Лактозный оперон Е. coli, состоящий из трех структурных генов, промотора и оператора, был первой ферментной системой, на которой изучали механизм индукции синтеза ферментов.
В отсутствие лактозы молекула репрессора, активная в свободном состоянии, связывается с оператором и подавляет транскрипцию структурных генов.
Когда в клетку попадает лактоза, она связывается с репрессором, в результате образуется комплекс репрессора с индуктором, который не может взаимодействовать с оператором и препятствовать транскрипции структурных генов.
Индуцируется синтез ферментов катаболизма лактозы.
Ж. Моно, Ф. Жакоб, А. Львов(Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1965)
Регуляция путем изменения биосинтеза ферментов
Примеры индукции ферментов:
Приобретенная резистентность бактерий к антибиотикам.
β - лактамные антибиотики (пенициллины) дольше всех применяются в клинической практике. Механизм развития резистентности обусловлен активацией синтеза β-лактамазы грамположительными и грамотрицательными аэробными и анаэробными
бактериями. |
|
Для |
терапевтической эффективности необходимо: |
|
|
- назначение антибиотиков краткими курсами; |
|
- |
химическая модификация препаратов. |
|
|
Длительный прием ряда лекарственных препаратов |
(анальгетики, |
|
снотворные) индуцирует ферменты, |
участвующие в их |
|
обезвреживании в печени (цитохром Р450 ). |
|
|
Терапевтический эффект снижается. |
|
|
Мультиферментные комплексы.
В мультиферментном комплексе несколько Е (до 20) прочно связаны между собой в единый комплекс.
Катализируют ряд согласованных реакций, причем конечный Р одной реакции является S для следующей.
Значительно ускоряется скорость превращения молекул.
Ферменты соединены друг с другом и связаны с внутриклеточными или цитоплазматическими мембранами.
В каждом комплексе имеется хотя бы один аллостерический фермент.
Пример: пируватдегидрогеназный комплекс (3 фермента, 5 коферментов)
Компартментализация ферментов в клетке – это пространственное разделение метаболических процессов.
Внутри клетки ферменты распределены неравномерно.
Локализация
ферментов в клетке
Цитозоль |
Мембраны |
Органеллы |
ядро, |
||
растворимое |
фиксированы |
митохондрии, |
состояние |
|
лизосомы |
Значение компартментализации:
1.Регуляция метаболизма в клетке (разъединение субстратов и ферментов).
2.Энзимодиагностика патологических процессов.
Энзимодиагностика.
Все ферменты организма функционируют внутриклеточно
(исключение: ферменты ЖКТ, свертывающей системы крови).
При повреждении тканей/клеток ферменты появляются в крови и других биологических жидкостях (моча, слюна и др.). Количество/активность фермента пропорциональны степени повреждения ткани.
Существует связь между степенью повреждения и последовательностью выхода в кровь ферментов из разных отделов клетки.
Определение активности ферментов лежит в основе энзимодиагностики.
Для энзимодиагностики используют ферменты, имеющие преимущественную локализацию в определенных органах (органоспецифичность ферментов).
Гиперферментемия - доклинический признак развития патологии!
Аминотрансферазы
В зависимости от превращения аминокислоты (АЛА, АСП) в реакции принимает участие ферменты: Аланинаминотрансфераза (АЛТ) Аспартатаминотрансфераза (АСТ)
Локализация аминотрансфераз в клетке.
Цитозоль: АЛТ > АСТ Митохондрии: АСТ > АЛТ
Причины повышения активности аминотрансфераз в крови:
АЛТ: повышение проницаемости мембран клеток
(незначительные повреждения клеток, воспаление). АСТ: цитолиз (разрушение, гибель клетки).
Иммобилизованные ферменты -
Применение
иммобилизованных
ферментов
Аналитические |
Медицинские |
Промышленное |
исследования |
препараты |
производство |
Тест-полоски ГлюкоФан. Определение глюкозы основано на ферментативной реакции глюкозаоксидаза/ пероксидаза
