Реакция активирования ферментов панкреаса

Различные химические процессы — основа жизнедеятельности любого организма. Главная роль в них отведена ферментам.

Дорогие читатели! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения проблем со здоровьем, но каждый случай носит уникальный характер.

Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему - начните с программы похудания. Это быстро, недорого и очень эффективно!


Узнать детали

Ферменты поджелудочной железы для пищеварения

В поджелудочной железе синтезируются проферменты ряда протеаз: трипсиноген, химотрипсиноген, проэластаза, прокарбоксипептидазы А и В. В кишечнике они путём частичного протеолиза превращаются в активные ферменты трипсин, химотрипсин, эластазу и карбок-сипептидазы А и В. Этот фермент отщепляет с N-конца молекулы трипсиногена гексапептид Вал- Асп 4 -Лиз. Изменение конформации оставшейся части полипептидной цепи приводит к формированию активного центра, и образуется активный трипсин.

Последовательность Вал- Асп 4 -Лиз присуща большинству известных трипсиноге-нов разных организмов - от рыб до человека. Химотрипсиноген состоит из одной полипептидной цепи, содержащей аминокислотных остатков и пяти дисульфидных мостиков. Остальные проферменты панкреатических протеаз проэластаза и прокарбоксипептидазы А и В также активируются трипсином путём частичного протеолиза.

В результате образуются активные ферменты - эластаза и карбокси-пептидазы А и В. Трипсин преимущественно гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами аргинина и лизина. Химотрипсины наиболее активны в отношении пептидных связей, образованных карбоксильными группами ароматических аминокислот Фен, Тир, Три.

Карбоксипептидазы А и В - цинксодержащие ферменты, отщепляют С-концевые остатки аминокислот. Причём карбоксипептидаза А. Активация химотрипсиногена. Молекула химотрипсиногена состоит из аминокислотных остатков и имеет пять дисульфидных мостиков.

На схеме показаны участки фермента, подвергающиеся протеолизу. Последний этап переваривания - гидролиз небольших пептидов, происходит под действием ферментов аминопептидаз и дипептидаз, которые синтезируются клетками тонкого кишечника в активной форме. В результате последовательного действия всех пищеварительных протеаз большинство пищевых белков расщепляется до свободных аминокислот. Клетки поджелудочной железы защищены от действия пищеварительных ферментов тем, что:. Таким образом, место синтеза и место действия этих ферментов пространственно разделены.

В полости желудка и кишечника протеазы не контактируют с белками клеток, поскольку слизистая оболочка покрыта слоем слизи, а каждая клетка содержит на наружной поверхности плазматической мембраны полисахариды, которые не расщепляются протеазами и тем самым защищают клетку от их действия.

Разрушение клеточных белков протеазами происходит при язвенной болезни желудка или двенадцатиперстной кишки. Однако начальные механизмы возникновения язвы ещё мало изучены. Аминокислоты, образовавшиеся при переваривании белков, быстро всасываются в кишечнике. Транспорт их осуществляется двумя путями: через воротную систему печени, ведущую прямо в печень, и по лимфатическим сосудам, сообщающимся с кровью через грудной лимфатический проток. Максимальная концентрация аминокислот в крови достигается через мин после приёма белковой пищи углеводы и жиры замедляют всасывание аминокислот.

Всасывание L-аминокислот но не D-изомеров - активный процесс, требующий затраты энергии. Аминокислоты переносятся через кишечную стенку от слизистой её поверхности в кровь рис. Различная скорость проникновения аминокислот через мембраны клеток указывает на наличие транспортных систем, обеспечивающих перенос аминокислот как через внешнюю плазматическую мембрану, так и через внутриклеточные мембраны.

В настоящее время известно по крайней мере пять специфических транспортных систем, каждая из которых функционирует. Механизм всасывания аминокислот в кишечнике.

Далее специфическая транслоказа переносит аминокислоту через мембрану в кровь. Аминокислоты конкурируют друг с другом за специфические участки связывания. Например, всасывание лейцина если концентрация его достаточно высока уменьшает всасывание изолейцина и валина. Одна из специфических транспортных систем для некоторых нейтральных аминокислот функционирует в кишечнике, почках и, по-видимому, мозге.

В этой системе участвуют 6 ферментов, один из которых находится в клеточной мембране, а остальные - в цитозоле. Реакция протекает следующим образом см. Система состоит из одного мембранного и пяти цитоплазматических ферментов. Дипептид цистеинилглицин расщепляется под действием пептидазы на 2 аминокислоты - цис-теин и глицин. В результате этих 3 реакций происходит перенос одной молекулы аминокислоты в клетку или внутриклеточную структуру. Следующие 3 реакции обеспечивают регенерацию глутатиона, благодаря чему цикл повторяется многократно.

Небольшую долю продуктов переваривания белка составляют негидролизованные короткие пептиды. У некоторых людей возникает иммунная реакция на приём белка, что, очевидно, связано со способностью к всасыванию. Продукты полностью переваренного белка аминокислоты лишены антигенных свойств и иммунных реакций не вызывают. У новорождённых проницаемость слизистой оболочки кишечника выше, чем у взрослых, поэтому в кровь могут поступать антитела молозива секрет молочных желёз, выделяющийся в первые дни после родов, обогащённый антителами и антитоксинами.

Это усугубляется наличием в молозиве белка - ингибитора трипсина. Протеолитические ферменты в пищеварительных секретах новорождённых обладают низкой активностью. Всё это способствует всасыванию в кишечнике небольшого количества нативных белков, достаточного для обеспечения иммунной реакции. Очевидно, подобное усиление всасывающей способности кишечника является причиной наблюдаемой иногда непереносимости белков пищи например, молока и яиц у взрослых людей.

Файловый архив студентов. Логин: Пароль: Забыли пароль? Email: Логин: Пароль: Принимаю пользовательское соглашение. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Добавил: Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам. Южно-Уральский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения РФ бывш.

New Microsoft Word Document 2. Скачиваний: Обмен метионина. Особенности обмена тирозина в разных тканях. Активация панкреатических ферментов В поджелудочной железе синтезируются проферменты ряда протеаз: трипсиноген, химотрипсиноген, проэластаза, прокарбоксипептидазы А и В. Специфичность действия протеаз Трипсин преимущественно гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами аргинина и лизина.

Причём карбоксипептидаза А Рис. Транспорт аминокислот в клетки Аминокислоты, образовавшиеся при переваривании белков, быстро всасываются в кишечнике. В настоящее время известно по крайней мере пять специфических транспортных систем, каждая из которых функционирует Рис. Нарушение переваривания белков и транспорта аминокислот Небольшую долю продуктов переваривания белка составляют негидролизованные короткие пептиды.

У некоторых людей возникает иммунная реакция на приём белка, что, очевидно, связано со способностью к всасыванию таких пептидов.

Переваривание белков, то есть расщепление их до отдельных аминокислот, начинается в желудке и заканчивается в тонком кишечнике. Переваривание происходит под действием желудочного, панкреатического и кишечного соков, которые содержат протеолитические ферменты протеазы или пептидазы.

1. Активация панкреатических ферментов

Ряд протеаз поджелудочной железы синтезируется также в неактивной форме зимогенов: трипсиноген, химотрипсиноген, проэластаза, прокарбок-сипептидаза. В результате частичного протеолиза они превращаются в кишечнике в активные формы ферментов таблица 1. Так, трипсиноген активируется под действием энтеропептидазы эпителия кишечника путем отщепления с N-конца молекулы трипсиногена гексапептида следующего состава: Val-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys.

Отщепление гексапептида приводит к изменению конформации белка и формированию активного центра рис. Трипсин гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами аргинина и лизина. Трипсин активирует химотрипсиноген. Последний синтезируется в виде одной полипептидной цепи, состоящей из аминокислотных остатков и связанной пятью дисульфидными мостиками.

При расщеплении под действием трипсина пептидной связи ArgIle16 образуется активный пи-химотрипсин. Под действием пи-химотрипсина отщепляется дипептид SerArg15 и образуется омега-химотрипсин. Отщепление дипептида ThrArg под действием омега-химотрипсина приводит к образованию стабильной формы альфа-химотрипсина, состоящего из трех полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями.

Химотрипсины гидролизуют пептидные связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот: Phe, Tyr и Trp. Эластаза расщепляет пептидные связи, образованные карбоксильными группами глицина, аланина и серина. Карбоксипептидазы, отщепляя С-концевые аминокислотные остатки, проявляют специфичность относительно гидролизуемых пептидных связей: карбоксипептидаза А отщепляет преимущественно ароматические и гидрофобные аминокислоты, карбоксипептидаза В остатки аргинина и лизина.

Образовавшиеся небольшие пептиды гидролизуются под действием аминопептидаз и дипептидаз, что является последним этапом переваривания белков. Названные ферменты синтезируются в тонком кишечнике в активной форме. Аминопептидазы отщепляют последовательно N-концевые аминокислотные остатки пептида. Кроме лейцинаминопептидазы, в кишечном соке обнаружена также аланинаминопептидаза, катализирующая гидролиз пептидной связи, в образовании которой участвует N-концевой аланин. Дипептидазы гидролизуют дипептиды до аминокислот, не действуя на трипептиды.

Среди дипептидаз кишечного сока хорошо изучена глицилглицин-дипептидаза, гидролизующая соответствующий дипептид до двух молекул глицина. Известны две другие дипептидазы: пролил-дипептидаза пролиназа , катализирующая гидролиз пептидной связи, в образовании которой участвует СООН-группа пролина, и пролин-дипептидаза пролидаза , гидролизующая дипептиды, в которых азот пролина связан кислотно-амидной связью.

Чтобы со здоровьем был порядок, нужен отдых. Наборы для пикника позволят отдохнуть на природе всей семьёй, ведь это полезно и приятно. Новое Применение современных технологий в скотоводстве Перспективы развития методов иммунотерапии Иммунотерапия злокачественных опухолей Диагностика аллергических заболеваний Иммунотерапия злокачественных опухолей Классификация аллергий Перспективные подходы к терапии АИЗ.

Активация панкреатических ферментов Ряд протеаз поджелудочной железы синтезируется также в неактивной форме зимогенов: трипсиноген, химотрипсиноген, проэластаза, прокарбок-сипептидаза. Механизм активации трипсиногена. Разделы Главная Статьи Связь. Биохимия Иммунная защита Противовирусная защита Выведение ксенобиотиков Процессы пищеварения Переваривание белка Переваривание углеводов Переваривание пищевых липидов. Биофизика Информация. Здоровье Беременность.

Все права защищены. Активация панкреатических ферментов.

Часто задаваемые вопросы - панкреатические ферменты

Поджелудочная железа — один из самых главных органов в человеческом организме — отвечает за переваривание пищи и усвоение полезных веществ из нее. Процесс переваривания идет под действием особых ферментов, и, если их вырабатывается железой слишком мало, возникает ферментная недостаточность — разновидность так называемой пищевой интолерантности, иногда ведущая к очень тяжелым последствиям.

Что можно сделать, если ферментная недостаточность уже диагностирована? Отвечаем на вопрос в нашей статье. В деятельности поджелудочной железы можно выделить две главных функции — эндокринную и экзокринную. Эндокринная функция — это не что иное как выработка особых гормонов, выделяемых в кровь и влияющих на общее состояние организма. Эти гормоны производятся особыми участками железы, называемыми островками Лагеранса. Самый известный гормон из всех, производимых поджелудочной железой, — инсулин, поддерживающий нужный уровень глюкозы в крови.

Но помимо инсулина железа вырабатывает также возбуждающий аппетит гормон грелин, глюкагон, соматостатин и панкреатический полипептид. Экзокринная функция поджелудочной железы состоит в производстве пищеварительных ферментов особыми ацинозными клетками. Эти клетки продуцируют панкреатический сок, в котором содержится целый набор пищеварительных ферментов.

Самой многочисленной их группой являются протеазы, переваривающие белки. Кроме них железа вырабатывает липазу, расщепляющую жиры, нуклеазы, в чью задачу входит расщепление нуклеиновых кислот, амилазу, отвечающую за переработку полисахаридов, и эластазу, расщепляющую соединительные ткани. При нормальном функционировании железы вырабатывается только такое количество панкреатического сока, которое необходимо для процесса переваривания. Но при определенных патологиях и сбоях в выработке ферментов возникает ферментная недостаточность, чреватая неполным перевариванием пищи и ведущая к нарушениям всех обменных процессов.

Обычно выделяют несколько форм ферментной недостаточности, самыми распространенными из которых являются гастрогенная и панкреатическая. Гастрогенная недостаточность чаще всего бывает вызвана заболеваниями желудка в особенности, поражением слизистой бактериями Helicobacter pylori или операциями на нем, из-за которых снижается его секреция, а следовательно, и стимуляция поджелудочной железы.

Но именно сниженная секреция желудка может привести к постоянному функциональному напряжению железы и ее последующему истощению. В то же время повышенная секреция кислоты при предельно низком гастрине связана с риском появления гастроэзофагеального рефлюкса, а по-простому — изжоги.

Панкреатическая ферментная недостаточност ь обычно вызвана различными патологиями самой поджелудочной железы. Чаще всего она является следствием панкреатита — воспаления поджелудочной железы, вызванного различными причинами. Ферментную недостаточность без надлежащих лабораторных исследований диагностировать сложно, поскольку все ее основные симптомы очень схожи с симптомами других заболеваний — язвы желудка или двенадцатиперстной кишки, желчнокаменной болезни, синдрома раздраженного кишечника.

Итак, чтобы диагностировать ферментную недостаточность, необходимо провести целый комплекс исследований, от лабораторных анализов до инструментальной диагностики.

Все вместе позволяет врачу точно диагностировать ферментную недостаточность, выявить ее причины и назначить адекватную терапию. Врожденная ферментная недостаточность — это результат генетической патологии, из-за которой секреция ферментов нарушается или полностью блокируется. Приобретенная недостаточность, как правило, — следствие какого-либо заболевания, и грамотное лечение в этом случае может существенно замедлить риски ее развития.

Приобретенная ферментная недостаточность подразделяется на первичную и вторичную. Первичная ферментная недостаточность вызвана заболеваниями самой поджелудочной железы, в результате которых она вырабатывает меньше ферментов. Такими заболеваниями могут быть острый и хронический панкреатит, опухоли и кисты, муковисцидоз, хирургические вмешательства и др. При вторичной недостаточности железа производит достаточно ферментов, но по каким-то причинам их действие в тонком кишечнике снижено.

Оба типа ферментной недостаточности имеют сходные симптомы. Они сопровождаются так называемым синдромом мальдигестии. Для него характерны, прежде всего, диарея, полифекалия, стеаторея повышенное содержание жиров в кале. Поскольку из-за нарушения пищеварения организм не получает нужного количества белков и витаминов, у больного развивается авитаминоз и анемия. Возможно возникновение прогрессивного похудения.

Среди других ухудшающих уровень жизни пациента симптомов ферментной недостаточности — изжога, метеоризм, тошнота, а иногда даже рвота, которая может привести к дегидратации. Ферментная недостаточность в любой ее форме требует лечения, поскольку вызванное ею истощение организма способно привести к весьма тяжелым последствиям.

В терапии ферментной недостаточности огромную роль играет режим и правила питания. Их основными задачами в этом случае являются снабжение организма необходимым количеством белков и витаминов, поддержание в крови нормального уровня сахара, механическое и химическое щажение поджелудочной железы и устранение симптомов: болей, вздутия и диареи после приема пищи.

Для этого необходимо соблюдать несколько важных принципов. Пить сразу после еды не рекомендуется, поскольку можно уменьшить концентрацию желудочного сока и создать проблемы для пищеварительной системы. При остром панкреатите или обострении хронического рекомендована особая диета, первый вариант которой назначается только на третий день заболевания.

До этого пациенту рекомендуется полное голодание для снижения нагрузки на поджелудочную. После снятия обострения можно расширять рацион, но с соблюдением определенных требований. При ферментной недостаточности рекомендуется исключить из рациона некоторые продукты. Из-за недостатка ферментов организму трудно переваривать жирные рыбу и мясо, овощи с большим содержанием клетчатки, консервы, копчености.

Поэтому нельзя употреблять в пищу свинину, жирную говядину, овощи с большим содержанием клетчатки, колбасы, форель, семгу и т. Их можно заменить на куриную грудку, мясо индейки или кролика. Из рыбы разрешены хек, судак, минтай. Следует исключить также горох, фасоль, белокочанную капусту, бананы, шпинат, виноград, а также другие овощи и фрукты, из-за брожения вызывающие метеоризм в кишечнике.

Запрещены лук, чеснок и острые пряности — это сильнейшие химические раздражители для поджелудочной железы, и к ним можно вернуться только после длительной ремиссии.

Разрешено есть картофель, огурцы, тыкву, сладкие яблоки и груши желательно в печеном виде , сухофрукты, кабачки, капусту брокколи и цветную, морковь. Нежелательны майонез, кетчуп и другие соусы, пряности и приправы. Любителям сладкого нужно знать, что при ферментной недостаточности нельзя есть шоколад, мороженое, кондитерские кремы. Лучше заменить их на пастилу, зефир, муссы, мармелад, желе, мед. Супы очень полезны при всех нарушениях пищеварения, однако, только те, которые сварены на овощных или крупяных бульонах.

Крепкие мясные и рыбные бульоны тоже являются химическими раздражителями для поджелудочной, поэтому от столь популярного и якобы лечебного куриного бульона придется отказаться. Допустимы супы на вторичных мясных бульонах. Хлеб рекомендуется только вчерашней выпечки.

Свежий белый хлеб провоцирует брожение в кишечнике и его вздутие, тот же самый эффект оказывает вся другая сдоба: сладкие булочки, плюшки, круассаны.

Разрешается сухое галетное печенье. Строго запрещены алкоголь, все газированные напитки, соки, не рекомендуется пить крепкий кофе и чай. Это все вполне можно заменить на кисели, натуральные овощные соки или компоты из сухофруктов, слабо заваренный чай. Соблюдение диеты помогает улучшить пищеварение и разгрузить поджелудочную железу. Но при значительном уменьшении выработки ею ферментов одной диеты будет недостаточно. В этом случае помогает заместительная терапия.

Для корректировки состояния, прежде всего, проводят терапию основного заболевания — главной причины ферментной недостаточности. Но для поддержания способности организма переваривать пищу врач может назначить прием ферментов. Проведение ферментной терапии возможно только при условии, что у пациента нет острого панкреатита или обострения хронической формы. Заместительная ферментная терапия не способна полностью восстановить функционирование поджелудочной, но она может взять на себя часть работы, с которой пораженный орган не в силах справиться самостоятельно.

Ферментная терапия помогает больному полностью усваивать питательные вещества и поддерживает нормальное состояние организма в течение длительного времени. Действие ферментных препаратов не только помогает пищеварению — оно еще и купирует болевые ощущения.

Это объясняется тем, что низкий уровень ферментов поджелудочной железы в просвете двенадцатиперстной кишки заставляет железу активно их вырабатывать, а под действием ферментов в пораженном органе усиливается процесс самопереваривания, повышается внутрипротоковое давление, и возникают болевые ощущения.

Препараты ферментотерапии повышают уровень ферментов, снижают секреторную активность железы и обеспечивают ей функциональный покой. Чаще всего при ферментной недостаточности врачи рекомендуют препараты, содержащие панкреатин животного происхождения — экстрактивное вещество из поджелудочной железы. В нем содержатся все необходимые пищеварительные ферменты: амилаза, протеаза, липаза… Иногда в препараты добавляют компоненты желчи и гемицеллюлазу — фермент, расщепляющий целлюлозу в пище.

На сегодня существует множество различных ферментных препаратов в разных формах выпуска — в таблетках, капсулах… Какой из них будет наиболее эффективным, решает только специалист, но он всегда выберет форму препарата, где ферменты заключены в микрогранулы. Выбор схемы лечения ферментной недостаточности определяется лечащим врачом, поскольку каждый случай требует индивидуального комплексного подхода.

Многое в выборе зависит от вида основного заболевания, характера самой ферментной недостаточности, степени ее развития, выраженности боли и прочих клинических проявлений. Только с учетом всех этих факторов можно выбрать адекватное лечение и добиться положительного результата в лечении. В нем содержатся все необходимые панкреатические ферменты в наиболее легкой для усваивания организмом форме.

Микрогранулы, или микросферы, — это крошечные, диаметром до двух миллиметров, кишечнорастворимые пеллеты. В отличие от таблеток, микрогранулы не повреждаются желудочным соком он растворяет только желатиновую капсулу и сохраняют свою активность до нужного времени, начиная работать только в самом просвете двенадцатиперстной кишки, где и происходит основной этап расщепления и усвоения пищи.

Еще одна особенность микросфер — это то, что они равномерно смешиваются с пищей, улучшая процессы пищеварения и усвоения питательных веществ. Оставшийся после переваривания пищи панкреатин не всасывается в кровь и выводится из организма полностью. Его разрешено принимать без возрастных ограничений, даже детям с первых месяцев жизни. Противопоказан препарат только в случае индивидуальной непереносимости его компонентов, а также при остром панкреатите и обострении хронического.

Мобильные приложения: iPad iPhone Android. Закрыть меню. Комсомольская правда. RU Гид потребителя Медицина и здоровье Для прочтения нужно: 3 мин. Лечение заболеваний поджелудочной железы, связанных с ферментной недостаточностью Препарат для нормализации ЖКТ Позаботиться о здоровье и поддержать работу органов ЖКТ можно, используя современные препараты, содержащие ферменты для улучшения пищеварения.

Узнать больше. Прием пищи вызывает дискомфорт? Ощущения тяжести и переполнения желудка, боли в животе, тошнота и дискомфорт — все эти симптомы могут свидетельствовать о диспепсии, или нарушении пищеварения. Недостаток ферментов поджелудочной железы Вздутие живота, тяжесть после еды, жидкий стул — все это может сигнализировать о дефиците ферментов поджелудочной железы.

Как можно восполнить дефицит ферментов? Режим питания и его значение Негативные привычки в питании, такие как переедание, перекусы на бегу, нерегулярный прием пищи, частое употребление фастфуда, могут привести к заболеваниям органов пищеварения.

Каким должно быть правильное питание?

Ферментосодержащие препараты входят в число наиболее полезных пищевых добавок.

Б. Активация пищеварительных ферментов поджелудочной железы

Предыдущая : Основные свойства ферментов Скорость ферментативной реакции, иными словами, активность фермента определяется также присутствием в среде активаторов и ингибиторов: первые повышают скорость реакции и иногда модифицируют ее, вторые — тормозят реакцию. Среди химических соединений, оказывающих влияние на активность ферментов, встречаются разнообразные вещества.

Так, НС1 активирует действие пепсина, желчные кислоты — панкреатической липазы; некоторые тканевые ферменты оксидоредуктазы, катепсины, аргиназа , растительная протеиназа папаин и др.

Особенно часто в качестве активаторов служат выступают ионы двухвалентных и иногда одновалентных металлов.

Многие ферменты вообще не активны в отсутствие металлов. Так, при удалении цинка угольная ангидраза практически лишена ферментативной активности; более того при действии этого фермента цинк не может быть заменен никаким другим металлом. Известны ферменты, действие которых активируется рядом металлов, в частности, енолаза см. В табл. Таблица Металлы в активировании некоторых ферментов 1 1 Обычно трудно провести границу между металлоферментами металл связан комплексно н незаменим и ферментами, активируемыми металлами последние лишь ускоряют реакцию и легко диссоциируют.

В других случаях они способствуют присоединению субстрата к активному центру и образованию фермент-субстратного комплекса. В ряде случаев металл соединяется с субстратом, образуя истинный субстрат, на который действует фермент.

Следует отметить также нередкую роль мeталлов в качестве аллостерических модуляторов см. Взаимодействуя с аллостерическим центром, подобный металл модулятор способствует образованию наиболее выгодной пространственной конфигурации фермента и активного фермент-субстратного комплекса.

Анионы при физиологических концентрациях обычно неэффективны или оказывают небольшое активирующее влияние на ферменты. Исключение составляют пепсин, некоторые оксидоредуктазы, активируемые анионами, а также слюнная амилаза, катализирующая гидролиз крахмала, активность которой повышается ионами хлора, и аденилатциклаза, которая активируется анионами галогенов.

Ингибиторами принято называть вещества, вызывающие частичное или полное торможение реакций, катализируемых ферментами. Поскольку ферменты являются белками, любые агенты, вызывающие денатурацию белка нагревание, кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов , приводят к инактивации фермента. Однако подобное инактивирование относительно неспецифично. Оно не связано с механизмом действия ферментов. Гораздо большую группу составляют так называемые специфические ингибиторы, которые оказывают свое действие на один какой-либо фермент или на группу родственных ферментов.

Исследование этих ингибиторов имеет важное значение по ряду причин. Во-первых, ингибиторы могут дать ценную информацию о природе активного центра фермента, а также его функциональных групп и химических связей, обеспечивающих образование фермент-субстратного комплекса. Известны вещества, специфически связывающие ту или иную группу в молекуле фермента, выключая ее из сферы химической реакции.

Во-вторых, ингибиторы нашли широкое применение в энзимологии при исследовании природы множественных форм ферментов и изоферментов, отличающихся не столько по электрофоретической подвижности, сколько по различию реакций на один и тот же ингибитор. При помощи ингибиторов, избирательно выключающих отдельные стадии многоступенчатого метаболического процесса, могут быть точно установлены последовательность химических реакций и природа участвующих ферментов.

В частности, этим путем при применении йодацетата, фторида и других ингибиторов был расшифрован гликолитический путь окислительно-восстановительных превращений глюкозы до молочной кислоты в мышечной ткани см. Обмен углеводов , насчитывающий 11 стадий с участием 11 ферментов и 10 промежуточных метаболитов. На ингибировании ферментов основан механизм действия многих токсинов и ядов на организм. Так, известно, что при отравлениях синильной кислотой смерть наступает вследствие полного торможения дыхательных ферментов цитохромоксидазы , в особенности клеток мозга.

Токсическое влияние на организм человека и животных некоторых инсектицидов обусловлено торможением активности холинэстеразы — фермента, играющего первостепенную роль в деятельности нервной системы.

Рациональная химиотерапия — осознанное применение лекарственных препаратов в медицине, должна опираться на точное знание механизма их действия, на биосинтез ферментов или работу их в организме. Иногда метод лечения болезней человека включает применение избирательных ингибиторов. Так, ингибитор трипсина, химотрипсина и калликреина трасилол широко используется при лечении острого панкреатита.

Избирательное ингибиторное действие на ферменты некоторых природных и синтетических соединений так называемых антиметаболитов в настоящее время служит основой для разработки эффективных методов синтеза химиотерапевтических препаратов. На этом пути открываются широкие возможности регуляции как синтеза ферментов, так и интенсивности метаболизма.

Типы ингибирования. Несмотря на то что механизм действия большинства ингибиторов не выяснен, обычно различают обратимое и необратимое ингибирование. Если молекула ингибитора вызывает стойкие изменения или модификацию функциональных групп фермента, то такой тип ингибирования называется необратимым. Чаще, однако, имеет место обратимое ингибирование, поддающееся количественному изучению на основе уравнения Михаэлиса — Ментен.

Обратимое ингибирование в свою очередь разделяют на конкурентное и неконкурентное, в зависимости от того, удается или не удается преодолеть торможение ферментативной реакции путем увеличения концентрации субстрата. Во втором случае повышение концентрации субстрата не изменяет степень ингибирования фермента. Конкурентное ингибирование может быть вызвано веществами, имеющими структуру, похожую на субстрат, но немного отличающуюся от структуры истинного субстрата. Классическим примером подобного типа ингибирования является торможение активности сукцинатдегидрогеназы малоновой кислотой.

Этот фермент катализирует окисление путем дегидрирования янтарной кислоты в фумаровую в соответствии со схемой: Если в среду добавить малоновую кислоту ингибитор , то в силу структурного сходства ее с истинным субстратом янтарной кислотой наличие двух таких же ионизированных карбоксильных групп она будет реагировать с активным центром с образованием фермент-ингибиторного комплекса см.

Так как структуры субстрата — янтарной кислоты и ингибитора — малоната все же несколько отличаются, они конкурируют за связывание с активным центром, и степень торможения будет определяться соотношением концентраций малоната и сукцината, а не абсолютной концентрацией ингибитора. Этот тип ингибирования иногда называют ингибированием по типу метаболического антагонизма рис. В общей форме реакция взаимодействия ингибитора с ферментом может быть представлена следующим уравнением: Образовавшийся комплекс, называемый фермент-ингибиторным комплексом EI , в отличие от ES не распадается с образованием продуктов реакции.

Константу диссоциации EI-комплекса или ингибиторную константу K 1 можно, следуя теории Михаэлиса — Ментен, определить как отношение констант обратной и прямой реакций: т. Метод конкурентного торможения нашел широкое применение в медицинской практике. Известно, например, что для лечения некоторых инфекционных заболеваний, вызываемых бактериями, применяют сульфаниламидные препараты. Оказалось, что эти препараты имеют структурное сходство с парааминобензойной кислотой, которую бактериальная клетка использует для синтеза фолиевой кислоты, являющейся составной частью ферментов бактерий.

Благодаря этому структурному сходству сульфаниламид, например, блокирует действие фермента путем вытеснения парааминобензойной кислоты из комплекса с ферментом, синтезирующим фолиевую кислоту, что ведет к торможению роста бактерий.

Некоторые аналоги витамина В 6 и фолиевой кислоты, в частности дезоксипиридоксин и аминоптерин см. Витамины , действуют как конкурентные, так называемые коферментные ингибиторы или антивитамины , тормозящие многие биохимические процессы в организме. Неконкурентное ингибирование вызывается веществами, не имеющими структурного сходства с субстратами и часто связывающимися не с активным центром, а в другом месте молекулы фермента.

Степень торможения во многих случаях определяется продолжительностью действия ингибитора на фермент. При данном типе ингибирования благодаря образованию стабильной ковалентной связи фермент часто подвергается полной инактивации, и тогда торможение становится необратимым. Примерами неконкурентного ингибирования инактивации является действие йодацетата, диизопропилфторфосфата, а также диэтил-n-нитрофенилфосфата и синильной кислоты, заключающееся в связывании и выключении функциональных групп или ионов металлов в молекуле фермента.

Видно, что при конкурентном типе ингибирования рис. Это означает, что при достаточно высокой концентрации субстрата [S] ингибитор вытесняется молекулами субстрата из комплекса EI. При неконкурентном ингибировании рис. Если при этом величина К m не уменьшается, то говорят о полностью неконкурентном ингибировании.

Подобный тип ингибирования имеет место при образовании неактивных, труднодиссоциирующих комплексов EI и или EIS. Часто, однако, имеет место смешанный тип ингибирования иногда называемый частично неконкурентным типом , при котором снижение V mах сочетается с увеличением К m. Это означает, что комплекс EI сохраняет частичную активность, т. В редких случаях степень торможения активности фермента может увеличиваться с повышением концентрации субстрата; для этого типа торможения был предложен довольно неточный термин бесконкурентный от англ.

Один из механизмов такого торможения обусловлен возможностью соединения ингибитора с комплексом ES с образованием неактивного или медленно реагирующего тройного комплекса ESI. Таким образом, при графическом анализе скоростей ферментативных реакций как функции концентраций субстрата может быть получена ценная информация по кинетике ферментативных реакций, освещающая возможный механизм ферментативного катализа.

Регуляция активности ферментов Выше было указано, что одним из уникальных свойств живых организмов является удивительная способность к сбалансированности катаболических биодеградативных и анаболических биосинтетических процессов.

Хотя в клетках одновременно совершаются процессы синтеза, распада и взаимопревращения сотен и тысяч разнообразных веществ, имеется множество регуляторных механизмов, обеспечивающих постоянство внутренней среды организма. Некоторые из этих регуляторных механизмов, среди которых важная роль принадлежит механизмам регуляции активности ферментов, будут рассмотрены ниже. Влияние закона действия масс. Этот тип регуляции играет, очевидно, лишь ограниченную роль, поскольку в реальных условиях реакция обычно протекает в одном направлении, так как образовавшиеся продукты могут оказаться субстратами для действия других ферментов и выводиться из сферы реакции; в этих случаях устанавливается скорее устойчивое стационарное состояние, чем истинное равновесие.

Изменение количества фермента. У бактерий хорошо изучен феномен индуцированного синтеза ферментов при выращивании их на среде, где единственным источником углерода и энергии служит тот или иной углевод, допустим, глюкоза. Замена глюкозы в среде на лактозу приводит к индуцированному или адаптированному после небольшого периода лагфазы синтезу фермента галактозидазы программированному лактозным геном, см. Синтез белка , расщепляющей лактозу на глюкозу и галактозу. В животных тканях подобный быстрый синтез ферментов наблюдается сравнительно реже, и механизм, индуцирующий синтез, изучен только для небольшого числа ферментов тирозинтрансаминазы, серин- и треониндегидратазы, триптофанпирролазы и др.

Однако при поступлении в организм некоторых ядов, канцерогенных веществ, алкалоидов, инсектицидов и др. С другой стороны, описаны случаи, когда под действием подобных гидроксилаз чужеродные вещества превращаются в организме в более токсичные соединения. Это явление, обратное детоксикации, получило название летального синтеза. Протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта и поджелудочной железы синтезируются в неактивной форме, в виде проферментов зимогенов.

Регуляция в этих случаях сводится к превращению проферментов в активные ферменты под влиянием специфических агентов. Так, трипсин синтезируется в поджелудочной железе в форме трипсиногена. Последний превращается в активный трипсин в кишечнике под действием другого белкового фермента — энтерокиназы, впервые открытого в лаборатории И.

Установлено, что активирующее действие энтерокиназы сводится к отщеплению от трипсиногена гексапептида, приводящему к формированию нативной третичной структуры трипсина и его активного центра см. Превращение неактивного пепсиногена в активный пепсин осуществляется аутокаталитически в результате ограниченного протеолиза в присутствии НС1 и также связано с отщеплением от первого специфического ингибитора полипептидной природы см. Обмен простых белков. Синтез протеиназ в неактивной форме и ряда других неактивных белков-предшественников имеет, очевидно, определенный биологический смысл, предотвращая разрушение клеток органов, в которых образуются проферменты.

Химическая модификация фермента. Выше было указано см. Химия белков , что ряд белков при формировании третичной структуры подвергается постсинтетической модификации. Оказалось, что ключевые ферменты энергетического обмена — фосфорилаза, гликогенсинтетаза и др.

Обмен углеводов. Уровень активности ключевых ферментов и соответственно интенсивность процессов обмена будут определяться соотношением фосфорилированных и дефосфорилированных форм этих ферментов. Регуляция активности ферментов по принципу обратной связи. Во многих строго биосинтетических реакциях основным типом регуляции скорости многоступенчатого ферментативного процесса является ингибирование по принципу обратной связи, когда конечный продукт биосинтетической цепи подавляет активность фермента, катализирующего первую стадию.

Предположим, что в клетках осуществляется многоступенчатый биосинтетический процесс, каждая стадия которого катализируется собственным ферментом: Скорость подобной суммарной последовательности реакций в значительной степени определяется концентрацией конечного продукта Р , накопление которого выше допустимого уровня оказывает мощное ингибирующее действие на первую стадию процесса, соответственно на фермент E 1.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Биология 4 - Ферменты Биология 4 -Ферменттер

Комментариев: 2

  1. 946436:

    Руслан, пожелайте и женам иметь молодых любовников. Но не огорчать мужей. Быть бдительными, осторожными, домой не приводить и на публике не появляться! Женщины тоже хотят жить долго-долго, быть здоровыми и счастливыми. Не будьте эгоистом, пожелайте нам того же, что и себе!

  2. Ахсан:

    От кашля (был в течение нескольких десятилетий) избавился путем большого употребления черной и зеленой