Cilj:
- Formulirajte znanje o kemijski sastav, stvaranje i struktura proteina.
- Opišite osnovne strukture proteinskih molekula.
- Razviti znanja o najvažnijim svojstvima i funkcijama proteina.
- Ponašanje laboratorijski rad na temelju opažanja razgradnje vodikovog peroksida pomoću enzima katalaze.
Oprema:
- materijal za demonstraciju,
- konstruktor molekula,
- tablica "Struktura proteinskih molekula",
- komad žice dužine oko 50 cm,
- pribor za praktično iskustvo: 6 epruveta (1 i 2 komada sirovog mesa, 3 i 4 komada sirovog krumpira, 5 i 6 kuhanih krumpira),
- vodikov peroksid.
Tijekom nastave
1. Organizacijski trenutak
Učitelj najavljuje temu lekcije i govori o svrsishodnosti provođenja integrirane lekcije za proučavanje ove teme.
2. Obnavljanje znanja
Nastavnik prati grupni rad, a zatim tijekom rasprave nadopunjuje poruke učenika. Rasprava se odvija na sljedeći način:
1. Sastav, struktura i nastanak proteinskih molekula.
Objašnjenje učitelja kemije od kojih su atoma i molekula građene molekule polipeptida. Raznolikost proteinskih molekula, njihova kemijska svojstva sa stajališta molekula. Zatim dečki iz prve grupe demonstriraju sastavljanje polipeptidne molekule iz AK tijekom reakcije kondenzacije. Nastavnik zapisuje dijagram polipeptidne veze na ploču, a učenici u svoje bilježnice.
2. Građa proteinske molekule (materijal pripremili učenici)
Djeca druge skupine komadom žice demonstriraju mehanizam nastanka strukture proteina 1,2,3,4. Bilježnica sadrži dijagrame strukture proteina i vrste kemijskih veza koje podržavaju te strukture.
3. Svojstva i namjena proteina (materijal pripremili učenici)
Dečki iz treće skupine rade reportažu koju su pripremili koristeći dodatnu literaturu. Učiteljica nadopunjuje dječju poruku i naglašava važnost bjelančevina u organskom svijetu. Ti se podaci bilježe u bilježnicu.
4. Izvođenje laboratorijskih radova
Namjena: Rad se izvodi kao demonstracija. Rezultati i zaključci bilježe se u izvješće koje se predaje uz bilježnicu na kraju sata.
3. Generalizacija i kontrola znanja
Provode se u fazama, nakon rasprave o svakom tematskom bloku.
4. Domaća zadaća
Unos u bilježnicu, stavak 3.4.
5. Zadaci
Zadatak br. 1
Struktura proteinske molekule
1) Pomoću kemijskog konstruktora konstruirajte fragment polipeptida prema shemi:
Legenda (boje fragmenata konstruktora):
- C - crna
- H - bijela
- O - crveno
- N - zelena
- R - siva
2) Koristeći naredbu, formulirajte definiciju pojma "protein".
Aminokiselina – dipeptid – polipeptid – PROTEIN
Zadatak br. 2
Struktura prostorne strukture proteina
1) Pročitajte informacije o strukturi strukture proteina (iz dodatnih izvora), koristeći žicu, pokažite proces prijelaza iz 1. u 2., 3., 4. strukturu proteina i natrag. Definirajte denaturaciju i renaturaciju te uvjete za te procese.
2) Koje veze stabiliziraju sekundarnu, tercijarnu i kvaternarnu strukturu proteina.
Zadatak br. 3
1) Koristeći dodatnu literaturu, napiši koje funkcije obavljaju proteini.
2) Što uzrokuje potrebu za vitaminima u hrani.
3) Što je „ključ“, a što „brava“ u kompleksu enzim-supstrat, prema Fischerovoj hipotezi.
Zadatak br. 4
Izvođenje praktični rad i objašnjenje njegovih rezultata.
Napredak:
U epruvete s komadićima sirovog mesa, sirovim i kuhanim krumpirom ulijemo 2 ml H 2 O 2 (vodikov peroksid). Promatrajte oslobađanje mjehurića plina. Objasnite uočene pojave.
- Objasnite zašto reakcije katalizirane enzimima ovise o pH i temperaturi?
- Kako brzina reakcije ovisi o koncentraciji supstrata i enzima?
Struktura proteinske molekule
Osim aminokiselinske sekvence polipeptida (primarne strukture), iznimno je važna trodimenzionalna struktura proteina koja nastaje tijekom procesa savijanja. preklapanje), odnosno preklapanje). Trodimenzionalna struktura nastaje kao rezultat interakcije struktura na nižim razinama. Postoje četiri razine strukture proteina:
Primarna struktura je slijed aminokiselina u polipeptidnom lancu. Važna obilježja primarne strukture su očuvani motivi – kombinacije aminokiselina važnih za funkcioniranje proteina. Konzervirani motivi očuvani su tijekom evolucije vrsta i mogu se koristiti za predviđanje funkcije nepoznatog proteina.
Sekundarna struktura je lokalno uređenje fragmenta polipeptidnog lanca, stabilizirano vodikovim vezama i hidrofobnim interakcijama. Ispod su neke uobičajene vrste sekundarne strukture proteina:
Heliksi su gusti zavoji oko duge osi molekule, jedan zavoj se sastoji od 4 aminokiselinska ostatka, spirala je stabilizirana vodikovim vezama između H i O peptidnih skupina, razmaknutih 4 jedinice. Heliks je izgrađen isključivo od jedne vrste stereoizomera aminokiselina (L), iako može biti lijevo ili desno, a kod proteina prevladava desno. Heliks je poremećen elektrostatskim interakcijama glutaminske kiseline, lizina, arginina, asparagina, serina, treonina i leucina koji su u blizini i mogu sterički ometati stvaranje spirale, prolin uzrokuje savijanje lanca i također ometa -heliks.
Listovi (presavijeni slojevi) su nekoliko cik-cak polipeptidnih lanaca u kojima se stvaraju vodikove veze između aminokiselina ili različitih proteinskih lanaca relativno udaljenih jedni od drugih u primarnoj strukturi, a ne blizu, kao što je slučaj u -heliksu. Ovi lanci obično imaju N-terminalne krajeve u suprotnim smjerovima (antiparalelna orijentacija). Za stvaranje β-listova važne su male veličine R-skupina aminokiselina; obično prevladavaju glicin i alanin.
Tercijarna struktura - prostorna struktura polipeptidnog lanca - relativni raspored elemenata sekundarne strukture, stabiliziran interakcijom između bočnih lanaca aminokiselinskih ostataka. U stabilizaciji tercijarne strukture sudjeluju:
- kovalentne veze (između dva cisteina - disulfidni mostovi);
- ionske (elektrostatske) interakcije (između suprotno nabijenih aminokiselinskih ostataka);
- vodikove veze;
- hidrofobne interakcije.
Proteini se dijele u skupine prema trodimenzionalnoj strukturi.
Kvartarna struktura je struktura podjedinice proteina. Relativni raspored nekoliko polipeptidnih lanaca kao dijela jednog proteinskog kompleksa.
Također se ističe:
Trodimenzionalna struktura proteina skup je prostornih koordinata koje čine atome proteina.
Struktura podjedinice (domene) proteina je niz proteinskih dijelova koji imaju poznatu funkciju ili specifičnu trodimenzionalnu strukturu.
Funkcije proteina u tijelu
Kao i druge biološke makromolekule (polisaharidi, lipidi) i nukleinske kiseline, proteini su bitne komponente svih živih organizama i uključeni su u sve unutarnje procese stanice. Proteini provode metabolizam i energetske transformacije. Proteini su dio staničnih struktura – organela ili se izlučuju u izvanstanični prostor za razmjenu signala između stanica i hidrolizu prehrambenih supstrata. Treba napomenuti da je klasifikacija proteina prema njihovoj funkciji prilično proizvoljna, jer kod eukariota isti protein može obavljati nekoliko funkcija. Dobro proučen primjer takve multifunkcionalnosti je lizil-tRNA sintetaza, enzim iz klase aminoacil-tRNA sintetaza koji ne samo da veže lizin na tRNA, već također regulira transkripciju nekoliko gena.
Katalitička funkcija
Najviše dobro poznata uloga proteini u tijelu – kataliza raznih kemijskih reakcija. Enzimi su skupina proteina koji imaju specifična katalitička svojstva, odnosno svaki enzim katalizira jednu ili više sličnih reakcija. Enzimi kataliziraju reakcije razgradnje složenih molekula (katabolizam) i njihovu sintezu (anabolizam), kao i replikaciju i popravak DNA i sintezu RNA. Poznato je nekoliko tisuća enzima; među njima, kao što je pepsin, razgrađuju proteine tijekom probave. Tijekom procesa posttranslacijske modifikacije, neki enzimi dodaju ili uklanjaju kemijske skupine na drugim proteinima. Poznato je oko 4000 reakcija kataliziranih proteinima. Molekule koje se vežu za enzim i mijenjaju kao rezultat reakcije nazivaju se supstrati.
Iako su enzimi tipično sastavljeni od stotina aminokiselina, samo mali dio njih stupa u interakciju sa supstratom, a još manji broj—u prosjeku 3-4 aminokiseline, često smještene daleko jedna od druge u primarnoj sekvenci aminokiselina—su izravno uključeni u katalizi. Dio enzima koji veže supstrat i sadrži katalitičke aminokiseline naziva se aktivnim mjestom enzima.
Strukturna funkcija
Strukturni proteini, poput svojevrsne armature, daju oblik tekućoj unutrašnjosti stanice. Većina strukturnih proteina su filamentni proteini: na primjer, monomeri aktina i tubulina su globularni, topljivi proteini, ali nakon polimerizacije formiraju duge filamente koji čine citoskelet, omogućujući stanici da zadrži svoj oblik. Kolagen i elastin su glavne komponente vezivno tkivo(na primjer, hrskavica), a drugi strukturni protein, keratin, čini kosu, nokte, ptičje perje i neke školjke.
Zaštitna funkcija
Proteini koji čine krv uključeni su u zaštitni odgovor tijela i na oštećenje i na napad patogena. Primjeri prve skupine proteina su fibrinogeni i trombini koji sudjeluju u zgrušavanju krvi, a antitijela (imunoglobulin) neutraliziraju bakterije, viruse ili strane proteine. Protutijela koja su dio adaptivnog imunološkog sustava vežu se za tvari, antigene, koje su strane danom organizmu, te ih na taj način neutraliziraju, usmjeravajući na mjesta uništenja. Antitijela se mogu izlučiti u izvanstanični prostor ili ugraditi u membrane specijaliziranih B limfocita koji se nazivaju plazma stanice. Dok enzimi imaju ograničen afinitet za supstrat, budući da previše vezanja za supstrat može ometati kataliziranu reakciju, afinitet antitijela za antigen nije ni na koji način ograničen.
Regulatorna funkcija
Mnoge procese u tijelu reguliraju male proteinske molekule, polipeptidni hormoni i citokini. Primjeri takvih proteina su inzulin, koji regulira koncentraciju glukoze u krvi, i faktor nekroze tumora, koji prenosi upalne signale između tjelesnih stanica. Na intracelularnoj razini, transkripcija gena je kontrolirana pričvršćivanjem aktivatorskih proteina i represorskih proteina na regulacijske sekvence gena. Na razini translacije, čitanje mnogih mRNA također je regulirano pričvršćivanjem proteinskih faktora, a razgradnju RNA i proteina također provode specijalizirani proteinski kompleksi. Najvažniju ulogu u regulaciji unutarstaničnih procesa imaju protein kinaze - enzimi koji aktiviraju ili potiskuju aktivnost drugih proteina tako što na njih vežu fosfatne skupine.
Transportna funkcija
Topljivi proteini koji sudjeluju u transportu malih molekula moraju imati visok afinitet (afinitet) za supstrat kada je prisutan u visokoj koncentraciji, te se lako otpuštaju na mjestima niske koncentracije supstrata. Primjer transportnih proteina je hemoglobin, koji prenosi kisik iz pluća u druga tkiva i ugljični dioksid iz tkiva u pluća, kao i njemu homologni proteini, koji se nalaze u svim kraljevstvima živih organizama.
Rezervna (rezervna) funkcija proteina
Ovi proteini uključuju takozvane rezervne proteine, koji su pohranjeni kao izvor energije i tvari u biljnim sjemenkama i životinjskim jajima; Proteini tercijarne ljuske jaja (ovalbumin) i glavni protein mlijeka (kazein) također imaju uglavnom prehrambenu funkciju. Niz drugih proteina se u tijelu koristi kao izvor aminokiselina, koje su pak prekursori biološki aktivnih tvari koje reguliraju metaboličke procese.
Funkcija receptora
Proteinski receptori mogu se nalaziti u citoplazmi ili biti ugrađeni u staničnu membranu. Jedan dio receptorske molekule prima signal koji se konformacijskim promjenama prenosi na drugi dio molekule koji aktivira prijenos signala na ostale stanične komponente. Kod membranskih receptora dio molekule koji se veže na signalnu molekulu nalazi se na površini stanice, a unutar nje je domena koja prenosi signal.
Motorne i kontraktilne funkcije
Čitava klasa motornih proteina uključena je u makro pokrete tijela, na primjer, kontrakciju mišića (miozin), iu aktivni i usmjereni unutarstanični transport (kinezin, dinein). Dineini i kinezini prenose molekule (zvane teret) duž mikrotubula koristeći hidrolizu ATP-a kao izvor energije. Dineini prenose teret iz citoplazme prema centrosomu, kinezini u suprotnom smjeru.
Laboratorijski dnevnik
datum
Laboratorijski rad br.
Prezime, ime: razred:
Tema: Katalitička aktivnost enzima u živim tkivima
Cilj: Razviti znanja o ulozi enzima u stanicama, učvrstiti sposobnost izvođenja pokusa i obrazložiti rezultate rada.
Pribor: 3% otopina hidrogen peroksida, epruvete, pinceta, biljno tkivo (komadić sirovog i kuhanog krumpira), životinjsko tkivo (komadić sirovog i kuhanog mesa).
| Ime i prezime i broj staža | Što su uzeli? | Što su radili? | Što ste uočili? | Zaključci i jednadžbe reakcija |
| 1. Istraživanje sirovog mesa | Komad sirovog mesa, vodikov peroksid | Kapnuo peroksid na komad sirovog mesa | ||
| 2. Istraživanje sirovog krumpira | Komad sirovog krumpira, vodikov peroksid | Kapnuo sam peroksid na komad sirovog krumpira | ||
| 3. Istraživanje kuhanog krumpira | Komad kuhanog krumpira, vodikov peroksid | Kapnuo sam peroksid na komad kuhanog krumpira | ||
| Zaključak o radu: | ||||
1. U kojim se epruvetama očitovala aktivnost enzima i zašto?
Odgovor:
2. Kako se aktivnost enzima manifestira u živim i mrtvim tkivima?
Odgovor:
3. Razlikuje li se aktivnost enzima u živim tkivima biljaka i životinja?
Nazivaju se tvari koje sudjeluju u reakcijama i povećavaju njihovu brzinu, ostajući nepromijenjene na kraju reakcije katalizatori.
Fenomen promjene brzine reakcije pod utjecajem takvih tvari naziva se kataliza. Reakcije koje se odvijaju pod utjecajem katalizatora nazivaju se katalitički.
U većini slučajeva učinak katalizatora se objašnjava činjenicom da smanjuje aktivacijsku energiju reakcije. U prisutnosti katalizatora, reakcija se odvija kroz različite međustupnjeve nego bez njega, a ti su stupnjevi energetski pristupačniji. Drugim riječima, u prisutnosti katalizatora nastaju drugi aktivirani kompleksi, a za njihovo stvaranje potrebno je manje energije nego za stvaranje aktiviranih kompleksa koji nastaju bez katalizatora. Tako se aktivacijska energija naglo smanjuje: neke molekule, čija je energija bila nedostatna za aktivne sudare, sada se pokazuju aktivnima.
Za brojne reakcije proučavani su međuprodukti; u pravilu su vrlo aktivni nestabilni proizvodi.
Mehanizam djelovanja katalizatora povezan je sa smanjenjem aktivacijske energije reakcije zbog stvaranja intermedijarnih spojeva. Kataliza se može predstaviti na sljedeći način:
A + K = A...K
A...K + B = AB + K,
gdje je A...K intermedijarni aktivirani spoj.
Slika 13.5 - Slika reakcijskog puta nekatalitičke A + B → AB reakcije (krivulja 1) i homogene katalitičke reakcije (krivulja 2).
U kemijskoj industriji katalizatori se vrlo široko koriste. Pod utjecajem katalizatora, reakcije se mogu ubrzati milijune puta ili više. U nekim slučajevima, pod utjecajem katalizatora, mogu se pobuditi reakcije koje se u danim uvjetima bez njih praktički ne događaju.
razlikovati homogena i heterogena kataliza.
Kada homogena kataliza katalizator i reaktanti čine jednu fazu (plin ili otopina). Kada heterogena kataliza katalizator je u sustavu kao samostalna faza.
Primjeri homogene katalize:
1) oksidacija SO 2 + 1/2O 2 = SO 3 u prisutnosti NO; NO se lako oksidira u NO 2, a NO 2 već oksidira SO 2;
2) razgradnja vodikovog peroksida u vodenoj otopini na vodu i kisik: ioni Cr 2 O 2 = 7, WO 2-4, MoO 2-4, katalizirajući razgradnju vodikovog peroksida, tvore s njim intermedijarne spojeve, koji se dalje razgrađuju s oslobađanje kisika.
Homogena kataliza provodi se kroz međureakcije s katalizatorom, a kao rezultat toga, jednu reakciju s visokom aktivacijskom energijom zamjenjuje nekoliko s nižom aktivacijskom energijom i višom brzinom:
CO + 1/2O 2 = CO 2 (katalizator – vodena para).
Heterogena kataliza naširoko se koristi u kemijskoj industriji. Većina proizvoda koji se trenutno proizvode u ovoj industriji dobivaju se heterogenom katalizom. Kod heterogene katalize reakcija se odvija na površini katalizatora. Iz toga slijedi da aktivnost katalizatora ovisi o veličini i svojstvima njegove površine. Da bi imao veliku („razvijenu“) površinu, katalizator mora imati poroznu strukturu ili biti u jako usitnjenom (visoko dispergiranom) stanju. U praktičnim primjenama, katalizator se obično nanosi na nosač koji ima poroznu strukturu (plavućac, azbest, itd.).
Kao i u slučaju homogene katalize, u heterogenoj katalizi reakcija se odvija preko aktivnih intermedijera. Ali ovdje su ti spojevi površinski spojevi katalizatora s tvarima koje reagiraju. Prolaskom kroz niz faza koje uključuju ove međuprodukte, reakcija završava stvaranjem konačnih proizvoda, a katalizator se ne troši kao rezultat.
Sve katalitičke heterogene reakcije uključuju stupnjeve adsorpcije i desorpcije.
Katalitički učinak površine svodi se na dva čimbenika: povećanje koncentracije na međupovršini i aktivaciju adsorbiranih molekula.
Primjeri heterogene katalize:
2H20 = 2H20 + O2 (katalizator - MnO2,);
H 2 + 1/2 O 2 = H 2 O (katalizator - platina).
Kataliza ima vrlo važnu ulogu u biološki sustavi. Većina kemijskih reakcija koje se odvijaju u probavni sustav, u krvi iu stanicama životinja i ljudi, su katalitičke reakcije. Katalizatori, koji se u ovom slučaju nazivaju enzimi, jednostavni su ili složeni proteini. Dakle, slina sadrži enzim ptijalin, koji katalizira pretvorbu škroba u šećer. Enzim koji se nalazi u želucu, pepsin, katalizira razgradnju proteina. U ljudskom tijelu postoji oko 30 000 različitih enzima: svaki od njih služi kao učinkovit katalizator za odgovarajuću reakciju.
Ubrzati kemijska reakcija određuje se količinom tvari koja reagira u jedinici vremena u jedinici volumena.
Ako se pri stalnom volumenu i temperaturi koncentracija jednog od reaktanata smanji od od 1 prije od 2 na određeno vrijeme od t 1 prije t 2 , tada je brzina kemijske reakcije:
v= -- (c 2 - c 1 ) / (t 2 - t 1 )=∆ c/∆ t,
Znak “-” na desnoj strani jednadžbe znači: kako reakcija napreduje (t 2 - t 1 ) > 0 koncentracija reaktanata se smanjuje (od 2 - od 1< 0) , a kako brzina reakcije ne može biti negativna, ispred jednadžbe se stavlja znak “-”.
Koncentracija se izražava u mol/l, a brzina u mol/(l·s).
Brzina kemijske reakcije ovisi o:
- Od prirode tvari koje reagiraju;
- Od uvjeta u kojima se javlja (koncentracija, temperatura, prisutnost katalizatora).
Priroda kemijskih reagensa ima ključni utjecaj na brzinu reakcije. (Na primjer, vodik reagira s fluorom već na sobnoj temperaturi i vrlo energično, ali u interakciji s jodom, reakcija se mora provesti uz značajno zagrijavanje).
Kvantitativni odnos između brzine reakcije i molarne koncentracije reaktanata opisuje se osnovnim zakonom kemijska kinetika - zakon djelovanja mase.
Zakon djelovanja mase: Brzina kemijske reakcije pri konstantnoj temperaturi proporcionalna je umnošku koncentracija reaktanata.
aA + bB +… → cC + dd +….
U skladu sa zakonom, brzina kemijske reakcije može se prikazati na sljedeći način:
v= k[A] vA [B] vB ,
Gdje k - koeficijent koji ne ovisi o koncentraciji naziva se konstanta brzine reakcije,
v A I vB - konstantni brojevi - pokazatelji reda brzine reakcije za reagense A I U.
Iznos v A + vB = v nazvao ukupni (opći) red reakcija.
Treba napomenuti da su pokazatelji reda brzine reakcije v A I vB o reaktanti nikada nisu jednaki stehiometrijskim koeficijentima a I b(iznimka može biti samo jedna - ako je reakcija elementarni čin).
Za složene reakcije pokazatelji reda reakcije nisu jednaki stehiometrijskim koeficijentima i određuju se samo eksperimentalno.
Ova ovisnost vrijedi za plinove i tekućine (homogene sustave). Za heterogenu reakciju (koja uključuje krutine), brzina reakcije također ovisi o veličini kontaktne površine između reagirajućih tvari. Svako povećanje površine rezultira povećanjem brzine reakcije.
Utjecaj katalizatora na brzinu kemijskih reakcija.
Katalizator - tvar koja mijenja brzinu kemijske reakcije, ali ostaje nepromijenjena nakon završetka kemijske reakcije.
Učinak katalizatora na brzinu reakcije naziva se kataliza. Kada su reaktanti i katalizator u istom agregatnom stanju, tada govorimo o o homogenoj katalizi. U heterogenoj katalizi, reaktanti i katalizator su različiti agregatna stanja(obično je katalizator u krutom stanju, a reaktanti su u tekućem ili plinovitom stanju).
Mehanizam djelovanja katalizatora (pojednostavljeno).
Tijekom katalizirane kemijske reakcije nastaju međuprodukti (stvara se veza između katalizatora i reaktanta).
A + B = AB,
Reakcija bez katalizatora je vrlo spora, ali kada se doda katalizator DO, o reagira s jednom od polaznih tvari (na primjer, s A), tvoreći vrlo slab i reaktivan intermedijer AK:
A + K = AK,
Ovaj međuprodukt reagira s drugim početnim materijalom U, tvoreći konačni proizvod AB i katalizator izlazi u svom izvornom obliku:
AK + B = AB + K.
Katalizator može sudjelovati u reakciji beskonačan broj puta. Ali treba uzeti u obzir da reakcije mogu sadržavati spojeve koji smanjuju aktivnost katalizatora. Takve tvari nazivaju se katalitički otrovi, i sam proces - trovanje.
Homogena kataliza.
2 TAKO 2 + O 2 = 2 TAKO 3 (1 ),
(A + B = AB),
Katalizator - NE.
O 2 + 2NO = 2NO 2 (2),
(U + DO = VC),
2NO 2 + 2SO 2 = 2SO 3 + 2NO (3),
(BK + A = AB + K).
Heterogena kataliza.
Kod heterogene katalize dolazi do adsorpcije reaktanata na površini katalizatora (on je heterogen, a ovdje se nalaze aktivni centri pod čijim utjecajem slabi veza između atoma reaktanata, deformira se molekula, a ponekad čak se i raspada).
2 TAKO 2 + O 2 = 2 TAKO 3,
Katalizator V 2 O 5 , Pt.
SO 2 + V 2 O 5 = SO 3 + 2VO 2,
2VO 2 + ½ O 2 = V 2 O 5.
Katalizator karakterizira selektivnost djelovanja (određeni katalizator za određenu reakciju). Odabir optimalnih katalizatora gorući je problem u mnogim industrijama: preradi plina, krekiranju ugljikovodika, naftnoj industriji, proizvodnji polimera, gume itd.
U živoj prirodi važnu ulogu imaju i katalizatori, samo što se nazivaju enzimi.
1. Optimalni uvjeti za djelovanje amilaze, enzima koji razgrađuje škrob: pH 6,8, 37°C. Kako će se promijeniti aktivnost enzima ako je pH medija za inkubaciju 5,0? Kako će se promijeniti aktivnost enzima ako je temperatura medija za inkubaciju 30°C?Objasnite svoj odgovor.Što je razlog promjene aktivnosti enzima s pomacima pH i temperature? Kojoj klasi i podklasi enzima pripada amilaza?
Odgovor: Amilaza je enzim klase hidrolaza, podklase glikozidaza.
Kada je pH medija za inkubaciju = 5,0, aktivnost amilaze će se smanjiti. Na temperaturi medija za inkubaciju = 30, aktivnost amilaze će se smanjiti. To će se dogoditi jer enzimi pokazuju najveću aktivnost pri pH i temperaturi (optimumima) koji su strogo definirani za svaki enzim. Kada se ti uvjeti promijene, aktivnost enzima se smanjuje ili potpuno prestaje. Promjene u aktivnosti enzima s promjenama temperature povezane su s denaturacijom proteina (enzimi su proteini), a s pH pomacima - s učinkom i stupnjem ionizacije kiselih i alkalnih skupina. S oštrim pomacima od optimalnog pH okoliša, enzimi prolaze kroz konformacijske promjene, što dovodi do gubitka aktivnosti zbog denaturacije ili promjene naboja molekule.
2. Pri konzumiranju velikih količina sirovog bjelanjka može se razviti hipovitaminoza biotina (vitamin H) - Swiftova bolest, praćena specifičnim dermatitisom. Hipovitaminoza se temelji na stvaranju u gastrointestinalnom traktu netopljivog kompleksa avidina bjelanjka s biotinom. Zašto kuhana jaja nemaju ovakav učinak? Koji koenzim sadrži vitamin H? U koje vrste reakcija sudjeluje ovaj koenzim?
Odgovor: Kuhanjem se bjelanjci izlažu visokim temperaturama i denaturiraju te ne mogu stvoriti netopljivi kompleks s biotinom.
Vitamin H je dio koenzima biocitina. Biocitin je koenzim ligaza, uključena u reakcije spajanja 2 supstrata kovalentnom vezom (sinteza).
3. Michaelisova konstanta srčane lipaze je red veličine niža od one u masnom tkivu. U kojem tkivu će hidroliza masti prevladavati u postapsorpcijskom razdoblju (više od 4 sata nakon obroka), kada su njihove koncentracije u krvi niske? Objasni svoj odgovor. Kojoj klasi i podklasi pripada enzim lipaza?
Odgovor: Lipaza je hidrolaza, hidrolaza esterskih veza.
Michaelisova konstanta srčane lipaze je za red veličine niža od konstante lipaze masnog tkiva, što znači da srčana lipaza ima veći afinitet prema supstratu (masti), tj. razgradit će masti i kad je njihova koncentracija u krvi niska. Stoga će u postapsorpcijskom razdoblju, kada je sadržaj masti u krvi nizak, prevladavati njihova hidroliza u srčanom mišiću.
4. Michaelisova konstanta heksokinaze u mozgu znatno je niža od one u hepatocitima. U kojem organu će reakcija katalizirana ovim enzimima prevladati u postapsorpcijskom razdoblju (više od 4 sata nakon ingestije), kada je koncentracija glukoze u krvi niska? Objasni svoj odgovor. Kojoj klasi i podklasi pripada heksokinaza? Po čemu se razlikuju izoforme heksokinaze?
Odgovor: Heksokinaza – transferaza, fosfotransferaza. Kod ljudi postoje 4 izoforme heksokinaze; one se sintetiziraju u različitim organima i imaju različite Michaelisove konstante.
Jer Michaelisova konstanta moždane heksokinaze manja je od Km hepatocita (tj. afinitet moždane heksokinaze za glukozu veći je od afiniteta hepatocitne heksokinaze), tada u postapsorpcijskom razdoblju (kada je razina glukoze u krvi niska) reakcija prevladavat će kataliziran heksokinazom mozga.
5. Metanol u svom čistom obliku nije toksičan za tijelo, ali može dovesti do smrti. Objasni zašto. Jedna od metoda liječenja trovanja metanolom je propisivanje etanola pacijentu. Objasnite zašto je ovaj tretman učinkovit? Navedite enzim koji katalizira metabolizam ovih alkohola. Kojoj klasi i podklasi enzima pripada? Objasniti pojam supstratne specifičnosti enzima. Koji pokazatelj karakterizira specifičnost supstrata i enzima?
Odgovor: Kada se uzima oralno, metanol (u svom čistom obliku nije otrovan za tijelo) pretvara enzim alkohol dehidrogenaza u formaldehid, spoj otrovan za ljude.
Jedna od metoda liječenja je dati osobi da pije etanol. ADH, koji razgrađuje alkohole u tijelu, ima veći afinitet prema etanolu nego prema metanolu, stoga, kada etanol uđe u krv, ADH će ga početi razgraditi, a metanol će se izlučiti iz tijela u čistom obliku.
Alkohol dehidrogenaza – oksidoreduktaza, anaerobna dehidrogenaza.
Specifičnost supstrata je sposobnost enzima za interakciju s jednim ili više supstrata sa sličnom strukturom i tipom veza.
Specifičnost supstrata i enzima karakterizira Michaelisova konstanta.
6. Prilikom proučavanja želučanog soka pomoću gel filtracije izoliran je neaktivni oblik pepsina s molekulskom težinom od 42 kDa. Nakon dodavanja klorovodične kiseline enzimu, molekularna težina se smanjila na 35 kDa i enzim je postao aktivan. Objasnite svoje nalaze. Koja je vrsta regulacije aktivnosti karakteristična za ovaj enzim? Koje je biološko značenje stvaranja neaktivnog oblika ovog enzima? Kojoj klasi i podklasi enzima pripada pepsin?
Odgovor: Pepsin je hidrolaza, peptidaza.
Kada se neaktivnom obliku pepsina (proenzimu) doda HCl, od proenzima se odvaja specifični inhibitor i proenzim prelazi u aktivni oblik - aktivni pepsin. Ova metoda regulacije je djelomična proteoliza, uslijed koje se mijenja konformacijska struktura enzima.
7. Lipaza se u masnom tkivu može naći u 2 oblika s različitim djelovanjem: u obliku jednostavnog proteina i fosfoproteina. Objasnite kako dolazi do prijelaza iz jednog oblika u drugi i zašto taj prijelaz prati promjena aktivnosti enzima. Koje vrste reakcija katalizira lipaza? Navedite podklasu ovog enzima.
Odgovor: Lipaza je hidrolaza, hidrolaza esterskih veza. Lipaza katalizira hidrolizu esterskih veza u molekulama masti.
Prijelaz lipaze iz neaktivnog oblika (jednostavni protein) u aktivni oblik (fosfoprotein) događa se fosforilacijom. Molekuli enzima se dodaje fosfatna skupina, mijenja se konformacijska struktura proteina, otvara se ili stvara aktivni centar, uslijed čega enzim postaje aktivan.
8. Kofein je konkurentni inhibitor fosfodiesteraze, enzima koji razgrađuje cAMP. Kako će unos kofeina utjecati na aktivnost protein kinaze A? Koju reakciju katalizira protein kinaza A? Koje je značenje ove reakcije?
Odgovor: Unos kofeina će povećati aktivnost proteinin kinaze A.
Fosfodiesteraza razgrađuje cAMP, a kofein inhibira ovaj proces. Nerazdijeljeni cAMP je aktivator protein kinaze A i osigurava njezinu povećanu aktivnost.
Protein kinaza A aktivira i deaktivira enzime putem fosforilacije.
9. Aspartat karbamoiltransferaza (12 protomera) nakon izlaganja 4 minute na 60°C gubi osjetljivost na alosterički CTP inhibitor zadržavajući enzimsku aktivnost. U tom slučaju enzim disocira na pojedinačne protomere. Koje značajke strukture i funkcioniranja alosteričnih enzima potvrđuju prikazani podaci?
Odgovor: Alosterični proteini imaju posebnu strukturu: sastoje se od nekoliko protomera, koji sadrže ne samo aktivno središte enzima, već i regulatorno (alosterično). stoga, kada je izložen alosteričkom inhibitoru, samo alosterički centar interaguje, zadržavajući funkcije aktivnog centra.
10. Utvrđeno je da je acetilsalicilna kiselina (protuupalni lijek) inhibitor ciklooksigenaze, enzima koji sudjeluje u sintezi eikosanoida - biološki aktivnih tvari koje reguliraju razvoj upalnog odgovora. Objasnite mehanizam inhibicije enzima pod utjecajem lijeka, ako je poznato da kao rezultat inhibicije nastaje salicilna kiselina, a stvaranje eikosanoida obnavlja se tek nakon sinteze novih enzimskih molekula.
Odgovor: Acetilsacilna kiselina veže acetilnu skupinu za serinski ostatak u aktivnom središtu enzima, mijenjajući tako njegovu strukturu i inhibirajući njegovo djelovanje. Dakle, ova reakcija je nepovratna, a obnavljanje funkcija enzima moguće je samo kroz sintezu novih molekula ciklooksigenaze.
11. Za liječenje miastenije gravis (slabost mišića), koja je popraćena kršenjem neuromuskularne regulacije uz sudjelovanje acetilkolina, koristi se lijek prozerin. Na čemu se temelji uporaba ovog lijeka? Opišite kompetitivnu inhibiciju aktivnosti enzima.
Odgovor: Prozerin je lijek iz skupine antikolinesteraznih lijekova. Mehanizam djelovanja lijeka je vezanje na anionske i esterazne centre molekule acetilkolinesteraze, koja ih reverzibilno štiti od acetilkolina, zbog čega prestaje njegova enzimska hidroliza, akumulira se acetilkolin i pojačava kolinergički prijenos.
Kompetitivna inhibicija odnosi se na reverzibilno smanjenje brzine enzimske reakcije uzrokovane inhibitorom koji se veže na aktivno mjesto enzima i sprječava stvaranje kompleksa enzim-supstrat. Ova vrsta inhibicije opažena je kada je inhibitor strukturni analog supstrata, što rezultira natjecanjem između molekula supstrata i inhibitora za mjesto u aktivnom središtu enzima. U ovom slučaju ili supstrat ili inhibitor stupaju u interakciju s enzimom, tvoreći komplekse enzim-supstrat (ES) ili enzim-inhibitor (EI). Kada se formira kompleks enzim-inhibitor (EI), ne nastaje proizvod reakcije.
12. Sukcinilkolin, analog acetilkolina, koristi se u kirurgiji kao relaksant mišića. Zašto se njegova primjena ne preporučuje bolesnicima sa smanjenom funkcijom jetre koja sintetizira proteine? Objasniti proces inaktivacije anestetika i enzim koji taj proces katalizira
Odgovor: Inaktivacija sukcinilkolina u tijelu provodi se hidrolizom pod djelovanjem enzima pseudokolinesteraze. Ovaj enzim se proizvodi u jetri i, kao i svi ostali, proteinske je prirode. Stoga, ako je funkcija jetre za sintezu proteina poremećena, uklanjanje mišićnog relaksanta iz tijela bit će poremećeno.
13. Kada je malonska kiselina, strukturni analog sukcinata, dodana mitohondrijskoj suspenziji, došlo je do oštrog smanjenja apsorpcije kisika u stanicama. Dodatak citrata nije utjecao na potrošnju kisika, dok je dodatak fumarata djelovao stimulativno. Objasnite rezultate pokusa. U kojem procesu koji se odvija u mitohondrijima sudjeluju sukcinat i fumarat? Koja je uloga ovog procesa?
Odgovor: Sukcinat i fumarat sudjeluju u Krebsovom ciklusu. Malonska kiselina je strukturni analog sukcinata, inhibitora sukcinat dehidrogenaze. Kada se doda malonska kiselina, ne dolazi do reakcije dehidrogenacije sukcinata, ne nastaje produkt reakcije (fumarat), stoga je Krebsov ciklus poremećen, ne nastaju redukcijski ekvivalenti, ne dolazi do procesa respiracije tkiva - stanice rade ne apsorbiraju kisik Dodatak citrata nije utjecao na CK jer citrat se koristi u reakciji koja prethodi dehidrogenaciji sukcinata.Dodatkom fumarata ponovno je uspostavljen Krebsov ciklus i nastavljena je apsorpcija kisika u stanicama. CK je konačni metabolički put, izvor redukcijskih ekvivalenata za sintezu CPE i ATP (proizvodnja energije).
14. U malignim tumorima prevladava anaerobni tip metabolizma ugljikohidrata i nakuplja se mliječna kiselina. Poznato je da se interkonverzije piruvata i laktata, koje katalizira laktat dehidrogenaza (LDH), brzo događaju u miokardu. Posljedično, izoenzimski sastav LDH u tumorskim stanicama i kardiomiocitima bit će sličan. Koji izoenzimi laktat dehidrogenaze prevladavaju u tumorskim stanicama? Kako se to može koristiti u dijagnostici? Opišite mjesto LDH u klasifikatoru enzima .
Odgovor: U tumorskim stanicama prevladavat će iste izoforme LDH kao i u kardiomiocitima - LDH1 i 2, kao i LDH3. Analiza sastava izoenzima LDH koristi se za različite patologije (srce, jetra, mišići, tumori), jer Različiti organi sadrže različite izoforme LDH. LDH – oksidoreduktaza.
15. Primjena tripsina pod lokalnim utjecajem temelji se na sposobnosti razgradnje nekrotičnog tkiva i fibrinoznih formacija, ukapljivanja viskoznih sekreta, eksudata i krvnih ugrušaka. Enzim je neaktivan i siguran u odnosu na zdrava tkiva. Objasni zašto. Kojoj klasi i podklasi enzima pripada tripsin? Zašto se ovaj enzim koristi za liječenje i liječenje gnojno-nekrotičnih rana?
Odgovor: Tripsin pripada klasi hidrolaza, podklasi peptidaza. Ovaj enzim katalizira hidrolizu peptidnih veza, jer nekrotična tkiva imaju proteinsku strukturu, tada će tripsin pospješiti njihovu razgradnju, ali ne utječe na zdrava tkiva, budući da se imobilizirani oblik ovog enzima koristi za medicinsku upotrebu.
16. Poznato je da kao rezultat mikrosomalnog hidroksilacijskog sustava (MSH) neki ksenobiotici koji su potencijalno toksični za tijelo postaju hidrofilni. Objasnite zašto hidroksilacija smanjuje toksičnost lipofilnih ksenobiotika. Kojoj klasi pripadaju MSH enzimi? Koji je princip rada MSG sustava za prijenos elektrona?
Odgovor: Mikrosomalni sustav glatkog endoplazmatskog retikuluma luči enzime monooksigenaze. Od toga, 1 oksidaza s miješanim funkcijama i 2 enzima koji osiguravaju procese konjugacije pretežno su uključeni u mehanizme metabolizma ksenobiotika.
Oksidaze kataliziraju reakcije C-hidroksilacije ksenobiotika. Kao rezultat toga, ksenobiotici dobivaju reaktivne skupine OH, COOH, koje osiguravaju ulazak u reakcije konjugacije uz stvaranje niskotoksičnih spojeva koji se lako izlučuju iz tijela urinom, žuči i izmetom.
2. Klasa oksidoreduktaze
3.A. Vezanje citokroma P450 i tvari RH (ksenobiotik) u aktivnom središtu aktivira redukciju željeza u hemu – dodaje se prvi elektron.
B. Promjena valencije željeza povećava afinitet kompleksa za molekulu kisika
B. Pojava molekule O2 u centru koagulacije citoroma P450 ubrzava pojavu drugog elektrona i stvaranje kompleksa: P450-Fe(II+)+O2-RH.
D. Modificirana tvar R-OH se odvaja od enzima i izlučuje iz tijela.
17. Objasnite zašto je kod određivanja aktivnosti laktat dehidrogenaze materijal za istraživanje krvni serum bez znakova hemolize, a kod određivanja aktivnosti pankreasne lipaze može se koristiti hemolitički serum? Navedite mjesto ovih enzima u klasifikatoru
Odgovor: hemoliza crvenih krvnih stanica u uzorku krvi (zbog visokog sadržaja LDH u krvnim stanicama), pa hemolitički serum nije prikladan za određivanje aktivnosti LDH, jer LDH može pobjeći iz uništenih crvenih krvnih stanica i iskriviti rezultat analize. Povećanje aktivnosti lipaze opaženo je u patologijama gušterače, što je povezano s oštećenjem njegovih stanica i otpuštanjem enzima u krv, tako da njegova aktivnost ne ovisi o tome koristi li se krv sa znakovima hemolize ili ne.
LDH-klasa-oksidigoreduktaza, (podklasa-oksidaza)
Pankreasna lipaza: Klasa hidrolaza
18. DNAaza je lizosomski enzim koji inhibira reprodukciju DNA virusa. Utvrđeno je da virusi pinocitozom ulaze u stanice i tako se izoliraju u pinocitotične vezikule, koje se spajaju s lizosomima. Zašto DNA-aza, čak ni u vrlo velikim količinama, ne oštećuje stanične molekule DNA? Kojoj klasi enzima pripada DNK-aza?
Odgovor: DNaza ne oštećuje vlastitu DNA stanice, budući da ovaj enzim hvataju stanične membrane, a unutar stanica izoliran je od nuklearnih struktura u endosomima. .
Razred: hidrolaze
19. Objasnite zašto se s povećanjem propusnosti membrana hepatocita u krvnoj plazmi u većoj mjeri povećava aktivnost alanin aminotransferaze (ALT), unatoč činjenici da je ukupna aktivnost aspartat aminotransferaze u jetrenim stanicama veća u odnosu na aktivnost od ALT-a. Koju vrstu reakcije kataliziraju ti enzimi i kako se koriste u dijagnosticiranju bolesti?
Odgovor: U akutnom hepatitisu dolazi do citolize hepatocita i smanjuje se funkcija jetre za sintezu proteina. ALT je intracelularni enzim i nalazi se u hepatocitima, stoga će se tijekom citolize otpustiti u krvotok.
Vrsta rješenja: prijenos funkcionalnih skupina s jednog supstrata na drugi
Ananin aminotransferaza (ALT ili ALT) i aspartat aminotransferaza (AST ili AST) spojene su u jednu skupinu enzima – aminotransferaze.
Enzimi imaju selektivnu tkivnu specijalizaciju, pa krvni test za ALT ukazuje na stanje jetre, krvni test za AST pokazatelj je stanja srčanog mišića - miokarda. Povišene razine ovih enzima u krvnoj plazmi ukazuju na oštećenje jetre ili tkiva miokarda. Smrt i uništavanje stanica u tim organima prati otpuštanje enzima u krv.
U dijagnozi se također često koristi Ritisov koeficijent - omjer AST/ALT određen u jednom testu krvi. Normalna vrijednost ovog koeficijenta je 1,3. Infektivni hepatitis uzrokuje njegovo smanjenje. U slučaju infarkta miokarda, Ritis indeks je povećan
Prema rezultatima analize ALT-a, povećanje ALT-a znak je takvih ozbiljnih bolesti kao što su:
zastoj srca
miokarditis
pankreatitis
infarkt miokarda
ozljede i nekroze skeletnih mišića
opsežni srčani udari
zastoj srca
virusni hepatitis
toksično oštećenje jetre
ciroza jetre
kronični alkoholizam
rak jetre
toksični učinak lijekova (antibiotika, itd.) na jetru
Test AST krvi može pokazati povećanje AST-a u krvi ako tijelo ima bolest kao što je:
infarkt miokarda
virusni, toksični, alkoholni hepatitis
angina pektoris
akutni pankreatitis
rak jetre
akutni reumatski karditis
zastoj srca
20. Poznato je da urea u koncentraciji od 2 mmol/l smanjuje aktivnost laktat dehidrogenaze (LDH) I i II za 20%, a LDH IV i V potpuno gube aktivnost. Kako se ta činjenica može koristiti za dijagnosticiranje infarkta miokarda i hepatitisa (bolesti praćene citolizom i nekrozom) u laboratoriju koji može odrediti samo ukupnu aktivnost enzima? Koju vrstu reakcija katalizira LDH? Koji je vitamin neophodan za "rad" enzima?
Odgovor: ako postoji blagi pad LDH... onda se smanjila aktivnost 1 i 2. Dakle srce... ako je aktivnost LDH jako smanjena... onda je to jetra
U reakcijama glikolize
Za "rad" enzima potreban je vitamin B6
21. Bjelančevine hrane probavljaju (hidroliziraju) enzim želučanog soka pepsin. Navedite klasu i podklasu enzima kojoj pripada pepsin. Koji je optimalni pH pepsina? Zašto je u bolesnika s hipoacidnim gastritisom poremećena probava bjelančevina u želucu? Koji će se proteini brže probaviti u gastrointestinalnom traktu, denaturirani ili nativni. Zašto? Poznato je da se pepsin sintetizira u stanicama želuca u neaktivnom obliku i postaje aktivan samo u šupljini organa. Opišite mehanizam regulacije aktivnosti ovog enzima.
Odgovor:
Pepsin pripada klasi hidrolaza, podklasi peptidaza. Optimalni pH za pepsin je 1,5-2. U bolesnika je probava bjelančevina u želucu poremećena zbog niske kiselostiželučanog soka (ovo je hipoacidni gastritis). Enzimi brže probavljaju denaturirane proteine gastrointestinalni trakt u usporedbi s domaćim (čak i ako je smanjena kiselost). Pepsin proizvode želučane žlijezde u neaktivnom obliku i postaje aktivan kada je izložen klorovodičnoj kiselini. Pepsin djeluje samo u kiseloj sredini želuca, a kada uđe u lužnatu sredinu dvanaesnika postaje neaktivan. MEHANIZAM: Pretvorba pepsinogena u pepsin nastaje kao rezultat cijepanja nekoliko peptida s N-terminalne regije pepsinogena, od kojih jedan ima ulogu inhibitora. Proces aktivacije odvija se u nekoliko faza, a kataliziran je klorovodičnom kiselinom želučanog soka i samim pepsinom (autokataliza). Pepsin osigurava dezagregaciju proteina, koja prethodi njihovoj hidrolizi i olakšava je. Kao katalizator ima učinak proteaze i peptidaze.
22. Student je uzeo uzorak krvi pacijenta za određivanje aktivnosti serumske kolinesteraze (SCE). Za provođenje analize sastavio je inkubacijsku smjesu koja je uključivala enzimski supstrat, krvni serum, pufer za održavanje pH (8,4) i indikator fenol crveno. Nakon vremena inkubacije, reakcijska smjesa je požutjela. Zašto? Koju reakciju katalizira ovaj enzim (navesti supstrat i produkte)? Kojoj klasi i podklasi enzima pripada? Aktivnost enzima koju je izračunao učenik iznosila je 80 µmol/ml∙h (norma je 160 – 340 µmol/ml∙h). Zašto je učenik aktivnost enzima izrazio u jedinicama koncentracije? Što bi moglo uzrokovati smanjenje PCE aktivnosti? Odgovor: Kolinesteraza je klasa hidrolaza, podklasa je hidrolaza esterske veze. Supstrati su kolinski esteri s octenom, propionskom ili maslačnom kiselinom. Proizvodi - kolin i octena kiselina. Kao rezultat reakcije, pH medija se pomiče u kiselu stranu, što se bilježi pomoću indikatora (fenol crveno), zbog čega je požutio. Smanjenje aktivnosti povezano je s alosteričkom inhibicijom, tj. obrazovanje
Odgovor:
Michaelisova konstanta (koncentracija supstrata pri kojoj je brzina reakcije 1/2 maksimalne).
Karakterizira afinitet enzima za supstrat (što je niža vrijednost, veći je afinitet). Je stalna količina
Maksimalna brzina reakcije: visoka koncentracija supstrata i niska K S vrijednost brzina reakcije.
Vm= 40 µmol/min ∙ mg Km= 10 mk mol/l U= 10 µmol/min ∙ mg S-?
Ne zašto?)
25. Student je proučavao učinak različitih koncentracija ATP-a i ADP-a na brzinu reakcije izocitrat dehidrogenaze, promatrajući optimalni pH i temperaturu inkubacijskog medija. Što mislite kakve je rezultate učenik mogao postići? Objasnite mehanizam utjecaja ovih nukleotida na aktivnost enzima. Koji se zaključak može izvući o strukturnim značajkama enzima? Opišite položaj enzima u klasifikatoru
Odgovor: Reakciju izocitrat dehidrogenaze alosterički aktivira ADP; s porastom koncentracije ATP-a brzina opada. Enzim se alosterički aktivira ADP i Ca++, jer ima alosterična vezna mjesta za ADP i Ca++ na svakoj podjedinici.
Izocitrat dehidrogenaza, oligomerni enzim, sastoji se od 8 podjedinica. Dodavanje izocitrata prvoj podjedinici uzrokuje kooperativnu promjenu u konformaciji ostalih, povećavajući brzinu vezanja supstrata. Enzim se alosterički aktivira pomoću ADP i Ca2+, koji se vežu za enzim na različitim alosteričkim mjestima. U prisutnosti ADP-a mijenja se konformacija svih podjedinica na takav način da se vezanje izocitrata događa mnogo brže. Dakle, pri koncentraciji izocitrata koja postoji u mitohondrijskom matriksu, male promjene u koncentraciji ADP-a mogu uzrokovati veliku promjenu u brzini reakcije. Povećanje aktivnosti izocitrat dehidrogenaze smanjuje koncentraciju citrata, što zauzvrat smanjuje inhibiciju citrat sintaze produktom reakcije. Kako se koncentracija NADH povećava, aktivnost enzima se smanjuje.
26. Hijaluronidaza se široko koristi u medicini zajedno s lijekovima za lokalnu anesteziju. Supstrat enzima hijaluronska kiselina sastavni je dio međustaničnog matriksa. Koju vrstu reakcije katalizira ovaj enzim? Koja je svrha korištenja enzima u anesteticima?
Odgovor: Hijaluronidaza je enzim (točnije skupina enzima) sposoban razgraditi hijaluronsku kiselinu na oligomere (fragmente niske molekularne težine) (slika 1). Nekoliko vrsta hijaluronidaze identificirano je u ljudskom tijelu, kako u citoplazmi stanica tako iu izvanstaničnom matriksu. Koordinirani rad ovih enzima pomaže u održavanju optimalne GC ravnoteže u vezivnom tkivu. Hijaluronidaze se sintetiziraju ne samo u ljudskom tijelu - to je uistinu univerzalni enzim. Većina funkcija koje hijaluronidaze obavljaju povezana je s njihovom sposobnošću povećanja propusnosti tkiva smanjenjem viskoznosti međustaničnog matriksa. Hijaluronidaza je sastavni dio otrovnog sekreta nekih životinja, budući da smanjenjem viskoznosti međustaničnog matriksa tkiva i povećanjem propusnosti kapilara olakšava širenje toksina s mjesta ugriza. Ovaj isti učinak, "vidljiv" u prirodi, aktivno se koristi u medicini kada se hijaluronidaza uvodi u tkiva zajedno s lijekovima, na primjer, lokalnim anesteticima, promičući njihovu distribuciju u tkivima tijekom infiltracijske anestezije.
Tip I. Hijaluronidaze testikularnog tipa (hijaluronat-endo-β-N-acetilheksosaminidaza, EC 3.2.1.35) Tip Ia. Zapravo hijaluronidaza testisa. Sadržan u testisima i spermi sisavaca i ribljem mlijeku. Vrsta Ib. Lizosomska hijaluronidaza. Sadržano u lizosomima stanica različitih tkiva (jetra, sinovijalno tkivo itd.), Kao iu nekim fiziološkim tekućinama (krvni serum, sinovijalna tekućina itd.) Tip Ic. Submandibularna hijaluronidaza. Sadržan u slini i žlijezdama slinovnicama sisavaca, u pčelinjim i zmijskim otrovima.
27. Studentu su uzeti uzorci krvi za određivanje aktivnosti kisele i alkalne fosfataze. Za provođenje analize sastavio je 2 inkubacijske smjese koje su uključivale enzimske supstrate, krvni serum i pufer (pH 5). Analizirajte točan sastav inkubacijske smjese za svaki enzim. Što mislite koju je pogrešku učenik napravio? Koji će rezultati enzimske aktivnosti biti netočni? Kako pH utječe na aktivnost enzima? Koju vrstu reakcije kataliziraju odabrani enzimi?
Odgovor: Optimum pH kisele fosfataze nalazi se u kiseloj sredini (pH 5,0-5,5), a za ALP je 8,6-10,1. U ovoj kiseloj smjesi, aktivnost ALP će biti smanjena. Utjecaj promjena u pH okoliša na molekulu enzima je utjecati na stanje i stupanj ionizacije kiselih i bazičnih skupina. S oštrim pomacima od optimalnog pH okoliša, enzimi mogu doživjeti konformacijske promjene, što dovodi do gubitka aktivnosti zbog denaturacije ili promjene naboja molekule enzima. Vrsta reakcije - hidroliza esteri fosforna kiselina. Mnogo je ALP u jetri, CP - u prostati.
28. Studentu su uzeti uzorci krvi za određivanje aktivnosti kisele i alkalne fosfataze. Za provedbu analize sastavio je 2 inkubacijske smjese koje su uključivale enzimske supstrate, krvni serum i pufer (pH 9). Analizirajte točan sastav inkubacijske smjese za svaki enzim. Što mislite koju je pogrešku učenik napravio? Koji će rezultati enzimske aktivnosti biti netočni? Kako pH utječe na aktivnost enzima? Koju vrstu reakcije kataliziraju odabrani enzimi?
Odgovor: Alkalna fosfataza je enzim iz skupine hidrolaza i katalizira reakciju cijepanja fosforne kiseline od njezinih organskih spojeva, djeluje u alkalnoj pH okolini = 9. Kisela fosfataza je enzim iz skupine hidrolaza i katalizira hidrolizu reakcija organskih estera fosforne kiseline, djeluje u kiseloj pH okolini, od 4 do 6. Učenik je napravio sljedeću pogrešku: uzeo je pH medij u kojem bi bila aktivna samo alkalna fosfataza. Rezultati aktivnosti kisele fosfataze bit će netočni
29. Lijekovi festal, mezim, pankreatin itd. naširoko se koriste u enzimskoj nadomjesnoj terapiji gastrointestinalnih bolesti praćenih smanjenjem aktivnosti probavnog soka. Koje enzime sadrže ovi lijekovi? Kojoj klasi i podklasi enzima pripadaju?
Odgovor: Ovi lijekovi su enzimski pripravci. Oni kompenziraju nedostatak egzokrine funkcije gušterače i pomažu u poboljšanju procesa probave. Uključeno u pripravke (pankreatin) - enzimi amilaza, lipaza i proteaza olakšavaju probavu ugljikohidrata, masti i proteina, što doprinosi njihovoj potpunijoj apsorpciji u gornjim crijevima. Enzimi pripadaju klasi hidrolaza. Podklase: - amilaze - glikozidaze - lipaze - esteraze Proteaze - peptidaze. Pripravci gušterače potiču izlučivanje vlastitih enzima gušterače u slučaju njihovog manjka.
30. S nedostatkom vitamina B6, koji je uključen u sintezu hema, razvija se anemija. U dijagnostičke svrhe, u ovom slučaju, određuje se aktivnost aminotransferaze krvnog seruma. Zašto? Kako bi se rezultat testa mogao promijeniti kod ovih pacijenata? Koju reakciju kataliziraju aminotransferaze? Zašto se aktivnost intracelularnih enzima normalno određuje u krvnoj plazmi?
Odgovor: Ako postoji nedostatak vitamina B6 u krvnom serumu/plazmi, odredit će se aktivnost alanin aminotransferaze. Vit.B6 je uključen u sintezu hema. Budući da je hem prostetička skupina hemoglobina (neprotein), a hemoglobin je protein, aminotransferaze sudjeluju u prijenosu njegovih amino skupina, a ako je sadržaj vitamina B6 smanjen, posljedično će se smanjiti i sadržaj hemoglobina. te će se razviti anemija. Uz nedostatak vit. B6 ALT aktivnost u serumu/plazmi bit će smanjena. Ovaj enzim katalizira reakciju prijenosa funkcionalnih skupina (u ovom slučaju peptidnih skupina). U krvnoj plazmi se normalno određuje aktivnost unutarstaničnih enzima kako bi se utvrdilo da li je enzim normalno prisutan ili je njegov sadržaj povećan, budući da unutarstanični enzimi obavljaju svoju funkciju unutar stanica i njihov sadržaj u plazmi je mali, ali kod patoloških promjena raste .
31. U laboratoriju se može odrediti aktivnost različitih izoformi kreatin kinaze, laktat dehidrogenaze, kao i pseudokolinesteraze, alanin (aspartat) aminotransferaze, kisele fosfataze, alkalne fosfataze, gama-glutamil transpeptidaze. Određivanje aktivnosti kojih se od navedenih enzima i njihovih izoformi mogu koristiti za dijagnostiku bolesti miokarda? Objasni svoj odgovor. Koju vrstu reakcije kataliziraju odabrani enzimi? Zašto je za rješavanje pitanja lokalizacije patološkog procesa potrebno odrediti aktivnost pojedinih izoformi, a ne ukupnu aktivnost enzima?
Odgovor: LDH 1 i 2 prevladavaju u srcu i bubrežnom korteksu. Istodobno povećanje CPK (CF) može ukazivati na patologiju miokarda. Za očekivati je povećanje ALT i AST, jer također se oslobađaju u krv kada je miokard oštećen. U srcu prevladava AST. Koeficijent De Ritis će se povećati (>2 s normom od 0,91-1,75). CK katalizira prijenos fosfatnih skupina, LDH - razgradnju laktata, AST i ALT - prijenos amino skupina aspartata, odnosno alanina (pretvorba a-aminokiselina u ketokiseline). Zato što su različite izoforme odgovorne za različite patologije različitih organa (na primjer: LDH-1 je znak srčane patologije, a LDH-5 je znak jetre…..).
32. Laboratorij ima mogućnost određivanja aktivnosti različitih izoformi kreatin kinaze, laktat dehidrogenaze, pseudokolinesteraze, alanin (aspartat) aminotransferaze, kisele fosfataze, alkalne fosfataze, gama-glutamil transpeptidaze. Propisati biokemijski (enzimološki) pregled za pacijenta sa sumnjom na bolest jetre praćenu citolizom. Kojoj klasi pripadaju enzimi odabrani za dijagnozu?
Odgovor: Povećanje razine AST u serumu, LDH-1 i CPK-MB ukazuje na patološki proces u miokardu. ALT se može malo promijeniti, jer U srcu prevladava AST. CPK katalizira prijenos fosfatnih skupina, LDH - hidrolitičko cijepanje laktata, AST i ALT - prijenos amino skupina aspartata, odnosno alanina.LDH-5 je lokaliziran u skeletnim mišićima i jetri. ALT - u jetri. Arginaza, histidaza - također u jetri. Povećanje razine ovih enzima u serumu ukazuje na patologiju jetre. PCE aktivnost će se smanjiti – jer smanjit će se lučenje proteina funkcija jetre. Razine AST često se povećavaju 20 do 50 puta kod bolesti jetre praćenih nekrozom. LDH katalizira hidrolitičku razgradnju laktata, arginaza hidrolizira arginin u ornitin i ureu, histidaza hidrolizu histidina. PCE - razgrađuje acetilkolin, ALT - prenosi amino skupinu alanina.
33. U krvi bolesnika povećana je aktivnost aspartat aminotransferaze i laktat dehidrogenaze I. Treba li u ovom slučaju očekivati promjene u aktivnosti alanin aminotransferaze i pseudokolinesteraze? Objasni svoj odgovor. Koje reakcije kataliziraju ti enzimi?
Odgovor:
Budući da su AST i LDH 1 povišeni, to ukazuje na patologiju srčanog mišića (na primjer, infarkt miokarda). Laboratorijska dijagnoza infarkta miokarda temelji se na biokemijskim pretragama krvi. Od dijagnostičke važnosti je analiza aktivnosti aspartat aminotransferaze AST, laktat dehidrogenaze LDH i njenih izoenzima, kreatin fosfokinaze CPK i njenog izoenzima MB. Infarkt miokarda je nekroza (smrt) dijela srčanog mišića, uslijed čega se enzimi ALT i AST oslobađaju u krv. Dakle, tijekom infarkta miokarda raste i razina ALT i AST u krvi, ali je AST jače povećan (ALT prevladava u jetri, a AST u miokardu. Dakle, tijekom infarkta miokarda aktivnost AST u krvi raste 8 -10 puta, dok je ALT samo 1,5-2 puta). Kod infarkta miokarda, naglo smanjenje aktivnosti kolinesteraze opaženo je na kraju prvog dana bolesti, što je uzrokovano šokom, što dovodi do teškog oštećenja jetre. Kataliziraju se reakcije transaminacije: ALANIN AMINOTRANSFERAZA - katalizira prijenos amino skupine s kalanina na α-ketoglutarnu kiselinu (uz nastanak pirogrožđane kiseline i glutaminske kiseline). Aspartetaminuserusferaza-katalizira prijenos aminoskupine iz asparaginske kiseline u α-ketoglutarnu kiselinu (L-achanty + α-ketoglutarat AST oksaloacetat + glutamat) reakcija oksidacije i obnove: LDG 1 katalizira reverzibilnu reakciju Super-2 hidroliza: pseudo-kolenesteraza - katalizira hidroliza acetilkolina i butirilkolina
34. U krvi bolesnika naglo je povećana aktivnost laktat dehidrogenaze I i II, kao i aktivnost kreatin kinaze. Ima li razloga očekivati promjene aktivnosti aminotransferaze? Kako će se promijeniti de Ritisov koeficijent? Aktivnost koje izoforme kreatin kinaze će biti povećana? Objasni svoj odgovor. Koje vrste reakcija kataliziraju ovi enzimi?
Odgovor: 1. Da, aktivnost aspartat aminotransferaze (AST) će se značajno povećati, dok će se aktivnost alanin aminotransferaze (ALT) umjereno povećati.
2. De Ritisov koeficijent će se povećati i biti veći od 1.
3. Kreatin kinaza MB, budući da je ovaj enzim specifičan i osjetljiv pokazatelj oštećenja miokarda. (Povećana aktivnost LDH 1 i 2 ukazuje na srčanu patologiju.)
35. Pacijentova razina aspartat aminotransferaze u serumu je 80 U/L. Povećana aktivnost kreatin fosfokinaze (MB) i laktat dehidrogenaze I. Što mislite gdje je lokaliziran patološki proces? Trebamo li očekivati promjene u aktivnosti alanin aminotransferaze? Koje reakcije kataliziraju ti enzimi?
Odgovor:
1. U srcu.
2. Da, s patologijama srca postoji umjereno povećanje aktivnosti ALT.
3. Aspartat aminotransferaza (AST) katalizira prijenos amino skupine iz asparaginske kiseline (aminokiselina) u alfa-ketoglutarnu kiselinu (ketokiselina).Alanin aminotransferaza (ALT) katalizira reverzibilni prijenos amino skupine (NH2) s aminokiseline (alanin) na α-ketoglutarat, što dovodi do stvaranja glutamata i pirogrožđane kiseline.
Kreatin fosfokinaza (CF) katalizira prijenos fosfata iz kreatin fosfata u adenozin difosfat.
Laktat dehidrogenaza katalizira pretvorbu laktata u piruvat, što rezultira stvaranjem NADH+.
36. Alanin aminotransferaza u serumu bolesnika je 75 U/l. Povećana aktivnost arginaze, histidaze i laktat dehidrogenaze V. Što mislite gdje je lokaliziran patološki proces? Kako se može promijeniti aktivnost aspartat aminotransferaze i pseudokolinesteraze? Kojoj klasi pripadaju svi navedeni enzimi?
Odgovor.
U akutnom hepatitisu dolazi do citolize hepatocita i smanjene funkcije jetre za sintezu proteina, stoga: u ovom slučaju treba koristiti ALT i laktat dehidrogenazu (V) kao enzime markere jetre; također je moguće propisati testove za promjene u razina aktivnosti arginaze i histidaze. Svi ti enzimi su intracelularni i nalaze se u hepatocitima; prema tome, oni će ući u krvotok tijekom citolize. U ovom slučaju, pseudokolinesteraza se mora koristiti kao sekretorni enzim, čija će se razina aktivnosti u krvi smanjiti zbog smanjenja funkcije jetre za sintezu proteina.
Razred: transferaze
pseudokolinesteraze, razina aktivnosti u krvi će se smanjiti zbog smanjenja funkcije jetre za sintezu proteina. AST je također smanjen
37. Odredite biokemijsku (enzimološku) pretragu bolesniku kod kojeg sumnjate na smanjenje ekskretorne funkcije gušterače zbog njezine upale. Navedite tip katalizirane reakcije enzima odabranih za dijagnozu. Objasnite zašto se inhibitori tripsina koriste u kompleksnoj terapiji takve bolesti?
Odgovor.
Biokemijski test krvi za pankreatitis - provodi se za određivanje razine glukoze, kolesterola, amilaze (češće u akutnom pankreatitisu), globulina. Povećanje ili smanjenje ovih pokazatelja u krvi može voditi liječnike na pravi put i pomoći pacijentu na vrijeme. Glukoza je glavni pokazatelj metabolizma ugljikohidrata. Njegova razina može biti smanjena kod nekih endokrinih bolesti. Kod pankreatitisa često se opaža povećanje razine glukoze. U odraslih je normalna razina glukoze u krvi 3,89 - 5,83 (3,5-5,9) mmol/l Kolesterol - povećanje razine kolesterola signalizira razvoj dijabetes melitusa, kronične bolesti bubrega i smanjenu funkciju štitnjače. Važno je znati da kolesterol postaje niži od normalnog kod akutnog pankreatitisa i bolesti jetre. Norme ukupnog kolesterola u krvi su 3,0-6,0 mmol / l Globulini - razina α2-globulina s pankreatitisom uvijek se smanjuje. Amilaza - razina amilaze gušterače u krvi povećava se 10 puta ili više iznad normale tijekom akutnog pankreatitisa ili tijekom egzacerbacije kroničnog pankreatitisa. Naglo povećanje razine pankreasne amilaze može biti povezano s upalom gušterače, zbog začepljenja kanala gušterače cistom, tumorom, kamencem ili priraslicama. Norma amilaze u krvi je 28 -100 U / l. Analiza urina za pankreatitis - otkrivanje amilaze u urinu također ukazuje na pankreatitis (uglavnom akutni pankreatitis). Analiza stolice omogućuje procjenu funkcije izlučivanja gušterače. Izmet ima masnu konzistenciju, mikroskopska analiza otkriva prisutnost neprobavljenih vlakana i povećan sadržaj neutralne masti i masnih kiselina. Markeri oštećenja jetre su bilirubin, ALT, GGT i alkalna fosfataza!
Kada je gušterača upaljena, enzimi koje luči žlijezda ne otpuštaju se u dvanaesnik, već se aktiviraju u samoj žlijezdi i počinju je uništavati (samoprobava). U skladu s tim, kako bi se to spriječilo, propisani su inhibitori enzima gušterače, uključujući tripsin.
38. Bolesniku sa sumnjom na akutni hepatitis, koji je popraćen citolizom hepatocita, propisati biokemijski (enzimološki) pregled. Kako će se promijeniti njegova razina markera i sekretornih jetrenih enzima? Imenujte klasu i podklasu enzima odabranih za dijagnostiku.
Odgovor.
Bx testovi za ALT i AST, de Ritisov koeficijent.
Provjeriti povećanu aktivnost niza serumskih enzima: aldolaze, aspartat aminotransferaze i posebno alanin aminotransferaze (značajno iznad 40 jedinica)
Normalna razina ALT u krvi je 0,1-0,68 µmol/l.h. Različite razine povećane aktivnosti ALT otkrivaju se kod akutnog hepatitisa, ciroze jetre i kod uzimanja hepatotoksičnih lijekova (otrovi, neki antibiotici).
Omjer aktivnosti AST/ALT naziva se de Ritisov koeficijent. Normalna vrijednost za de Ritisov omjer je 1,3. Za oštećenje jetre, vrijednost koeficijenta de Ritis smanjuje se.
Oštar porast aktivnosti ALT za 5-10 puta ili više, povećava se aktivnost AST.
Klasa– Transferaze. Podrazred -
39. Muškarac je bio u kontaktu s pacijentom s virusnim hepatitisom ( bolest jetre praćeno citolizom). Naručite se na biokemijsku pretragu koja može pomoći u prepoznavanju znakova oštećenja strukture i funkcije jetre u slučaju infekcije.
Odgovor.
Određivanje razine alanin aminotransferaze ("jetrenih" enzima ALT) i aspartat aminotransferaze (AST) u krvi. ALT i AST su enzimi koji se nalaze unutar hepatocita i otpuštaju se kada su stanice oštećene. Pregled za određivanje razine AST i ALT u krvi omogućuje određivanje stupnja aktivnosti upalnih procesa u jetri uzrokovanih virusom.
Normalna razina ALT u krvi je 0,1-0,68 µmol/l.h.
Norma AST je 0,1-0,45 µmol/l.h.
40. Bolesniku sa sumnjom na infarkt miokarda (bolest napreduje s razvojem nekroze) odrediti biokemijsku (enzimološku) pretragu. 2Koji su mogući pomaci u enzimskoj aktivnosti? 3Imenujte klasu i podklasu enzima odabranih za dijagnozu.
Odgovor:
1. Određuje se aktivnost enzima, čija se razina u krvi značajno povećava kao rezultat njihovog oslobađanja iz žarišta nekroze, povećava se sadržaj mioglobina, čiji je pokazatelj informativan u prvim satima i s atipičnim kliničke slike, kada je praktički nemoguće postaviti dijagnozu na temelju simptoma. Normalan sadržaj mioglobina u krvnom serumu je:
Kod muškaraca 22-66 mcg/l,
U žena - 21-49 mcg / l
Povećanje koncentracije mioglobina u krvi i njegova pojava u urinu (mioglobinurija) opaža se tijekom destruktivnih procesa u poprečno-prugastim mišićima, a posebno u miokardu.
Od dijagnostičke važnosti je analiza aktivnosti aspartat aminotransferaze AST, laktat dehidrogenaze LDH i njenih izoenzima (LDH 1-5), kreatin fosfokinaze CPK i njenog izoenzima MB.
2.Povećanje AST, K-DRitis, LDH.
3.Klasa – transferaze.
41. Propisati biokemijski (enzimološki) pregled za pacijenta sa sumnjom na bolest jetre povezanu s kršenjem njegove funkcije izlučivanja. Koje su moguće promjene u enzimskoj aktivnosti? Imenujte klasu i podklasu enzima odabranih za dijagnostiku.
Odgovor: Potrebno je provjeriti razinu alkalne fosfataze u bolesnika. Ako je njegova razina povišena, to znači da pacijent ima patologiju izlučujuće funkcije jetre. Ako je razina normalna, nema patologije. Alkalna fosfataza pripada klasi hidrolaza, podklasi glikozidaza.
42. Pacijent ima manjak željeza. Kako će se promijeniti brzina mikrosomalne hidroksilacije (MSH)? Kako to treba uzeti u obzir pri odabiru doza lijekova za liječenje popratnih bolesti? Objasnite mehanizam djelovanja mikrosomalnog hidroksilacijskog sustava. Kojoj klasi pripadaju MSH enzimi?
Odgovor: Općenito, hidroksilirajući enzimi su monooksidansi koji uključuju hem koji sadrži željezo kao koenzim, stoga je u stanju nedostatka željeza hidroksilacija inhibirana. Potrebno je smanjiti doze lijekova koji se u organizmu metaboliziraju hidroksilacijom. Za niz lijekova dovoljno je aktivno djelovanje, a istovremeno i metaboliziranje hidroksilacijom.
Potrebna glukoza -NADP. Brzina oksidacije određenih tvari može biti ograničena kompeticijom za enzimski kompleks mikrosomalne frakcije. Dakle, istodobna primjena dva konkurentna lijeka dovodi do činjenice da se uklanjanje jednog od njih može usporiti i to će dovesti do njegovog nakupljanja u tijelu. Alternativno, lijek može potaknuti aktivaciju sustava ubrzanog mikrosomskom oksidazom. eliminacija drugih istodobno propisanih lijekova.
43. Koje vitamine treba propisati bolesniku u hipoenergetskom stanju uzrokovanom kardiovaskularnom bolešću i zašto?
Odgovor: Uzrok hipoenergetskog stanja može biti hipovitaminoza, budući da su koenzimi koji sadrže vitamine uključeni u reakcije općih putova katabolizma i dišnog lanca. Vitamin B1 je dio tiamin difosfata, vitamin B2 je komponenta FMN i FAD. Vitamin PP u obliku nikotinamida je dio NAD+ i NADP+, pantotenska kiselina je dio koenzima A, biotin je koenzim koji djeluje na aktivaciju CO2.
44. Bolesnik ima smanjenu aktivnost enzima dehidrogenaze (laktat dehidrogenaza, malat dehidrogenaza, alkohol dehidrogenaza) u krvnom serumu. Objasnite mogući razlog ove promjene. Kako otkloniti uzrok? Zašto se aktivnost intracelularnih enzima normalno otkriva u krvnoj plazmi? Koje vrste reakcija kataliziraju ovi enzimi?
Odgovor: samo takvo smanjenje aktivnosti uzrokovano je: - smanjenjem broja stanica koje izlučuju enzim - nedostatkom sinteze - povećanjem izlučivanja enzima - inhibicijom aktivnosti kao rezultatom djelovanja proteinaza - genetskim poremećaja (Kako eliminirati?? Svi ovi enzimi nepovratno su inhibirani i denaturirani solima teških metala. Osim toga, NAD-ovisne dehidrogenaze mogu biti inhibirane velikim dozama alkohola i nekim lijekovima (eter, uretan). Potrebno je otkriti etiologiju i započeti liječenje - uklj. detoksikacija.) Normalno, aktivnost intracelularnih enzima u krvnoj plazmi otkriva se u vezi s fiziološkom hemolizom zbog prirodnog starenja crvenih krvnih stanica s otpuštanjem citoplazmatskog sadržaja u krvnu plazmu (uključujući unutarstanične enzime), povećanom propusnošću membrane u djetinjstvu, pri obavljanju teške tjelesne aktivnosti . Dehidrogenaze kataliziraju dehidrogenaciju (oksidaciju) supstrata koristeći NAD+, NADP+, FAD, FMN kao akceptor vodika
45. Zbog nedostatka tiamina može doći do hipoenergetskog stanja. Objasni zašto. Poznato je da se povećava razina keto kiselina u tkivima. Koje se keto kiseline nakupljaju? Koje pH promjene bi to moglo uzrokovati? Hoće li se stanje bolesnika poboljšati povećanjem ugljikohidrata u prehrani?
Odgovor: Vitamin B1 (tiamin) ima važnu ulogu u procesima opskrbe organizma energijom. Kofaktor je piruvat karboksilaze (1. enzim kompleksa piruvat dehidrogenaze), enzim alfa-ketoglutarat dehidrogenaznog kompleksa, transketolaze (enzim neoksidativnog stadija pentozofosfatnog puta). Zbog poremećaja ovih enzima dolazi do hipoenergetskog stanja. Dolazi do nakupljanja nedovoljno oksidiranih metaboličkih produkata piruvata, koji imaju toksični učinak na središnji živčani sustav i uzrokuju razvoj metaboličke acidoze. Zbog razvoja nedostatka energije smanjuje se učinkovitost pumpi ionskog gradijenta, uključujući stanice živčanog i mišićnog tkiva. Poremećena je sinteza masnih kiselina i transformacija ugljikohidrata u masti. Pojačani katabolizam proteina dovodi do razvoja atrofije mišića, au djece i do usporenog tjelesnog razvoja. Zbog otežanog stvaranja acetil CoA iz pirogrožđane kiseline, proces acetilacije kolina pati.
46. Koristeći se poznavanjem biokemije energetskog metabolizma, pokušajte objasniti zašto se, da se zimi ne bi smrznuli vani, treba što više kretati?
Odgovor: Pokret je uzrokovan kontrakcijom mišićnog tkiva. Ovo smanjenje zahtijeva energiju koja se oslobađa tijekom disanja tkiva i pretvorbe glukoze. Ali budući da se sva energija ne koristi za potrebe stanice, dio se raspršuje i "grije" okolna tkiva. Zbog toga se tjelesna temperatura povećava tijekom intenzivnog rada mišića.
47. Zašto je lipoična kiselina nužno uključena u kompleks lijekova za liječenje zatajenja srca?
48. Objasnite zašto naglo opada proizvodnja ATP-a u miokardu s nedostatkom nikotinske kiseline? Koji enzim sudjeluje u sintezi ATP-a? Zašto se sinteza ATP-a u mitohondrijima naziva oksidativna fosforilacija? Navedite enzimske komplekse dišnog lanca mitohondrija, čiji je rad povezan sa sintezom ATP-a oksidativnom fosforilacijom.
Odgovor: Nikotinska kiselina u tijelu je dio NAD i NADP. Oni su glavni izvor elektrona u dišnom lancu, koji opskrbljuje energijom za oksidativnu fosforilaciju (sintezu ATP-a). S nedostatkom nikotinske kiseline smanjuje se sadržaj NAD i NADP, a smanjuje se proizvodnja ATP-a u mitohondrijima. ATP sintaza je uključena u sintezu ATP-a. Sinteza ATP-a u mitohondrijima događa se reakcijom dodavanja anorganskog fosfora na molekulu ADP-a prijenosom elektrona duž CPE, tj. oksidativne fosforilacije. Enzimski kompleksi: NADH2:CoQ-oksidoreduktaza (1), sukcinat:CoQ-oksidoreduktaza (2), CoQH2:citokrom c-oksidoreduktaza (3), citokrom oksidaza (4).
49. Kalijev cijanid je smrtonosni otrov. Otrovanja njime su izuzetno rijetka zbog njegove nepristupačnosti. No, postoje slučajevi trovanja košticama marelice koje sadrže amigdalin iz kojeg se u organizmu oslobađa cijanovodična kiselina HCN. Anion ove kiseline ima veliki afinitet prema Fe 3+, zbog čega s njim stvara jak kompleks. U slučaju trovanja cijanidom uočava se depresija disanja, hiperemija kože i konvulzije. Karakteristična značajka trovanje je svijetlo grimizna boja venske krvi. Što uzrokuje opisane simptome? Opišite strukturne značajke i funkcioniranje inhibiranog enzima. Zašto ovaj određeni enzim ima veći afinitet prema cijanidu nego drugi hemoproteini? Objasnite grimiznu boju venske krvi kod trovanja cijanidom.
ODGOVOR: Cijanidni anion je inhibitor enzima citokrom c oksidaze u kompleksu IV respiratornog transportnog lanca elektrona (na unutarnjoj mitohondrijskoj membrani). Veže se na željezo, koje je dio enzima, koji sprječava prijenos elektrona između citokrom c oksidaze i kisika. Kao rezultat toga, transport elektrona je poremećen i, posljedično, prestaje aerobna sinteza ATP-a.
Citokrom c oksidaza (citokrom oksidaza), enzim iz klase oksidoreduktaza; katalizira završni korak prijenosa elektrona na kisik u procesu oksidativne fosforilacije.
Enzim se sastoji od 13 dijelova. Enzim katalizira redukcijsko-oksidacijsku reakciju - molekule citokroma c se oksidiraju i kisik se reducira. Ova reakcija troši gotovo sav kisik potreban živim organizmima tijekom disanja. Katalitički centar enzima sadrži heme i bakrene komplekse. A kako piše u zadatku, anion cijanovodične kiseline ima veliki afinitet prema Fe 3 zbog čega s njim stvara jak kompleks.
Toksični učinak cijanida temelji se na činjenici da se vežu na tkivne enzime odgovorne za stanično disanje, potiskujući njihovu aktivnost i uzrokujući izgladnjivanje tkiva kisikom. Stoga je boja venske krvi tijekom trovanja cijanidom grimizna, ne dolazi do izmjene plinova, a arterijska krv nakon prolaska kroz sustavnu cirkulaciju ostaje grimizna.
Zašto ovaj enzim ima veći afinitet prema cijanidu od ostalih hemoproteina, jer hemoproteini u svom sastavu sadrže dvovalentno željezo... a oksidirana citokrom c oksidaza u svojoj strukturi ima trovalentno željezo koje se veže na cijanid.
50.Koje biste vitamine preporučili bolesniku s poremećajem energetskog metabolizma uzrokovanom npr. hipoksijom zbog bolesti kardiovaskularnog sustava Zašto? Navedite enzime uključene u opći put energetskog metabolizma i tkivnog disanja, čija aktivnost ovisi o vitaminima. Koje vrste reakcija kataliziraju?
ODGOVOR:
Cijeli ananas i komad souffléa zapravo su moj današnji ručak , citrat, (cis-)akonitat, izocitrat, (alfa-)ketoglutarat, sukcinil-CoA, sukcinat, fumarat, malat, oksaloacetat. enzima uključenih u opći put metabolizma energije
NAD,NADP-vit.PP (nikotinska kiselina) je koenzim oksidoreduktaza. kataliziranje redoks reakcija (dehidrogenacija) HS-CoA-vit.B5 (pantotenska kiselina)– koenzim aciltransferaze.reakcija prijenosa acilne skupine FAD, FMN-vit.B2 (riboflavin)-koenzim oksidoreduktaza.dehidrogenacija.
Piridoksal fosfat-vit.B6 (piridoksin) Tiamin pirofosfat-vit.B1 (tiamin)
FAD, HS-CoA, NAD, tiamin pirofosfat - uključeni su uoksidativna dekarboksilacija piruvata.
51.2,4-dinitrofenol, koji je razdvojač tkivnog disanja i oksidativne fosforilacije, pokušao se koristiti u borbi protiv pretilosti. Trenutno se takve tvari više ne koriste kao lijekovi, jer postoje slučajevi gdje je njihova uporaba dovela do smrti. Zašto uzimanje takvih lijekova može dovesti do smrti?
ODGOVOR: Rastavljači- lipofilne tvari koje su sposobne prihvatiti protone i prenijeti ih kroz unutarnju membranu mitohondrija, zaobilazeći V kompleks (njegov protonski kanal).
Razdvojitelji suzbijaju oksidativnu fosforilaciju, povećavajući propusnost membrane za H + ione.Zato se smanjuje prosječna mu H = 220 mV. Odnosno, elektrokemijski potencijal stanice je izjednačen, što znači da se ATP neće sintetizirati i energija će se raspršiti u obliku topline.
Oksidacija koja nije popraćena sintezom ATP-a naziva se slobodnom oksidacijom. U tom slučaju energija se oslobađa u obliku topline. To se može promatrati pod utjecajem toksina i popraćeno je povećanjem tjelesne temperature.
Ako se poremeti tkivno disanje i oksidacijska fosforilacija, poremetit će se stvaranje ATP-a, doći će do energetskog gladovanja, što će dovesti do patoloških pojava (ishemija miokarda i mozga, infektivni procesi, pad imuniteta, sinteze, aktivnosti enzima, iscrpljenost) i smrti.
52.Objasnite zašto primjena vitamina C u liječenju kritičnih stanja aktivira stvaranje ATP-a i poboljšava funkcioniranje mikrosomalnog hidroksilacijskog sustava.
53. Objasnite, koristeći se poznavanjem biokemije energetskog metabolizma, zašto čovjeku postaje vruće tijekom tjelesne aktivnosti?
ODGOVOR: Ubikinoni su koenzimi topivi u mastima koji se pretežno nalaze u mitohondrijima eukariotskih stanica. Ubikinon je komponenta transportnog lanca elektrona i uključen je u oksidativnu fosforilaciju. Maksimalan sadržaj ubikinona je u organima s najvećim energetskim potrebama, primjerice u srcu i jetri.
Kompleks disanja tkiva 1 katalizira oksidaciju NADH ubikinonom.
Iz NADH i sukcinata u kompleksima 1 i 2 respiratornog lanca, E prelazi u ubinon.
A zatim od ubinona do citokroma c.
55. Provedena su dva pokusa: u prvom istraživanju mitohondriji su tretirani oligomicinom, inhibitorom ATP sintaze, a u drugom 2,4-dinitrofenolom, razdvojačom oksidacije i fosforilacije. Kako će se promijeniti sinteza ATP-a, transmembranski potencijal, brzina disanja tkiva i količina oslobođenog CO2? Objasnite zašto endogeni razdvojitelji masne kiseline i tiroksin imaju pirogen učinak?
ODGOVOR: sinteza ATP-a će se smanjiti; veličina transmembranskog potencijala će se smanjiti; smanjit će se brzina disanja tkiva i količina oslobođenog CO2.
Neke kemikalije mogu prenositi protone ili druge ione bez prolaska kroz membranske protonske kanale ATP sintaze, te se nazivaju protonofori i ionofori. U tom slučaju nestaje elektrokemijski potencijal i prestaje sinteza ATP-a. Taj se fenomen naziva odvajanje respiracije i fosforilacije. Količina ATP-a se smanjuje, ADP povećava, a energija se oslobađa u obliku toplina, Posljedično, uočava se porast temperature i otkrivaju se pirogena svojstva.
56. Apoptoza je programirana stanična smrt. U određenim patološkim stanjima (na primjer, virusna infekcija) može doći do prijevremene stanične smrti. Ljudsko tijelo proizvodi zaštitne proteine koji sprječavaju preuranjenu apoptozu. Jedan od njih je protein Bcl-2, koji povećava omjer NADH / NAD+ i inhibira otpuštanje Ca 2+ iz ER. Sada je poznato da virus AIDS-a sadrži proteazu koja uništava Bcl-2. Brzina kojih se reakcija energetskog metabolizma mijenja u ovom slučaju i zašto? Zašto mislite da bi te promjene mogle biti štetne za stanice?
ODGOVOR: Povećava omjer NADH / NAD+ čime se povećava stopa ORR reakcija Krebsovog ciklusa.
U isto vrijeme, reakcija oksidativne dekarboksilacije će se ubrzati, jer Ca2+ je uključen u aktivaciju neaktivnog PDH. Budući da će se omjer NADH / NAD+ smanjiti tijekom AIDS-a, brzina OBP reakcija Krebsovog ciklusa će se smanjiti.
57 U medicinskoj praksi kao hipnotici koriste se barbiturati (natrij-amital i dr.). Međutim, predoziranje ovim lijekovima koje premašuje 10 puta terapijsku dozu može biti kobno. Na čemu se temelji toksični učinak barbiturata na tijelo?
Odgovor: Barbiturati, skupina ljekovitih tvari dobivenih od barbiturne kiseline, koje zbog inhibicijskog djelovanja na središnji živčani sustav imaju hipnotičko, antikonvulzivno i narkotičko djelovanje.Barbiturati uzeti oralno apsorbiraju se u tankom crijevu. Kada dođu u krvotok, vežu se za proteine i metaboliziraju u jetri. Otprilike 25% barbiturata izlučuje se nepromijenjeno urinom.
Glavni mehanizam djelovanja barbiturata je zbog činjenice da oni prodiru u unutarnje lipidne slojeve i ukapljuju membrane živčanih stanica, ometajući njihovu funkciju i neurotransmisiju. Barbiturati blokiraju ekscitatorni neurotransmiter acetilkolin, dok stimuliraju sintezu i povećavaju inhibitorne učinke GABA. Kako se ovisnost razvija, kolinergička funkcija se povećava dok se sinteza i vezanje GABA smanjuje. Metabolička komponenta je induciranje jetrenih enzima, smanjujući protok krvi u jetri. Tkiva postaju manje osjetljiva na barbiturate. Barbiturati mogu uzrokovati povećanje stabilnosti membrana živčanih stanica tijekom vremena. Općenito, barbiturati imaju inhibicijski učinak na središnji živčani sustav, što se klinički očituje hipnotičkim i sedativnim učinkom. u toksičnim dozama inhibiraju vanjsko disanje i aktivnost kardiovaskularnog sustava (zbog inhibicije odgovarajućeg centra u produljenoj moždini). ponekad poremećaji svijesti: stupor, stupor i koma. Uzroci smrti: respiratorno zatajenje, akutno zatajenje jetre, šok reakcija sa srčanim zastojem.
Istovremeno, zbog poremećaja disanja dolazi do povećanja razine ugljičnog dioksida i smanjenja razine kisika u tkivima i krvnoj plazmi. Pojavljuje se acidoza - kršenje acidobazne ravnoteže u tijelu.
Djelovanje barbiturata remeti metabolizam: inhibira oksidativne procese u tijelu, smanjuje stvaranje topline. Kod trovanja dolazi do širenja krvnih žila i jačeg oslobađanja topline. Stoga se temperatura pacijenata smanjuje
58. Za zatajenje srca propisane su injekcije kokarboksilaze koja sadrži tiamin difosfat. S obzirom na to da zatajenje srca prati hipoenergetsko stanje, te koristeći spoznaje o utjecaju koenzima na aktivnost enzima objasniti mehanizam terapijskog djelovanja lijeka. Navedite koji se proces ubrzava u stanicama miokarda primjenom ovog lijeka
Odgovor: Kokarboksilaza je lijek sličan vitaminu, koenzim koji poboljšava metabolizam i opskrbu tkiva energijom. Poboljšava metaboličke procese živčanog tkiva, normalizira rad kardiovaskularnog sustava i pomaže u normalizaciji rada srčanog mišića.
U organizmu kokarboksilaza nastaje iz vitamina B1 (tiamin) i ima ulogu koenzima. Koenzimi su jedan od dijelova enzima - tvari koje višestruko ubrzavaju sve biokemijske procese. Kokarboksilaza je koenzim enzima uključenih u procese metabolizma ugljikohidrata. U kombinaciji s proteinskim i magnezijevim ionima, dio je enzima karboksilaze, koji aktivno djeluje na metabolizam ugljikohidrata, smanjuje razinu mliječne i pirogrožđane kiseline u tijelu, poboljšava apsorpciju glukoze. Sve to pomaže povećanju količine oslobođene energije, a time i poboljšanju svih metaboličkih procesa u tijelu, a budući da naš pacijent ima hipoenergetsko stanje, odnosno stanja u kojima je smanjena sinteza ATP-a, a uzrok tome može biti hipovitaminoza vitamina B1. , onda kod uzimanja takvog lijek kao kokarboksilaze, poboljšat će se stanje aktivnosti okoliša.
Kokarboksilaza poboljšava apsorpciju glukoze, metaboličke procese u živčanom tkivu i pomaže u normalizaciji rada srčanog mišića. Nedostatak kokarboksilaze uzrokuje povećanje kiselosti krvi (acidozu), što dovodi do teških poremećaja svih organa i sustava organizma, što može rezultirati komom i smrću bolesnika.
NISAM NIŠTA NAŠAO KOJI SE PROCESI U MIOKARDU UBRZAVAJU PRILIKOM UVOĐENJA OVOG LIJEKA... ALI SAMO AKO SE UBRZAVAJU SVI METABOLIČKI PROCESI I OBNAVLJA AKTIVNOST SRCA...
59 Poznato je daHg 2+ nepovratno povezan sSH- skupine lipoične kiseline. Što se mijenja u energetski metabolizam može uzrokovati kronično trovanje živom?
Odgovor: Prema suvremenim shvaćanjima, živa, a posebno organski spojevi žive, svrstavaju se u enzimske otrove, koji dospjevši u krv i tkiva čak iu malim količinama, tamo ispoljavaju svoje toksično djelovanje. Toksičnost enzimskih otrova posljedica je njihove interakcije s tiol sulfhidrilnim skupinama (SH) staničnih proteina, u ovom slučaju lipoične kiseline, koja sudjeluje u redoks procesima ciklusa trikarboksilne kiseline (Krebsov ciklus) kao koenzim, optimizirajući reakcije oksidativne fosforilacije , lipoična kiselina također igra važnu ulogu u iskorištavanju ugljikohidrata i provedbi normalnog energetskog metabolizma, poboljšavajući "energetsko stanje" stanice. Kao rezultat ove interakcije, aktivnost glavnih enzima je poremećena, za čije normalno funkcioniranje je potrebna prisutnost slobodnih sulfhidrilnih skupina. Živine pare, ulazeći u krv, najprije cirkuliraju u tijelu u obliku atomske žive, ali zatim živa prolazi kroz enzimsku oksidaciju i ulazi u spojeve s proteinskim molekulama, u interakciji prvenstveno sa sulfhidrilnim skupinama tih molekula. Živini ioni prvenstveno utječu na brojne enzime, a prije svega na tiolne enzime koji igraju veliku ulogu u metabolizmu u živom organizmu, zbog čega dolazi do poremećaja mnogih funkcija, posebice živčanog sustava. Stoga su kod trovanja živom poremećaji živčanog sustava prvi znakovi koji ukazuju na štetno djelovanje žive.
Promjene u takvim vitalnim organima kao što je živčani sustav povezane su s poremećajima metabolizma tkiva, što zauzvrat dovodi do poremećaja u funkcioniranju mnogih organa i sustava, što se očituje u različitim kliničkim oblicima intoksikacije.
60. Kako će nedostatak vitamina PP, B1, B2 utjecati na energetski metabolizam tijela? Objasni svoj odgovor. Koji enzimi zahtijevaju da ovi vitamini "rade"?
Odgovor: Uzrok hipoenergetskog stanja može biti hipovitaminoza, budući da je u reakcijama Vit PP sastavni dio koenzima; Dovoljno je reći da brojne skupine koenzima koje kataliziraju disanje tkiva uključuju amid nikotinske kiseline. Nedostatak nikotinske kiseline u hrani dovodi do poremećaja sinteze enzima koji kataliziraju redoks reakcije (oksidoreduktaze: alkohol dehidrogenaze)), te dovodi do poremećaja oksidacijskog mehanizma pojedinih supstrata tkivnog disanja. Vitamin PP (nikotinska kiselina) također je dio enzima uključenih u stanično disanje i probavu.Nikotinska kiselina se amidira u tkivima, zatim se spaja s ribozom, fosfornom i adenilnom kiselinom, tvoreći koenzime, a potonji, sa specifičnim proteinima, tvore enzime dehidrogenaze. uključeni u brojne oksidativne reakcije u tijelu. Vitamin B1 je najvažniji vitamin u energetskom metabolizmu i važan je za održavanje aktivnosti mitohondrija. Općenito, normalizira aktivnost središnjeg, perifernog živčani sustavi, kardiovaskularni i endokrini sustav. Vitamin B1, kao koenzim dekarboksilaza, sudjeluje u oksidativnoj dekarboksilaciji keto kiselina (pirogrožđane, α-ketoglutarne), inhibitor je enzima kolinesteraze koji razgrađuje CNS transmiter acetilkolin, te sudjeluje u kontroli Na+ transport kroz neuronsku membranu.
Dokazano je da je vitamin B1 u obliku tiaminpirofosfata sastavni dio najmanje četiri enzima uključena u srednji metabolizam. To su dva složena enzimska sustava: kompleksi piruvat i α-ketoglutarat dehidrogenaze, koji kataliziraju oksidativnu dekarboksilaciju pirogrožđane i α-ketoglutarne kiseline (enzimi: piruvat dehidrogenaza, α-ketoglutarat dehidrogenaza). vitamin B2 U kombinaciji s proteinima i fosfornom kiselinom uz prisutnost elemenata u tragovima, poput magnezija, stvara enzime potrebne za metabolizam saharida ili za prijenos kisika, a time i za disanje svake stanice našeg tijela.Vitamin B2 neophodan je za sintezu serotonina, acetilkolina i norepinefrina, koji su neurotransmiteri, kao i histamina, koji se oslobađa iz stanica tijekom upale. Osim toga, riboflavin sudjeluje u sintezi triju esencijalnih masnih kiselina: linolne, linoleinske i arahidonske.Riboflavin je neophodan za normalan metabolizam aminokiseline triptofan, koja se u tijelu pretvara u niacin.
Nedostatak vitamina B2 može uzrokovati smanjenje sposobnosti stvaranja protutijela, što povećava otpornost na bolesti.
veliki broj proizvoda, koji su, zapravo, promijenili okolinu. Što se tiče mjernih jedinica... One olakšavaju praćenje aktivnosti enzima
23. Ljudi su homeotermni živi organizmi. U medicini se u nekim slučajevima za liječenje koriste ekstremne temperature. Konkretno, hipotermija se koristi za dugotrajne operacije, osobito na mozgu i srcu, dok se hipertermija koristi u svrhu koagulacije tkiva. Objasnite valjanost ovih pristupa sa stajališta biokemičara-enzimologa. Kakva je ovisnost brzine enzimskih reakcija o temperaturi?
Odgovor: Postoji izravan odnos između temperature i brzine reakcije (što je viša temperatura, to je veća brzina reakcije i obrnuto). Stanice mozga i srca vrlo su osjetljive na hipoksiju, a operacije na odgovarajućim organima mogu zahtijevati, iako kratkotrajno, zaustavljanje dovoda krvi u jedan ili drugi dio organa. Da bi se spriječila smrt stanica od hipoksije, stvaraju se hipotermični uvjeti kako bi se usporili metabolički procesi, tj. enzimski procesi (ovo omogućuje smanjenje potrošnje kisika stanicama i smanjenje stvaranja toksina).
Tijekom operacija, integritet tkiva je u jednom ili onom stupnju ugrožen, stoga je brzina koagulacije vrlo važna. Koagulacija tkiva je enzimski proces, stoga je njegova brzina izravno proporcionalna temperaturi; za to se stvaraju hipertermički uvjeti.
(stvarni esej)
24. Pri proučavanju brzine reakcije pretvorbe dipeptida pod djelovanjem peptidaze tankog crijeva dobiveni su sljedeći rezultati: maksimalna aktivnost enzima bila je 40 µmol/min ∙ mg, Km 0,01 mmol/l. Pri kojoj će koncentraciji supstrata brzina reakcije biti 10 µmol/min ∙ mg? Definirajte maksimalnu brzinu reakcije, Michaelisovu konstantu i navedite odnos između vrijednosti Km i afiniteta enzima za supstrat. Hoće li se maksimalna brzina reakcije promijeniti ako se reakcijskoj smjesi doda konkurentni inhibitor enzima?
Odgovor: Terapeutski učinak lijekova ("-lipoična kiselina) povezan je s inhibicijom glukoneogeneze, smanjenjem ketoplazije i aktivacijom važnih enzima metabolizma ugljikohidrata u mitohondrijima (piruvat dehidrogenaza, (oksoglutarat dehidrogenaza i dehidrogenaza aminokiselina razgranatog lanca). Lijekovi ove skupine , s jedne strane, poboljšavaju metabolizam energije, normaliziraju transport aksona, razgradnju alkohola visoke molekularne težine, a, s druge strane, smanjuju oksidativni stres vezanjem slobodnih radikala, potiskujući njihovo stvaranje (na primjer, kao rezultat neenzimskog reakcije glikolize) i inaktivirajući oksidanse, što dovodi do obnove staničnih membrana. Osim toga, (-lipoična kiselina uzrokuje povećanje iskorištenja glukoze i smanjenje inzulinske rezistencije, što je potvrđeno u kontroliranim kliničkim studijama u bolesnika s dijabetesom tipa 2 melitus. Doprinos ovog mehanizma terapijskoj učinkovitosti derivata (-lipoične kiseline) ostaje nejasan
ODGOVOR: Zbog izraženih mikrocirkulacijskih poremećaja na sistemskoj i intracerebralnoj razini, bolesnici u kritičnim stanjima razvijaju sindrome hipoksije perifernog šanta i kapilarno-stanične hipoksije. Kod svake hipoksije prvenstveno se razvija inhibicija energetskog metabolizma, što se očituje smanjenjem sadržaja kreatin fosfata, osobito u mozgu i ATP-a, uz istodobno povećanje sadržaja adenozin di- i adenozin monofosforne kiseline, kao i anorganski fosfat. To dovodi do poremećaja membranskog transporta, procesa biosinteze i drugih funkcija stanica, kao i unutarstanične laktacidoze, povećanja unutarstanične koncentracije slobodnog kalcija i aktivacije peroksidacije lipida. Ovaj problem se može riješiti primjenom antihipoksanata. A. Askorbinska kiselina djeluje kao kofaktor za hidroksilaze u procesima hidroksilacije. Tijekom oksidacije atomi kisika uključeni su u molekule tvari koje se oksidiraju. Ta se oksidacija događa na membranama endoplazmatskog retikuluma i naziva se mikrosomalna oksidacija. Zbog
uključivanjem kisika u oksidirani supstrat nastaje hidroksilna skupina -OH. Stoga se ovaj proces često naziva hidroksilacija. Biološka uloga ovaj proces nije povezan sa sintezom ATP-a. Sastoji se od detoksikacije.
1. Atomi kisika uključeni su u tvar koja se sintetizira. 2. Različite otrovne tvari se neutraliziraju, budući da uključivanje atoma kisika u molekulu otrova smanjuje toksičnost ovog otrova, čini ga topljivim u vodi i olakšava ga bubrezima da ga eliminiraju.
B. Vitamin C sudjeluje u sintezi aminokiseline L-karnitina iz aminokiseline lizina, koja je neophodna za transport masnih kiselina u mitohondrije, bez kojih je proizvodnja ATP-a nemoguća: Masne kiseline ne mogu prodrijeti u mitohondrije i biti oksidiraju osim ako prvo ne tvore derivate acilkarnitina. A enzim karnitin acilkarnitin trans-lokaza na membrani prenosi acilkarnitin unutra. Na mitohondrijima dolazi do oksidacije masnih kiselina i stvaranja ATP-a.
ODGOVOR: Stvaranje energije za osiguranje rada mišića može se izvesti anaerobnim bezkisikovim i aerobnim oksidativnim putovima. Ovisno o biokemijskim karakteristikama procesa koji se odvijaju u ovom slučaju, uobičajeno je razlikovati tri generalizirana energetska sustava koji osiguravaju fizičku izvedbu čovjeka:
alaktični anaerobni ili fosfageni, povezani s procesima resinteze ATP-a uglavnom zahvaljujući energiji drugog visokoenergetskog fosfatnog spoja - kreatin fosfata KrP
glikolitički laktacid anaerobni, osigurava resintezu ATP i KrP zbog reakcija anaerobne razgradnje glikogena ili glukoze u mliječnu kiselinu MK
aerobni oksidativni, povezan sa sposobnošću obavljanja rada zbog oksidacije energetskih supstrata, koji mogu biti ugljikohidrati, masti, bjelančevine, uz povećanje isporuke i iskorištenja kisika u radnim mišićima. Gotovo sva energija koja se oslobađa u tijelu tijekom metabolizma hranjivim tvarima, na kraju se pretvara u toplinu. Prvo, maksimalna učinkovitost pretvaranja hranjive energije u rad mišića, čak i najviše bolje uvjete, iznosi samo 20-25%; ostatak hranjive energije pretvara se u toplinu unutarstaničnim kemijskim reakcijama.
Drugo, gotovo sva energija koja zapravo ide u stvaranje mišićnog rada, međutim, postaje tjelesna toplina, budući da se ta energija, osim njezinog malog dijela, koristi za: 1 prevladavanje viskoznog otpora kretanja mišića i zglobova; 2 prevladavanje trenja krvi koja teče kroz krvne žile; 3 druga slična učinka, uslijed kojih se energija mišićnih kontrakcija pretvara u toplinu. Aktiviraju se mehanizmi termoregulacije, znojenje itd., osobi je vruće.
54. Lijek ubinon (koenzim Q) koristi se kao antioksidans koji ima antihipoksičko djelovanje. Lijek se koristi za liječenje bolesti kardiovaskularnog sustava, za poboljšanje performansi tijekom tjelesna aktivnost. Koristeći znanja iz biokemije energetskog metabolizma objasnite mehanizam djelovanja ovog lijeka.
