Трансмембранная передача информации
С участием гуанилатциклазной системы
Последовательность событий, приводящих к каталитической активации ферментов
1).
Гуанилатциклазная система функционирует в легких, почках, кишечнике, сердце, надпочечниках, эндотелии кишечника, сетчатке и др. Она участвует в регуляции водно-солевого обмена и тонуса сосудов, вызывает релаксацию и т.д.
Ацетилхолин и гистамин → эндотелии сосудов → оксида азота → ГМК сосудов → цГМФ → расслабление гладких мышц сосудов.
Увеличение давления крови → предсердие → АНФ → почки → цГМФ → усиление секреции Na+ и H2O → усиление выведения из организма Na+ и H2O → снижение давления крови
Увеличение давления крови → предсердие → АНФ → ГМК сосудов → цГМФ → расслабление гладких мышц сосудов → снижение давления крови
Грамотрицательные бактерии → термостабильный токсин → эндотелий кишечника → цГМФ → торможение всасывания воды в кишечнике → диарея
Через образование оксида азота реализует свое действие ряд очень эффективных средств для лечения стенокардии (нитраты) и корректоров эректильной дисфункции (например, известный препарат Виагра).
Трансмембранная передача информации с участием
Цитоплазматических и ядерных рецепторов
Через цитоплазматические и ядерные рецепторы действуют кортикоиды, половые и тиреоидные гормоны.
|
|
|
Последовательность событий, приводящих к активации транскрипции и биосинтезу ферментов:
1). Освобождаясь от белка, гормон самостоятельно проходит клеточную мембрану и в цитоплазме присоединяется к цитоплазматическому рецептору с образованием гормон-рецепторного комплекса;
2). Гормон-рецепторный комплекс мигрирует в ядро, где присоединяется к регуляторной нуклеотидной последовательности в ДНК – энхансером или сайленсером.
3). При взаимодействии с энхансером увеличивается, а с сайленсером уменьшается доступность промотора для РНК-полимеразы, соответственно меняется скорость транскрипции мРНК и трансляции новых ферментов;
4). Ферменты превращают субстраты в продукты.
Иногда, гормон самостоятельно проникает в ядро, где соединяется с ядерным рецептором, образуя гормон-рецепторный комплекс. Этот комплекс также присоединяется к ДНК, запускает или блокирует процесс транскрипции мРНК и трансляции новых ферментов.
Изменение количества ферментов и интенсивности метаболизма под действием стероидных и териоидных гормонов происходит в течение нескольких часов.
Литература
- Филиппов П.П. «Как внешние сигналы передаются внутрь клетки». Соросовский образовательный журнал, № 3, 1998, с 28-34.
|
|
|
ЛЕКЦИЯ № 3
Тема: Медицинская энзимология
Энзимология – это раздел биохимии, изучающий ферменты и катализируемые ими реакции.
Медицинская энзимология – это энзимология, которая изучает применение ферментов в медицине.
В медицинской энзимологии выделяют три основных направления:
· энзимопатология;
· энзимодиагностика;
· энзимотерапия.
I. Энзимопатология
Энзимопатология – это наука, которая изучает энзимопатии.
Энзимопатии – это группа заболеваний, которые вызваны различными дефектами ферментов. Энзимопатий делятся на: наследственные (первичные) и приобретенные (вторичные).
Наследственные энзимопатии
Наследственные энзимопатии – это заболевания, вызванные наследственными нарушениями биосинтеза ферментов или их структуры и функции.
В норме:
Полное или частичное нарушения биосинтеза ферментов вызывают дефекты генов регуляторных белков, которые контролируют синтез ферментов:
Нарушение структуры и функции ферментов вызывают дефекты генов этих ферментов:
У образовавшегося фермента наблюдаются структурные изменения, которые проявляются в изменении его каталитической активности (как правило, она исчезает), чувствительности к активаторам и ингибиторам, сродству к субстратам, оптимумам рН, температуры. В связи с этим изучением констант фермента является решающим в постановке диагноза врожденных энзимопатий.
|
|
|
Наследственные энзимопатии по типу нарушений метаболизма делят на:
1. нарушения обмена аминокислот: фенилкетонурия, альбинизм, алкаптонурия и др.;
2. нарушения углеводного обмена: галактоземия, наследственная непереносимость фруктозы, гликогенозы;
3. нарушения липидного обмена: липидозы;
4. нарушения обмена нуклеиновых оснований: подагры, синдрома Леш-Нихана и др.;
5. нарушение обмена в соединительной ткани: мукополисахаридозы, хондродистрофия и др.;
6. дефекты ферментов в ЖКТ: муковисцидоз, целиакия, непереносимость лактозы и др.
7. нарушения обмена стероидов и т.д.
В норме метаболический путь протекает следующим образом:
Из-за дефекта в метаболическом пути (цикле, шунте) одного из ферментов в организме происходит накопление промежуточных продуктов (часто токсичных в высоких концентрациях) и дефицит жизненно необходимых конечных продуктов, что приводит к клиническим проявлениям:
|
|
|
Пример: фенилпировиноградная олигофрения – наследственное заболевание, приводящее в раннем детстве к гибели ребенка или к развитию у него тяжелой умственной отсталости.
Причиной заболевания является отсутствие в печени фермента фен-4-монооксигеназы, которая обеспечивает превращение незаменимой аминокислоты Фен в Тир:
Эта реакция необходима для катаболизма Фен, т.е. удаления его излишков. При отсутствии фен-4-монооксигеназы в организме происходит накопление Фен и превращение его в различные производные: фенилпировиноградную, фенилмолочную и фенилуксусную кислоты.
Фен и его производные в высоких концентрациях токсичны, накапливаясь в тканях, они оказывают на них повреждающее действие. Самой чувствительной к Фен и его производным оказывается нервная ткань детей, она поражается в первую очередь.
Диагноз фенилкетонурия ставят на основании обнаружения Фен в крови или фенилпировиноградной кислоты на пеленках детей. Лечение в основном сводится к исключению из питания ребенка Фен. Для такого ребенка Тир оказывается незаменимой аминокислотой.
Другое тяжелое наследственное заболевание – галактеземия (непереносимость молочного сахара), связано с отсутствием синтеза в печени ферментов, катализирующих превращение галактозы в глюкозу. В результате в раннем возврате происходит накопление в тканях галактозы, приводящее к развитию катаракты, поражению печени, мозга, нередко вызывающее гибель ребенка. Лечение в данном случае сводиться к исключению из диеты молочного сахара.
Приобретенные энзимопатии
Приобретенные энзимопатии делятся на: алиментарные, токсические и вызванные различными патологическими состояниями организма.
А). Алиментарные энзимопатии – это заболевания, вызванные изменением количества и активности ферментов вследствие нарушения характера питания.
Алиментарные энзимопатии вызываются дефицитом или дисбалансом в пище:
ü витаминов (гипо-, авитаминозы);
ü макро- и микроэлементов;
ü аминокислот;
ü жирных кислот;
ü других БАВ
Например, алиментарная энзимопатия, вызванная недостаточностью витамина А, проявляется нарушением сумеречного зрения (куриная слепота), воспалением слизистых глаз, ЖКТ, кожи.
Б). Токсические энзимопатии – это заболевания, вызванные нарушением активности ферментов вследствие действия токсических веществ. Токсическим веществами являются многие ксенобиотики (соли тяжелых металлов, пестициды, гербециды и т.д.), а также некоторые метаболиты в высоких концентрациях (алкоголь).
Токсические вещества могут либо избирательно угнетать активность (через денатурацию или ингибирование) или синтез отдельных ферментов, либо угнетать весь биосинтез белка (и соответственно всех ферментов).
Примеры:
ü Цианиды и СО прочно связываются с геминовым Fe активного центра цитохромов, что угнетает их активность;
ü Фториды угнетают активность ферментов, содержащих в активном центре Mg2+;
ü Ингибиторы, содержащиеся в соевых продуктах, яйцах домашней птицы угнетают активность протеаз ЖКТ - трипсина, химотрипсина, эластазы;
ü Антивитамины, присутствующие в некоторых пищевых продуктах, или разрушают витамины или конкурентно замещают их в молекулах ферментов, что приводит к угнетению активности этих ферментов.
В). Энзимопатии, вызванные различными патологическими состояниями организма. Так как ферменты имеют оптимумы t, рН и давления, практически любое заболевание, вызывающее нарушения КОС, изменение температуры тела, концентрации активаторов и ингибиторов, меняет активность ферментов организма.
Например, при ацидозе и повышении температуры возрастает активность катаболических (лизосом) и падает активность анаболических ферментов.
Ферменты в медицинской практике находят применение в качестве диагностических (энзимодиагностика) и терапевтических (энзимотерапия) средств.
II Энзимодиагностика
Энзимодиагностика (энзим[ы] + греч. diagnostikos способный распознавать) – методы диагностики болезней, патологических состояний и процессов, основанные на определении активности ферментов в биологических жидкостях.
Направления энзимодиагностики:
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 524; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!