Изоферменты ––это ферменты, катализирующие одну и ту же реакцию, но различающиеся по первичной структуре белка. По структуре изоферменты всегда являются олигомерными белками и состоят из негомологичных протомеров. Эти протомеры кодируются разными генами. Причем та или иная ткань преимущественно синтезирует определенные виды протомеров. В результате определенной комбинации формируются ферменты с различной структурой – изоферменты. Они различаются по молекулярной массе, заряду, кинетике (максимальной скорости и константе Михаэлиса), иммунологическим и другим свойствам. Давно открыты и хорошо изучены изоферменты лактатдегидрогеназы (ЛДГ). Молекула ЛДГ состоит из4-х протомеров 2-х разных типов: М (Muscle – мышца) и Н (Heart - сердце). Комбинация этих субъединиц образует 5 изоферментов ЛДГ:
Н Н Н Н Н Н Н М М М
Н Н Н М М М М М М М
ЛДГ1 ЛДГ2 ЛДГ3 ЛДГ4 ЛДГ5
Изоферменты ЛДГ различаются по электрофоретической подвижности. Это позволило установить их тканевую принадлежность. ЛДГ1 имеет самую высокую активность в сердечной мышце и почках, ЛДГ5 – в печени и скелетных мышцах, другие изоформы активны в других органах.
Медицинское значение. Активность ЛДГ в плазме крови повышается при острых поражениях сердца, печени, почек и др. органов, а также при различных анемиях. Диагностическое значение имеет определение не суммарной активности всех типов ЛДГ, а изоферментов, так как только они являются органоспецифичными. Например, при инфаркте миокарда в крови резко возрастает ЛДГ1, при гепатитах – ЛДГ5.
1. Активаторы – вещества, которые повышают скорость ферментативных реакций, увеличивают активность ферментов. Они бывают органической и неорганической природы.
Активаторы органической природы: желчные кислоты (активируют поджелудочную ли пазу), энтерокиназа (активирует трипсиноген), глутатион, цистеин, витамин С (повышают активность оскидоредуктаз).
Активаторы неорганической природы: например, HCl активирует пепсиноген, ионы ме таллов (Na, Cl, K, Mg, Mn, Zn) активируют очень многие ферменты. Ионы металлов: а) спо собствуют образованию ферментсубстратного комплекса; б) служат донорами и акцептора ми электронов; в) принимают участие в образовании активного центра ферментов (Zn в со ставе карбангидразы, Fe – в составе цитохромов, каталазы, пероксидазы); г) выступают в ро ли аллостерических регуляторов.
2. Ингибиторы – вещества, которые уменьшают активность ферментов и замедляют хими ческие реакции. Различают обратимое и необратимое ингибирование:
Если ингибитор связывается с молекулой фермента слабыми связями (Е+И ↔ ЕИ) то такой ингибитор легко удаляется и активность фермента восстанавливается;
Если ингибитор связывается с молекулой фермента прочными ковалентными связями (Е+И→ ЕИ), то наступает необратимое подавление активности фермента.
Необратимое ингибирование происходит при денатурация ферментовбелков под дей ствием концентрированных кислот и щелочей, солей тяжелых металлов, ультрафиолетовом облучении. Некоторые ингибиторы образуют прочные недиссоциируемые связи с функцио нальными группами в активных центрах ферментов. Например, цианиды связываются с же лезом в ферментахгемопротеинах. Фосфорорганические яды (табун, зарин, Vгазы) образу ют прочные связи с остатками серина и треонина входящими в состав многих ферментов. Обратимое ингибирование делится на конкурентное и неконкурентное. Конкурентное ин гибирование вызывается веществами, структурно сходными с субстратом и взаимодейст вующими с активным центром фермента. Например, малоновая кислота, является конку рентным ингибитором сукцинатдегидрогеназы, посколььку похожа на янтарную кислоту (также имеет 2 карбоксильных группы). Поэтому, малоновая кислота легко связывается с ак тивным центром сукцинатдегидрогеназы, вытесняя оттуда субстрат – янтарную кислоту. Од нако, фермент неспособен это сделать с малоновой кислотой, которая короче на 1 атом углерода. Поэто му если прибавить ма лоновую кислоту в концентрации, превышающей концентрацию янтарной кислоты, то реакция прекратится, поскольку малонат за блокирует активный центр сукцинатдегидрогеназы
Конкурентные ингибиторы нередко используются в качестве лекарственных средств. Например, антимикробные препараты сульфаниламиды являются структурными аналогами парааминобензойной кислоты из которой микроорганизмы синтезируют необходимый им для размножение витамин В9 (фолиевую кислоту). Многие антибиотики конкурентно тормо зят синтез белка микроорганизмами или репликацию ДНК. Потивоопухолевые препараты (метотрексат, антагонист витамина В9) блокирует репликацию ДНК в опухолевых клетках.
Неконкурентныеингибиторы не имеют структурного сходства к субстрату и при соединяются не к активному центру, а к другим участкам, в том числе и к аллостерическому центру. Ингибирование происходит вследствие разрушения или необратимой химической модификации функциональных групп ферментов. Примеры:
а) алкилирующие агенты (йодацетамид) необратимо реагируют с SН–группами ферментов
Е–SH + ICH2CОNH2 → E–SCH2 –CОNH2 + HI (фермент) (йодацетамид) комплекс ферментингибитор
б) препараты ФОС (фосфорорганических соединений) это высокотоксичные яды для насеко мых и теплокровных животных. Они взаимодействуют с гидроксигруппой серина в активном центре фермента ацетилхолинэстеразы:
в) тетурам – ингибитор ацетальдегиддегидрогеназы (используют при лечении алкоголизма).
