Аппарат Гольджи.
- Мембраны аппарата Гольджи примыкают к гладкому эндоплазматическому ретикулуму и образуют вздутия, из которых образуются вакуоли (секреторные гранулы) нередко заполненные ферментами и другими веществами. Мембраны секреторных гранул могут сливаться с наружной клеточной мембраной и выделять содержимое во внеклеточную среду (экзоцитоз). В аппарате Гольджи протекают различные биосинтетические процессы, образование гликопротеидов, липопротеидов и обеспечивается доставка мембранных компонентов в наружную клеточную мембрану. Синтез плазматических мембран – одна из многих функций аппарата Гольджи. В нем образуются компоненты мембраны, затем часть мембраны отшнуровывается от аппарата Гольджи, образуя пузырек. Этот пузырек перемещается к плазматической мембране и сливается с ней. Секреторные гранулы аппарата Гольджи могут быть использованы для формирования лизосом и микротелец (пероксисомы).
Лизосомы.
- Лизосома — (от греч. λύσις — растворяю и sōma — тело) клеточный органоид размером 0,2 — 0,4 мкм, один из видов везикул. Эти одномембранные органоиды — часть вакуома (эндомембранной системы клетки). Разные виды лизосом могут рассматриваться как отдельные клеточные компартменты.
- Функции лизосом:
- - переваривание захваченных клеткой при эндоцитозе веществ или частиц (бактерий, других клеток)
- - аутофагия — уничтожение ненужных клетке структур, например, во время замены старых органоидов новыми, или переваривание белков и других веществ, произведенных внутри самой клетки
- - автолиз — самопереваривание клетки, приводящее к ее гибели (иногда этот процесс не является патологическим, а сопровождает развитие организма или дифференцировку некоторых специализированных клеток). Пример: При превращении головастика в лягушку, лизосомы, находящиеся в клетках хвоста, переваривают его: хвост исчезает, а образовавшиеся во время этого процесса вещества всасываются и используются другими клетками тела.
Пероксисомы.
- Пероксисома (лат. peroxysoma) — обязательная органелла эукариотической клетки , ограниченная мембраной, содержащая большое количество ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции (оксидазы D-аминокислот, уратоксидазы и каталазы). Имеет размер от 0,2 до 1,5 мкм, отделена от цитоплазмы одной мембраной.
- Набор функций пероксисом различается в клетках разных типов. Среди них: окисление жирных кислот, фотодыхание, разрушение токсичных соединений, синтез желчных кислот, холестерина, а также эфиросодержащих липидов, построение миелиновой оболочки нервных волокон, метаболизме фитановой кислоты и т. д. Наряду с митохондриями пероксисомы являются главными потребителями O2 в клетке.
В пероксисоме обычно присутствуют
ферменты, использующие молекулярный
кислород для отщепления атомов водорода
от некоторых органических субстратов
(R) с образованием перекиси водорода (H2O2):
Каталаза использует образующуюся
H2O2 для окисления множества
субстратов — например, фенолов, муравьиной
кислоты, формальдегида и этанола:
Этот тип окислительных
реакций особенно важен в клетках
печени и почек, пероксисомы которых
обезвреживают множество ядовитых веществ,
попадающих в кровоток. Почти половина
поступающего в организм человека этанола
окисляется до ацетальдегида этим способом.
Кроме того, реакция имеет значения для
детоксикации клетки от самой перекиси
водорода.
Схема строения пероксисом.
Ферменты в медицине.
- Ферменты в медицинской практике находят применение в качестве диагностических (энзимодиагностика) и терапевтических (энзимотерапия) средств.
- Кроме того, ферменты используют в качестве специфических реактивов для определения ряда веществ. Так, глюкозооксидазу применяют для количественного определения глюкозы в моче и крови. Фермент уреазу используют для определения содержания количества мочевины в крови и моче. С помощью различных дегидрогеназ обнаруживают соответствующие субстраты, например пируват, лактат, этиловый спирт.
- В качестве терапевтических средств ферменты используют при ряде заболеваний. Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин) применяют при местном воздействии для обработки гнойных ран с целью расщепления белков погибших клеток, для удаления сгустков крови или вязких секретов при воспалительных заболеваниях дыхательных путей. Ферментные препараты рибонуклеазу и дезоксирибонуклеазу используют в качестве противовирусных препаратов при лечении аденовирусных конъюнктивитов, герпетических кератитов. При желудочно-кишечных заболеваниях, связанных с недостаточностью секреции пищеварительных соков. Например, пепсин используют при ахилии, гипо- и анацидных гастритах. Дефицит панкреатических ферментов также в значительной степени может быть компенсирован приёмом внутрь препаратов, содержащих основные ферменты поджелудочной железы (фестал, энзистал, мезим-форте и др.).
- Ферментные препараты стали широко применять при тромбозах и тромбоэмболиях. С этой целью используют препараты фибринолизина, стрептолиазы, стрептодеказы, урокиназы.
- Фермент гиалуронидазу (лидазу), катализирующий расщепление гиалуроновой кислоты, используют подкожно и внутримышечно для рассасывания контрактур рубцов после ожогов и операций (гиалуроновая кислота образует сшивки в соединительной ткани.
Изоферменты.
- Ферменты, катализирующие одну и ту же химическую реакцию, но отличающиеся по первичной структуре белка, называют изоферментами, или изоэнзимами. Они катализируют один и тот же тип реакции с принципиально одинаковым механизмом, но отличаются друг от друга кинетическими параметрами, условиями активации, особенностями связи апофермента и кофермента.
- Природа появления изоферментов разнообразна, но чаще всего обусловлена различиями в структуре генов, кодирующих эти изоферменты. Следовательно, изоферменты различаются по первичной структуре белковой молекулы и, соответственно, по физико-химическим свойствам. На различиях в физико-химических свойствах основаны методы определения изоферментов.
- По своей структуре изоферменты в основном являются олигомерными белками. Причём та или иная ткань преимущественно синтезирует определённые виды протомеров. В результате определённой комбинации этих протомеров формируются ферменты с различной структурой - изомерные формы. Обнаружение определённых изоферментных форм ферментов позволяет использовать их для диагностики заболеваний
Изоформы
лактатдегидрогеназы. Фермент лактатдегидрогеназа
(ЛДГ) катализирует обратимую реакцию
окисления лактата (молочной кислоты)
до пирувата (пировиноградной кислоты)
Изоформы
лактатдегидрогеназы.
А - строение различных
изоформ ЛДГ;
Б - распределение
на электрофореграмме и относительные
количества изоформ ЛДГ в различных органах;
В - содержание
изоформ ЛДГ в плазме крови в норме и при
патологии (электрофореграммы - слева
и фотометрическое сканирование - справа).
Изоформы
креатинкиназы. Креатинкиназа (КК)
катализирует реакцию образования креатинфосфата:
Структура и электрофоретическая
подвижность различных изоформ креатинкиназы.
Органоспецифичные
ферменты:
- А) секреторные (холинэстераза, церулоплазмин, про- и антикоагулянты)
- Б) индикаторные (ЛДГ,АЛТ, АСТ, ГлДГ, сукцинатДГ, малатДГ, фруктозо -1- фосфатальдолаза – Ф1ФА)
- В) экскреторные (лейцинаминопептидаза, 5-нуклеотидаза, ЩФ, -глюкоронидаза, -глутаматтранспептидаза)
Холинэстеразы — группа ферментов из класса гидролаз
карбоновых кислот, субстратами которых
являются сложные эфиры холина с уксусной,
пропионовой или масляной кислотами. Одной
из важных качественных реакций на фермент
является — ингибирование алкалоидом
эзерином в концентрации 10−5 — 10−8М.
- Церулоплазмин — медь-содержащий белок (гликопротеин), присутствующий в плазме крови. В церулоплазмине содержится около 95 % общего количества меди сыворотки крови человека. Врожденный дефицит церулоплазмина приводит к дефектам развития головного мозга и печени.
Физические свойства
церулоплазмина человека:
Церулоплазмин человека,
благодаря входящим в его состав ионам
меди, имеет голубой цвет. Средняя молекулярная
масса колеблется в диапазоне 150 000—160
000 г/моль. На одну молекулу приходится
6-7 атомов меди.
До внедрения
меди в белок он называется апоцерулоплазмин,
после — холоцерулоплазмин.
Отмечен альтернативный
сплайсинг человеческого гена CP.
Основные аминокислоты
церулоплазмина: аспарагиновая, глутаминовая,
треонин, глицин, лейцин.
Заключение.
- Фермент является столь эффективным и специфичным катализатором потому, что он: 1) стабилизирует на данной стадии реакции наиболее реакционноспособные состояния реагентов. Это достигается за счет заимствования части энергии взаимодействия при многоточечном связывании; 2) располагает реагирующие группы вдоль координаты реакции данной стадии; 3) реализует требования 1 и 2 на каждой стадии многостадийного процесса. Это достигается тем, что оптимальные условия протекания каждой стадии создаются за счет структурных и электронных изменений на предшествующих стадиях (принцип конвейера).
- Ферменты — это вещества, которые делают жизнь возможной. Они необходимы в любой химической реакции, протекающей в нашем организме. Без ферментов вообще бы не было никакой активной деятельности в живом теле. Это «рабочие», которые выстраивают организм подобно тому, как строители возводят дома. Питательные вещества, витамины, микроэлементы являются лишь строительным материалом. Все движение на «стройке» обеспечивается именно ферментами. Причем они служат не просто инертными катализаторами, ускоряющими химические реакции. Как выяснилось, в процессе своего действия ферменты дают определенное излучение, чего не скажешь о катализаторах. Ферменты состоят из белковых транспортировщиков, заряженных энергией, как в электрической батарейке.
Список литературы.
- Тапбергенов С.О. Медицинская биохимия.- Астана, 2001.
- Тапбергенов С.О, Тапбергенов Т.С. Медицинская и клиническая биохимия. Павлодар,2004.
- Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия.- М.,2005
- Николаев А.Я. Биохимия, 1989
- http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4751.html
- http://www.u-lekar.ru/content/view/673/11/
- www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4751.html