfátvegyület, amely biztosítja az izomrostok összehúzódását, ellazulását és a metabolitok szállítását az izomszövetbe.

Kreatin-P + AdP CPK > Kreatin + ATP.

A kreatin-foszfokináz két alegységből áll - M és B, amelyek három izoenzimet alkotnak: MM (izomtípus), MB (szívtípus), BB (agytípus).

A szövetelemzés azt jelzi, hogy jelentős CK-aktivitás lép fel a vázizomzatban, a szívizomban és az agyban. A szívizom főként MM és MB izoenzimeket tartalmaz.Az MB izoenzim aktivitásának növekedése a beteg vérszérumában a szívizom károsodását jelzi. A CPK izoenzimek meghatározása az a legjobb módszer csirkék örökletes izomdisztrófiájának, szarvasmarhák szelénhiányának, lovak paralitikus myoglobinuriájának diagnosztikája.

Az alkalikus foszfatáz (ALP), egy hidrolitikus enzim, amelyet főként a májban szintetizálnak, és az epe részeként ürül ki a szervezetből. Optimális aktivitása pH = 8-9. Ez egy nem specifikus enzim, amely számos foszfor-észter hidrolízisét katalizálja, és izoenzimek formájában van jelen a plazmában. Az alkalikus foszfatáz fő forrása fiatal, növekvő állatokban a csontszövet. Az alkalikus foszfatáz aktivitása jelentősen megnő a máj- és csontbetegségek, különösen az osteomalacia esetén. Az alkalikus foszfatáz fő szerepe valószínűleg a kalcium-foszfátok csontszövetben történő lerakódásával függ össze. Csontdaganatokban a szérum alkalikus foszfatáz aktivitásának növekedését állapították meg.

A kolinészteráz egy enzim, amely részt vesz az idegimpulzusok továbbításában, az acetilkolin acetáttá és kolinná történő hidrolízisében. A szérum kolinészteráz kétféle kolinészterázt tartalmaz a szervezetben, amelyek fő szubsztrátja az acetilkolin. Az acetilkolinészterázt (AChE), amely a szinapszisokban hidrolizálja az acetilkolint, igaznak nevezzük. Jelen van a májban, a vörösvértestekben, és csak kis mennyiségben lokalizálódik a plazmában. A plazma kolinészteráz egy pszeudokolinészteráz, négyszer gyorsabban hidrolizálja a butirilkolint, mint az acetilkolin. Ez az enzim megtalálható a májban, a hasnyálmirigyben és a bélnyálkahártyában is. A szérum AChE szintézise a májban történik, ezért ennek a szervnek a patológiájával az enzimaktivitás csökkenése figyelhető meg.

Az AChE irreverzibilis inhibitorai a toxikus foszfor szerves vegyületek(FOS). Így a FOS inszekticidek (klorofosz, foszfamid, karbofosz, oktametil) szelektíven kötődnek aktív központok AChE molekulákat, és ezáltal blokkolja annak aktivitását. Magas lipotróp tulajdonságaiknak köszönhetően a FOS ép bőrön és nyálkahártyán keresztül képes behatolni az állat szervezetébe. FOS-mérgezés esetén az állat szorongást, félelemérzetet, izgatottságot és görcsöket tapasztal, amelyek a bronchospasmus okozta fulladás- és köhögési rohamok hátterében alakulnak ki. A szem jellegzetes elváltozásai: a pupilla élesen beszűkül, elkezdődik a könnyezés, az akkomodáció megzavarodik. Leggyakrabban a FOS-szal mérgezett állat halálának közvetlen oka a légzőközpont bénulása.

Az amilázt a nyálmirigyek és nagy mennyiségben a hasnyálmirigy termeli. Az amiláz specifikus hatással van a poliszacharidok c-1,4-glükozid kötéseire. A szérum amiláz aktivitásának növekedése akut pancreatitis kialakulását jelzi. Az enzimaktivitás mérsékelt növekedése figyelhető meg a nyálmirigyek gyulladásával.

Enzimek: az enzimek fogalmának meghatározása, kémiai természete, fizikai-kémiai tulajdonságai és biológiai szerepe.

Enzimek - Ezek olyan fehérjék, amelyek katalizátorként működnek a biológiai rendszerekben.

Kémiai természet: fehérjék.

Fizikai-kémiai jellemzők:

1) amfoter vegyületek;

2) ugyanolyan minőségi reakciókba lépnek, mint a fehérjék (biuret, xantoprotein, folin stb.);

3) a fehérjékhez hasonlóan vízben oldva kolloid oldatokat képeznek;

4) elektroforetikus aktivitással rendelkeznek;

5) aminosavakká hidrolizálják;

6) hajlamos a denaturálódásra ugyanazon tényezők hatására: hőmérséklet, pH-változások, nehézfémsók hatása, hatás fizikai tényezők(ultrahang, ionizáló sugárzás satöbbi.);

7) a makromolekulák több szerveződési szinttel rendelkeznek, amit röntgendiffrakciós elemzés, NMR és ESR adatok igazolnak

Biológiai szerep: Az enzimek katalizálják az összes anyagcsere-folyamat szabályozott előfordulását a szervezetben.

Izoenzimek. A definíció felépítése, biológiai szerepe, diagnosztikus értéke, a szerv ontogenezisének és patológiájának változásai, diagnosztikai értéke.

Izoenzimek Ugyanannak az enzimnek több formája, amelyek ugyanazt a reakciót katalizálják, de fizikai és kémiai tulajdonságaikban különböznek.

Szerkezet: Páros számú alegységből (2, 4, 6 stb.) alkotott negyedidős szerkezet. Az enzimek izoformái az alegységek különböző kombinációiból jönnek létre.

Biológiai szerep: Az izoformák megléte növeli a szövetek, szervek és a test egészének alkalmazkodóképességét a változó körülményekhez.

A meghatározás diagnosztikai értéke: A szervek és szövetek metabolikus állapotát az izoenzim-összetétel változásai alapján értékelik.

Változás az ontogenezisben: Példaként az LDH használata (a laktátot PVC-vé oxidálja). Folyamatban egyéni fejlődés Az oxigéntartalom és az LDH izoformák megváltoznak a szervezet szöveteiben. Az embrióban az LDH 4 és az LDH 5 dominál. Születés után egyes szövetekben megnő az LDH 1 és LDH 2 tartalma.

Változások a szervek patológiájában: Példaként használva az LDH-t. Az LDH 1,2 a szívizomban működik. Ha az oxigén nem jut be a szívizomba, ott megnő az anaerob alegységek - LDH 4,5 - száma, ami szervi patológiára utal.

Diagnosztikai érték:

LDH– a vérplazmában az LDH aktivitás növekedésével valamelyik testszövet (szív, izmok, máj) károsodása feltételezhető. (Általában 170-520 U/l)

QC– (katalizálja a kretin kreatin-foszfáttá történő átalakulását); meghatározza a CK aktivitását a vérplazmában. A normál érték 90 NE/l. Az MM növekedése izomsérülés, VV még stroke esetén sem mutatható ki a vérben, mert nem tud behatolni a vérbe.

HHHH HHHM HHMM HMMM MMMM

LDH1,2

LDH4.5

Izoenzimek, természetük, biológiai szerepük, az LDH szerkezete.

Izoenzimek rokon enzimek csoportja, amelyek ugyanazt a reakciót katalizálják. Egy elődtől származnak a génduplikáció miatt, amelyet a létrejövő allélok mutációja követ. Ezek különböznek egymástól:

1) a katalízis sebessége;

3) reakciókörülmények;

4) érzékenység a szabályozókkal és a környezeti tényezőkkel szemben. (Inhibitorokkal szemben többé-kevésbé ellenálló);

5) affinitás a szubsztrátumhoz;

6) a molekula szerkezetének jellemzői, IET, Mr, mérete és töltése.

Az izoenzimek adaptív jelentőséggel bírnak, azaz specifitást adnak az anyagcserének.

Az izoenzimek biztosítják a szervek közötti kommunikációt például az izomtevékenység során.

A szívizomban és a májban különböző LDH izoenzimek találhatók, amelyek biztosítják a laktát anyagcserét:

a májban: PVC -----> laktát

szívben: laktát ------> PVK

Az LDH egy oligomer enzim, amely 2 típusú 4 alegységből áll.

H (szív) és M (izom).

5 izoenzimforma létezik:

H4 H3M H2M2 HM3 M4

LDH1, LDH2, LDH3, LDH4, LDH5.

Mivel a H-protomerek kifejezettebb negatív töltést hordoznak, a H4 izoenzim (LDH1) az elektroforézis során vándorol. legnagyobb sebesség az anódhoz.

Az M4 a legalacsonyabb sebességgel halad az anód felé.

A fennmaradó izoenzimek közbenső helyet foglalnak el.

Az LDH izoenzimek különböző szövetekben lokalizálódnak:

LDH1,2 ----> agy, aerob szövet (szívizom).

LDH3 ----> leukémia sejtek.

LDH4.5 ----> anerob szövetek: izom, váz.

Az izoenzimek az ontogenezis különböző szakaszaiban jelennek meg, és végrehajtják az egyedfejlődési programot.

Az izoenzim profil megváltozik a fejlődés során.

A patológiákban jelentős izoenzim-eltolódás figyelhető meg.

Biokémia olyan tudomány, amely a minőségi és mennyiségi összetétel, valamint az anyag, az energia és az információ átalakulásának módjait, módszereit, mintáit, biológiai és élettani szerepét egy élő szervezetben.

A biológiai kémia, mint önálló tudományág kialakulása a biológiai tudományok rendszerében hosszú és összetett folyamat volt. -án alakult ki a modern biokémia tizenkilencedik fordulójaés XX században. a szerves kémia és élettan mélységeiben, ezért a XIX. fiziológiai kémiának hívták. A biokémia kifejezést Vincent Kletzinski osztrák orvos és kémikus alkotta meg 1858-ban.

A biokémia története tükrözi nehéz út emberi tudás a környező szerves világról, melynek eredete az ókorba nyúlik vissza. Azokban az időkben a ragyogó prófétai elképzelések bonyolultan összefonódtak a minket körülvevő világról szóló naiv elképzelésekkel. Így például Arisztotelész úgy gondolta, hogy az élőlények egy passzív, élettelen princípium - „anyag” és egy aktív princípium - „forma” kombinációjából jönnek létre, amely a testet alkotja és fenntartja benne az életet.

Ezt követően a neoplatonisták ezeket az elképzeléseket kidolgozva megfogalmazták a „ életerő", "életadó szellem" stb., amelyek a középkorban különféle módosulatokban léteztek. A 7-10. században Európában az alkímia fejlődésével az összetett szerves vegyületek összetételén kezdett felhalmozódni az anyag.

A reneszánszra a környező világ dinamikus felfogása jellemző, amely a tudományt rituális-mágikusból nyitottá változtatta. A tudomány figyelembe vette emberi test mint egy összetett mechanikus gép. Kiváló kortársunk, J. Bernal angol filozófusunk és tudománytörténészünk így jellemzi ezt a korszakot: „...az orvosok szabadon kommunikáltak mesterművészekkel, matematikusokkal, csillagászokkal és mérnökökkel. Valójában sokan közülük e szakmák némelyikével foglalkoztak. Így például Kopernikuszt orvosként tanulták és gyakorolták...”

Ez vezette a tudományt egy új szakaszhoz - az élőlényeket kémiai kategóriákban kezdték értékelni. A XVI - XVII. századok fejlett iatrokémia(orvosi kémia), melynek legjelentősebb képviselője Paracelsus (1493-1541), aki szerint minden betegség alapja a zavar. kémiai folyamatok a szervezetben, ezért azokat is kezelni kell vegyszerek. Az iatrokémia sokat adott gyakorlati orvoslásés hozzájárult a kémiához való közeledéséhez.

A 17. század közepe – a 18. század vége a szerves kémia fejlődésének empirikus időszaka, amely a nagy svéd kémikus, J. Berzelius meghatározása szerint a „növényi és állati anyagok” kémiája volt. Ez idő alatt hatalmas mennyiségű tényanyag halmozódott fel, de elméleti, általánosító gondolatok még nem merültek fel. Gyakorlati igények emberi tevékenység(gyógyszerek, olajok, gyanták, színezékek stb. kinyerése természetes alapanyagokból) volt a fő oka a szerves vegyületek vizsgálatának.

A kísérleti módszerek fejlesztése hozzájárult az egyes szerves vegyületek (oxálsav, almasav, citromsav és egyéb savak) és az állati szervezetek salakanyagainak (karbamid-, húgy- és hippursav) izolálásához.

A következő – analitikus – időszakot (XVIII. század vége – XIX. század közepe) az anyagok összetételének megállapítására irányuló kutatások jellemezték, amelyek eredményeként nyilvánvalóvá vált, hogy minden szerves vegyület tartalmaz szenet. ebből az időszakból:

F. Wöhler 1828-ban szintetizált először karbamidot, ezzel megnyitva a szerves szintézis korszakát.

1839-ben J. Liebig megállapította, hogy az élelmiszerek fehérjéket, zsírokat és szénhidrátokat tartalmaznak.

1845-ben G. Kolbe ecetsavat szintetizált

1854-ben M. Berthelot zsírokat szintetizált.

1861-ben am. Butlerov szénhidrátokat szintetizált.

Összefoglalva a biokémia fejlődését a XIX. Megjegyezzük, hogy kialakulásának fő tényezői a legfontosabb természetes vegyületek - lipidek, szénhidrátok és különösen a fehérjék - kémiájának fejlődése, az enzimológia első sikerei, a többlépcsős anyagcsere alapelvei és szerepe. ezekben a folyamatokban. Az akkori biológiai kémia meghatározta fő cél kémiai módszerekkel nem az általános anyagcsere-folyamatokat, hanem az egyes vegyületek átalakulását a szervezetben, és az összesített anyagcsere-folyamatok minden részletére vonatkozó elképzeléseket.

A biokémia a huszadik században kezdett a legintenzívebben fejlődni, és különösen ben elmúlt évtizedek. A huszadik század első felében. készült legfontosabb felfedezések, amely lehetővé tette egy általános anyagcsere-séma felépítését, az enzimek természetének megállapítását és tanulmányozását legfontosabb tulajdonságait, jelentősen bővíti az ismereteket a főbb biológiailag aktív vegyületekről. A 40-50-es években intenzíven fejlesztették és tökéletesítették a biokémiai kutatási módszereket, amelyek a következő évtizedekben meghatározták a biokémia különálló területeinek kialakulását, amelyek önálló tudományokká váltak - bioorganikus kémia, molekuláris biológia, molekuláris genetika, biotechnológia stb.

Ezt követően, amikor a biokémia egyes szakaszait megvizsgáljuk, érintjük azok történeti vonatkozásait, de most röviden megvizsgáljuk a főbb történelmi szakaszok a hazai biológiai kémia fejlesztése.

Izoenzimek, vagy izoenzimek- Ezt az enzimek többféle formája, amelyek ugyanazt a reakciót katalizálják, de különböznek egymástól fizikai és kémiai tulajdonságokban, különösen a szubsztrátumhoz való affinitásban, a katalizált reakció maximális sebességében (aktivitásában), az elektroforetikus mobilitásban vagy a szabályozó tulajdonságokban.

Az élő természetben vannak olyan enzimek, amelyek molekulái két vagy több alegységből állnak, azonos vagy eltérő elsődleges, másodlagos vagy harmadlagos szerkezettel. Az alegységeket gyakran protomereknek, a kombinált oligomer molekulákat pedig az úgynevezett multimer(14.8 a-d ábra).

Úgy gondolják, hogy az oligomerizációs folyamat a fehérje alegységeinek nagyobb stabilitást és ellenállást biztosít a denaturáló szerek hatásával szemben, beleértve a hőt, a proteinázok hatását stb. A jelenlegi ismeretek szerint azonban lehetetlen egyértelműen válaszolni arra a kérdésre, a kvaterner szerkezet fontossága az enzimek katalitikus aktivitásában, mivel még nincsenek olyan módszerek, amelyek „enyhe” körülmények között csak a kvaterner szerkezet tönkretételét tennék lehetővé. A tipikusan alkalmazott durva feldolgozási módszerek (extrém pH-értékek, magas guanidin-klorid vagy karbamid koncentráció) a stabil oligomer enzim nem csak a kvaterner, hanem a másodlagos és harmadlagos szerkezetek tönkretételéhez is vezetnek, amelyek protomerjei denaturálódnak és pl. ennek eredményeként mentes a biológiai aktivitástól.

Rizs. 14.8. Néhány oligomer enzim szerkezetének modelljei: a – glutamát-dehidrogenáz molekula, amely 6 protomerből áll (336 kDa); b – RNS polimeráz molekula; c – fél kataláz molekula; d – piruvát-dehidrogenáz molekuláris komplexe

Meg kell jegyezni, hogy az alegységek között nincsenek kovalens, elsősorban vegyértékű kötések. A kötések többnyire nem kovalensek, így az ilyen enzimek meglehetősen könnyen disszociálnak protomerekké. Az ilyen enzimek meglepő jellemzője, hogy a teljes komplex aktivitása függ az egyes alegységek csomagolási módszerétől. Ha genetikailag eltérő alegységek több formában is létezhet, akkor ennek megfelelően egy két vagy több típusú alegységből, különböző mennyiségi arányban kombinált enzim több hasonló, de nem azonos formában létezhet. Az ilyen típusú enzimeket ún izoenzimek (izoenzimek vagy ritkábban izoenzimek).

Az egyik legtöbbet tanulmányozott enzim, amelynek formáinak sokféleségét gélelektroforézissel részletesen tanulmányozták, a laktát-dehidrogenáz (LDH), amely katalizálja a piroszőlősav reverzibilis átalakulását tejsavvá. Két különböző H- és M-típusú (szív és izom) négy alegységéből állhat. Az aktív enzim a következő kombinációk egyike: ÓÓÓ, ÓÓÓ, ÓÓÓ, HMMM, MMMM vagy H4, H3M, H2M2, HM3, M4. Az LDH 1, LDH 2, LDH 3, LDH 4 és LDH 5 izoenzimeknek felelnek meg. Ugyanakkor a H- és M-típusok szintézisét különböző gének végzik, és a különböző szervekben eltérően fejeződnek ki.

Mivel a H-protomerek pH 7,0-9,0 között kifejezettebb negatív töltést hordoznak, mint az M-protomerek, a H4 izoenzim az elektroforézis során a legnagyobb sebességgel vándorol az elektromos térben a pozitív elektródhoz (anódhoz). Az M4 izoenzim a legkisebb sebességgel mozog az anód felé, míg a fennmaradó izoenzimek köztes pozíciókat foglalnak el (14.9. ábra).

Rizs. 14.9. Az LDH izoenzimek megoszlása ​​és relatív mennyisége a különböző szervekben

Általában minden szövetnek megvan a saját LDH formáinak aránya (izoenzim spektruma). Például a szívizomban a H4 típus, azaz az LDH 1, a vázizmokban és a májban pedig az M4 típus, azaz. LDH 5.

Ezeket a körülményeket széles körben alkalmazzák a klinikai gyakorlatban, mivel az LDH izoenzimek (és számos más enzim) vérszérumban való megjelenésének vizsgálata érdekes lehet a szervek és szövetek szerves és funkcionális elváltozásainak differenciáldiagnózisában. A vérszérum izoenzimtartalmának változásai alapján mind a kóros folyamat topográfiája, mind a szerv vagy szövet károsodásának mértéke megítélhető.

Egyes esetekben az alegységek szerkezete csaknem azonos, és mindegyik tartalmaz egy katalitikusan aktív helyet (például β-galaktozidáz, amely négy alegységből áll). Más esetekben az alegységek nem azonosak. Ez utóbbira példa a triptofán-szintáz, amely két alegységből áll, amelyek mindegyike saját (de nem a fő) enzimatikus aktivitással rendelkezik; azonban csak makromolekuláris szerkezetbe egyesítve mutat mindkét alegység triptofán-szintáz aktivitást.

A " kifejezés az enzimek többféle formája Azokra a fehérjékre vonatkozik, amelyek ugyanazt a reakciót katalizálják, és azonos fajhoz tartozó szervezetekben természetesen előfordulnak. A " kifejezés izoenzim» csak az enzimek azon többféle formájára vonatkozik, amelyek ennek eredményeként jelennek meg genetikailag meghatározott eltérések a fehérje primer szerkezetében (de nem az egyik primer szekvencia módosításából eredő formákban).