билеты. Комплементарность взаимодействия молекул белка с лигандом. Обратимость связывания. Основы функционирования белков
 Скачать 488.86 Kb.
|
|
Билет 26 (23, 58, 43, 102) 1 ИНГИБИТОРЫ ФЕРМЕНТОВ. ОБРАТИМОЕ И НЕОБРАТИМОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ. КОНКУРЕНТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ. ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ КАК ИНГИБИТОРЫ ФЕРМЕНТОВ. ИНГИБИТОРЫ (снижают скорость реакции) По прочности соединения ингибитора с ферментом Обратимые ингибиторы –соединения, которые нековалентно взаимодействуют с ферментом и отщепляются от фермента. Необратимые ингибиторы – соединения, которые образуют ковалентные, прочные связи с ферментом. Специфическое--ингибиторы тормозят действие определенных ферментов, связывая отдельные функциональные группы активного центра. (Например, тиоловые яды ингибируют ферменты, в активный центр которых входят SН-группы; угарный газ (СО) ингибирует ферменты, имеющие в активном центре Fe²+) Неспецифические--ингибиторы тормозят действие всех ферментов. К ним относятся все денатурирующие факторы (высокая температура, кислоты, соли тяжелых ме) По механизму действия: 1)Конкурентное ингибирование -ингибитор имеет структурное сходство с субстратом и конкурирует с ним за место в активном центре фермента→уменьшение связывания субстрата с ферментом и нарушение катализа -возможность усилить или ослабить ингибирование путѐм изменения концентраций субстрата и ингибитора Клиника: многие лекарственные средства являются конкурентными ингибиторами ферментов. 2)Неконкурентное ингибирование - вызывается веществами, не имеющими структурного сходства с субстратом. - неконкурентные ингибиторы взаимодействуют с функциональными группами белка-фермента или в самом активном центре («выключая» активный центр – А), или вне активного центра (приводя к изменению конформации активного центра – В). - образуются прочные ковалентные связи, что является причиной необратимости неконкурентного ингибирования. степень ингибирования не зависит от концентрации субстрата; ингибирование необратимо; ингибирование наступает при малых количествах ингибитора Ингибиторы: • соли тяжѐлых металлов (вызывают денатурацию белка и разрушение АЦ – неспецифическое ингибирование) • яды (цианиды связываются с активным центром цитохром-оксидазы и нарушают образование АТФ) • фосфорорганические вещества, пестициды, инсектициды (ДФФ – диизопропилфторфосфат прочно и необратимо связывается с гидроксигруппой серина в активном центре фермента ацетилхолинэстеразы, гидролизующей ацетилхолин в нервных синапсах); • боевые отравляющие вещества (зарин, зоман, табун – ингибиторы холинэстеразы). Клиника: ацетилсалициловая кислота (аспирин) ингибирует циклооксигеназу – ключевой фермент синтеза простагландинов – веществ, вызывающих повышение температуры и болевой синдром при воспалениях. Эта кислота входит в состав средств, использующихся при воспалительных заболеваниях и лихорадочных состояниях. Пенициллин необратимо влияет на фермент транспептидазу, нарушая образование клеточной стенки бактерий. 3)Бесконкурентное ингибирование -торможение ферментативной реакции, вызванное присоединением ингибитора только к комплексу фермент-субстрат с образованием тупикового продукта ESI. -ингибитор вызывает такие конформационные изменения фермента, которые не дают возможности превращать субстрат в продукт реакции. -снижена скорость реакции 4)Субстратное ингибирование – ингибирование избытком субстрата. -между молекулами субстрата происходит своеобразная конкуренция за место в активном центре, в результате чего скорость реакции снижается -ингибирование обратимо 5)Аллостерическое ингибирование. -ингибиторы связываются с отдельными участками фермента вне активного центра. -конформационные изменения в молекуле фермента, которые приводят к уменьшению его активности ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ КАК ИНГИБИТОРЫ ФЕРМЕНТОВ сульфаниламиды – структурные аналоги парааминобензойной кислоты (фрагмента фолиевой кислоты, витамина В9) используют для лечения бактериальных инфекций; ловастатин – ингибитор синтеза холестерина (ингибирует ГМГ-S-КоА-редуктазу); дикумарол и варфарин – антикоагулянты, конкуренты витамина К; аллопуринол – средство для лечения подагры (ингибирует ксантиноксидазу); этиловый спирт – может быть использован при отравлении метанолом (как антидот), так как между этими спиртами происходит конкуренция за активный центр алкогольдегидрогеназы. средство для лечения подагры аллопуринол, ингибирующий ксантиноксидазу. 2.ПУТИ РАСПАДА ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИ И МЫШЦАХ. МОБИЛИЗАЦИЯ ГЛИКОГЕНА, ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА. ПУТИ РАСПАДА ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИ И МЫШЦАХ В организме человека может содержаться до 450 г гликогена, треть из которого накапливается в печени, а остальное — главным образом в мышцах. Гликоген мышц (Гликогенолиз)служит резервом энергии и не участвует в регуляции уровня глюкозы в крови. В мышцах отсутствует глюкозо-6-фосфатаза, поэтому гликоген мышц не может быть источником глюкозы в крови. По этой причине колебания содержания гликогена в мышцах меньше, чем в печени. Этот процесс энергетически выгоднее гликолиза, так как образуется не 2, а 3(!) молекулы АТФ. Это происходит потому, что одна из них НЕ тратится на фосфорилирование глюкозы (из глюкозо-1-фосфата без затраты энергии образуется глюкозо-6-фосфат). Гликоген печени служит прежде всего для поддержания уровня глюкозы в крови в фазе пострезорбции. Поэтому содержание гликогена в печени варьирует в широких пределах. При длительном голодании оно падает почти до нуля, после чего начинается снабжение организма глюкозой с помощью глюконеогенеза. Распад гликогена (мобилизация гликогена до глюкозы) активируется в постабсортивном периоде (при голодании, усиленной физической нагрузке). В печени функционируют два пути распада гликогена: амилолитический путь и фосфоролитический путь Амилолитический путь заключается в гидролитическом распаде гликогена: Этот путь катализируют α-амилаза, которая расщепляет внутренние 1,4 -α-гликозидные связи и γ - амилаза, которая отрывает концевые остатки глюкозы. Фосфоролитический путь является основным способом распада гликогена при участии Н3РО4: Глюкозо-1-фосфат переходит в глюкозо-6-фосфат под действием ферментафосфоглюкомутазы. В печени имеются фермент – глюкозо-6-фосфатаза, способный отщеплять остатки Н3РО4 от глюкозо6-фосфата, переводя глюкозо-6-фосфат в свободную глюкозу. Фосфорилаза расщепляет только 1,4 -α-гликозидные связи. В расщеплении 1,6 -α-гликозидных связей участвует дополнительный фермент – 1,6 -α-гликозидаза. Ключевым ферментом распада гликогена является фосфорилаза. В распаде гликогена участвуют активная фосфорилированная форма фосфорилазы (фосфорилаза «А»). Она образуется из неактивной фосфорилазы «В» путём фосфорилирования и увеличения олигомерности. Фосфорилаза «В» является нефосфорилированным димером, а фосфорилаза «А» представляет собой фосфорилированный тетрамер. МОБИЛИЗАЦИЯ ГЛИКОГЕНА Регуляция метаболизма гликогена в ПЕЧЕНИ Повышение уровня глюкозы в крови стимулирует синтез и секрецию β-клетками поджелудочной железы гормона инсулина. Инсулин передает сигнал в клетку через мембранный каталитический рецептор - тирозиновую протеинкиназу. Взаимодействие рецептора с гормоном инициирует ряд последовательных реакций, приводящих к активации фосфопротеинфосфатазы гранул гликогена. Этот фермент дефосфорилирует гликогенсинтазу и гликогенфосфорилазу, в результате чего гликогенсинтаза активируется, а гликогенфосфорилаза становится неактивной. Таким образом, в печени ускоряется синтез гликогена и тормозится его распад. Регуляция метаболизма гликогена в МЫШЦАХ При высоком инсулин-глюкагоновом индексе инсулин способствует поступлению глюкозы в мышцы с помощью ГЛЮТ-4 и вызывает активацию гликогенсинтазы и ингибирование гликогенфосфорилазы. При интенсивной мышечной работе мобилизацию гликогена в мышцах стимулируют 3 основных механизма. В экстремальных ситуациях в мышечных клетках мобилизация гликогена ускоряется адреналином. Связывание адреналина с β-рецепторами, ассоциированными с аденилатциклазной системой, приводит к образованию цАМФ в клетке, а затем фосфорилированию и активации киназы фосфорилазы и гликогенфосфорилазы. Гипокликемический гормон (единственный - инсулин) Гиперкликемические гормоны: Глюкагон, Адреналин, Глюкокортикоиды. 3 .НАРУШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА: ГИПОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ КАК РЕЗУЛЬТАТ ГИПОКСИИ, ГИПО-, АВИТАМИНОЗОВ И ДРУГИХ ПРИЧИН. Гипоэнергетические состояния – это состояния, связанные со снижением синтеза АТФ Причины: голодание, гиповитаминозы B1, B2, PP, гипоксия, поступление ингибиторов ферментов. Наиболее частой причиной гипоэнергетических состояний является гипоксия, возникновение которой, в свою очередь, связано с нарушением: A. Поступления кислорода в кровь, что наблюдается при недостаточности О2 во вдыхаемом воздухе или недостаточности легочной вентиляции. B. Транспорта кислорода в ткани при патологии кровообращения или снижении транспортной функции гемоглобина. C. Нарушение использования кислорода в клетках: функций митоходрий, вызванных действием ядов и разобщителей. D. Гиповитаминозы, так как в реакциях общих путей катаболизма и дыхательной цепи участвуют коферменты, содержащие витамины. Так, витамин В1 входит в состав тиаминдифосфата, В2 является составной частью FMH и FAD, витамин РР в виде никотинамида входит в состав NAD+ и NADР. 4 .АЛКАПТОНУРИЯ И АЛЬБИНИЗМ: БИОХИМИЧЕСКИЕ ДЕФЕКТЫ, ПРИ КОТОРЫХ ОНИ РАЗВИВАЮТСЯ. НАРУШЕНИЕ СИНТЕЗА ДОФАМИНА, ПАРКИНСОНИЗМ. АЛКАПТОНУРИЯ(«чёрная моча») Причина заболевания - дефект диоксигеназы гомогентизиновой кислоты. Для этой болезни характерно выделение с мочой большого количества гомогентизиновой кислоты, которая, окисляясь кислородом воздуха, образует тёмные пигменты алкаптоны. Клиническими проявлениями болезни, кроме потемнения мочи на воздухе, являются пигментация соединительной ткани (охроноз) и артрит. Частота - 2-5 случаев на 1 млн новорождённых. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Диагностических методов выявления гетерозиготных носителей дефектного гена к настоящему времени не найдено. АЛЬБИНИЗМ Причина метаболического нарушения - врождённый дефект тирозиназы. Этот фермент катализирует превращение тирозина в ДОФА в меланоцитах. В результате дефекта тирозиназы нарушается синтез пигментов меланинов. Клиническое проявление альбинизма (от лат. albus - белый) - отсутствие пигментации кожи и волос. У больных часто снижена острота зрения, возникает светобоязнь. Длительное пребывание таких больных под открытым солнцем приводит к раку кожи. Частота заболевания 1:20 000. НАРУШЕНИЕ СИНТЕЗА ДОФАМИНА – ПАРКИНСОНИЗМ Заболевание развивается при недостаточности дофамина в чёрной субстанции мозга. Это одно из самых распространённых неврологических заболеваний (частота 1:200 среди людей старше 60 лет). При этой патологии снижена активность тирозингидроксилазы, ДОФА-декарбоксилазы. Заболевание сопровождается тремя основными симптомами: акинезия (скованность движений), ригидность (напряжение мышц), тремор (непроизвольное дрожание). Дофамин не проникает через гематоэнцефалический барьер и как лекарственный препарат не используется. Для лечения паркинсонизма предлагаются следующие принципы: • заместительная терапия препаратами-предшественниками дофамина (производными ДОФА) - леводопа, мадопар, наком и др. • подавление инактивации дофамина ингибиторами МАО (депренил, ниаламид, пиразидол и др.). Билет 27 (128, 80, 109, 38) 1 .ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ МЕЖКЛЕТОЧНОЙ КОММУНИКАЦИИ: ЭНДОКРИННАЯ, ПАРАКРИННАЯ, АУТОКРИННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ. РОЛЬ ГОРМОНОВ В СИСТЕМЕ РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА. КЛЕТКИМИШЕНИ И КЛЕТОЧНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ ГОРМОНОВ. ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ МЕЖКЛЕТОЧНОЙ КОММУНИКАЦИИ Системы регуляции метаболизма: o центральная и периферическая нервные системы через нервные импульсы и нейромедиаторы; o эндокринная система через эндокринные железы и гормоны, секретируемые в кровь; o паракринная и аутокринная системы через соединения, секретируемые в межклеточное пространство (простагландины, биогенные амины); o иммунная система через специфические белки (цитокины, антитела). Системы межклеточной коммуникации аутокринная паракринная эндокринная Аутокринная и паракринная регуляции обеспечиваются посредством различных соединений, которые секретируются клетками в межклеточное пространство, взаимодействуют с рецепторами своих же клеток (аутокринно А) или близлежащих соседних клеток (паракринно В) и оказывают регуляторный эффект. По этому механизму регуляторное действие оказывают: Факторы роста– регуляторные белки, выделяемые той же тканью, к которой они принадлежат (гепатоцитами, лимфоцитами), они взаимодействуют с рецепторами собственных клеток и регулируют рост и дифференцировку этих клеток (фактор роста эпидермиса, фактор роста тромбоцитов и др.). Цитокины – регуляторные белки, участвующие в иммунном ответе и контролирующие степень воспалительной реакции. Они обладают как аутокринным, так и паракринным действием. Лимфокины –цитокины, которые осуществляют передачу сигнала от одних клеток к другим. Это биологически активные молекулы, выделяемые всеми популяциями лимфоцитов и составляющие молекулярную основу воспалительной реакции и иммунного ответа. К ним относятся интерфероны, интерлейкины, фактор некроза опухолей РОЛЬ ГОРМОНОВ В СИСТЕМЕ РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА (греч. ὁρμάω, hormao – двигаю, побуждаю, привожу в движение) – биологически активные вещества, вырабатываемые в организме специализированными клетками, тканями или органами (железами внутренней секреции, эндокринными железами) и осуществляющие регуляцию деятельности других органов и тканей, метаболических процессов и физиологических функций организма. В настоящее время науке известно более 100 вырабатываемых железами внутренней секреции веществ, для которых характерна гормональная активность и которые регулируют обменные процессы. o дистантность действия; o высокая биологическая активность; o высокая специфичность регулирующего действия; опосредованность действия через ферментные системы; высокая скорость метаболизма (они вырабатываются в ответ на o сигнал, выполняют функцию и тут же подвергаются инактивации); деятельность гормонов контролируется нервной системой. КЛЕТКИ-МИШЕНИ И КЛЕТОЧНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ ГОРМОНОВ. имеет рецепторы к данному гормону, основным компонентом рецептора является рецепторный белок, способный высоко избирательно распознавать и связывать гормон с образованием (по принципу комплементарности) гормон-рецепторного комплекса. Локализация рецепторов: / встроены в цитоплазматическую мембрану / «плавать» по мембране / в цитозоле / в ядре клетки. В соответствии с расположением рецептора к тем или иным гормонам выделяют / гормоны мембранного способа рецепции / цитозольного (внутриклеточного) способа рецепции. 2.ХОЛЕСТЕРИН КАК ПРЕДШЕСТВЕННИК РЯДА ДРУГИХ СТЕРОИДОВ. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О БИОСИНТЕЗЕ ХОЛЕСТЕРИНА. НАПИСАТЬ ХОД РЕАКЦИЙ ДО ОБРАЗОВАНИЯ МЕВАЛОНОВОЙ КИСЛОТЫ. РОЛЬ ГИДРОКСИМЕТИЛГЛУТАРИЛ-КОА-РЕДУКТАЗЫ. ХОЛЕСТЕРИН Холестерол - стероид, характерный только для животных организмов. Он синтезируется во многих тканях человека, но основное место синтеза - печень. В печени синтезируется более 50% холестерола, в тонком кишечнике - 15-20%, остальной холестерол синтезируется в коже, коре надпочечников, половых железах. В сутки в организме синтезируется около 1 г холестерола; с пищей поступает 300-500 мг. Функции: входит в состав мембран клеток и влияет на их свойства, служит исходным субстратом в синтезе жёлчных кислот и стероидных гормонов. Предшественники в метаболическом пути синтеза холестерола превращаются также в убихинон - компонент дыхательной цепи и долихол, участвующий в синтезе гликопротеинов. БИОСИНТЕЗ 1 стадия – синтез мевалоновой кислоты 2 стадия – конденсация 3 стадия - циклизация Регуляция ключевого фермента синтеза холестерола (ГМГ-КоАредуктазы) РОЛЬ ГИДРОКСИМЕТИЛГЛУТАРИЛ-КОА-РЕДУКТАЗЫ При увеличении соотношения инсулин/глюкагон этот фермент дефосфорилируется и переходит в активное состояние. Действие инсулина осуществляется через 2 фермента: фосфатазу киназы ГМГКоА-редуктазы, которая превращает киназу в неактивное дефосфорилированное состояние; фосфатазу ГМГ-КоА-редуктазы путём превращения её в дефосфорилированное активное состояние. Результатом этих реакций служит образование дефосфорилированной активной формы ГМГ-КоА-редуктазы. Следовательно, в абсорбтивный период синтез холестерола увеличивается. В этот период увеличивается и доступность исходного субстрата для синтеза холестерола - ацетил-КоА (в результате приёма пищи, содержащей углеводы, так как ацетил-КоА образуется в основном при распаде глюкозы). В постабсорбтивном состоянии глюкагон через протеинкиназу А стимулирует фосфо-рилирование ГМГ-КоА- редуктазы, переводя её в неактивное состояние. Это действие усиливается тем, что одновременно глюкагон стимулирует фосфорилирование и инактивацию фосфатазы ГМГ-КоА-редук-тазы и фосфорилирование киназы ГМГ-КоА-редуктазы, удерживая, таким образом, ГМГ-КоАредуктазу в фосфорилированном неактивном состоянии. В результате синтез холестерола в постабсорбтивном периоде и при голодании ингибируется. Ингибирование синтеза ГМГ-КоА-редуктазы. Конечный продукт метаболического пути (холестерол) снижает скорость транскрипции гена ГМГ-КоА-редуктазы, подавляя таким образом собственный синтез. В печени активно идёт синтез жёлчных кислот из холестерола, поэтому и жёлчные кислоты (как конечные продукты синтеза) подавляют активность гена ГМГ-КоА-редуктазы. |