Регуляция активности ферментов. Адаптация организма к меняющимся условиям (режим питания, экологическим воздействиям).

Возможна благодаря изменению активности ферментов. Существует несколько возможностей регуляции скорости ферментных реакций:

1. Изменение скорости синтеза ферментов. (этот механизм длительный).

2. Увеличение доступности субстрата к ферменту путем изменения проницаемости клеточных мембран.

3. Изменение активности ферментов имеющихся в клетках и тканях. Этот механизм быстрый и носит обратимый характер.

В многоступенчатых ферментативных процессах выделяют регуляторные, ключевые ферменты, которые ограничивают суммарную скорость процесса. Чаще всего это ферменты начальной и конечной стадий процесса. Изменение активности ключевых ферментов происходит по следующему механизму:

1. Аллостерическому:

2. Изменение олигомерности фермента:

Мономеры неактивные ↔ олигомеры активные

3. Фосфолирирование:

Фермент (неактивный) + Н3РО4 ↔ Фосфолирированный активный фермент.

О

чень распространен авторегуляторный механизм. Авторегуляторным механизмом является ретроингибирование, при котором продукты ферментативного процесса угнетают начальные ферменты.

Готовые нуклеотиды угнетают начальные в стадии их синтеза.

Иногда исходные субстраты активируют конечные ферменты А активирует F3, например активная форма глюкозы активирует последний фермент синтеза гликогена (F3).

Структурная организация ферментов в клетке

Слаженность обменных процессов в организме возможна благодаря структурной разобщенности ферментов в клетках. Отдельные ферменты располагаются в тех или иных внутриклеточных структурах – кампартментализация.

Например, в плазматической мембране активен фермент калий-натрий АТФаза.

В митохондриях активны ферменты окислительных реакций. В ядре – ферменты синтеза нуклеиновых кислот ДНК-полимераза. В лизосомах – РНКаза, фосфатаза и другие.

Ферменты наиболее активные в данной клеточной структуре называются индикаторными или маркерными ферментами. Их определение в клинической практике отражает глубину структурных повреждений ткани. Некоторые ферменты объединяются в полиферментные комплексы: пируват ДК.

Принципы обнаружения и количественного определения ферментов:

Обнаружение основано на их высокой специфичности. Ферменты обнаруживают по производимому ими действию т.е. по факту протекания той реакции которую катализирует данный фермент.

Критерии:

• Исчезновение субстрата реакции

• Появление продуктов реакции

• Изменение оптических свойств кофермента.

Количественное определение ферментов

Т.к. их концентрация очень низка, то определяют не истинную концентрацию, а о количестве фермента судят косвенно, по активности фермента.

Активность ферментов оценивают по скорости ферментативной реакции в оптимальных условиях (оптимум температуры, РН, избыточно высокая концентрация субстрата). В этих условиях скорость реакции прямопропорциональна концентрации фермента.

Единицы активности (количества) фермента:

1. Международная – то количество фермента, которое катализирует превращение 1 микромоля субстрата за минуту при 25 градусах.

2. Катализирующая – то количество фермента, которое катализирует превращение 1 моля субстрата за секунду.

3. Удельная активность – отношение активности фермента к весовому количеству фермента.

4. Молекулярная активность фермента показывает сколько молекул субстрата превращается под действием 1 молекулы фермента.

Применение сведений о ферментах в медицинской практике составляет раздел медицинской энзимологии. Она включает 3 раздела:

1. Энзимодиагностика (исследование ферментов для диагностических целей).

2. Энзимопотология.

3. Энзимотерапия.

Для отдельных тканей используют органоспецифические ферменты. В педиатрической практике при проведении ферментодиагностики надо учитывать детские особенности. У детей активность некоторых ферментов повышена, например ЛДГ отражает преобладание анаэробных процессов.

Содержание трансаминазы в плазме крови возрастает в результате увеличения тканевой проницаемости.

Глюкоза-6-фосфатдегидрогеназа увеличивается в результате усиленного распада эритроцитов.

Активность других ферментов наоборот низкая, например активность пепсина, ферментов поджелудочной железы липазы, амилазы, в силу незрелости секреторных клеток. С возрастом возможно перераспределение отдельных изоферментов. У детей преобладает ЛДГ3, а у взрослых ЛДГ2.

Энзимопатология – заболевания, ведущим механизмом развития которых является нарушение активности ферментов.

Энзимотерапия – применение ферментов, коферментов, активаторов, иммуноглобулинов с лечебными целями.