Isoenzimas. Estructura, función biológica, valor diagnóstico de la definición, cambios en la ontogénesis y patología del órgano, valor diagnóstico. Organización estructural y funcional de enzimas. Regulación de la actividad enzimática. Definición de amilasa

23.09.2019

ISOENZIMAS(sin.: múltiples formas de enzimas, isoenzimas) - formas moleculares (variedades) de una determinada enzima, que se diferencian únicamente en las propiedades fisicoquímicas; La determinación del espectro de isoenzimas de varias enzimas en el suero sanguíneo es uno de los métodos importantes de diagnóstico enzimático en cuña. I. se encuentran en los tejidos de humanos, animales, plantas y microorganismos. Se sabe que St. 50 enzimas presentadas en forma de enzimas en diversos órganos y tejidos de humanos, animales y plantas.

I. pueden diferir entre sí en la estructura cuaternaria, es decir, en la naturaleza y número de subunidades que componen sus moléculas, en la movilidad electroforética, propiedades de adsorción, afinidad por el sustrato, valor optimo pH, localización subcelular, especificidad por coenzimas (ver), etc. Entonces, por ejemplo, la mayoría de los órganos y tejidos de humanos y animales contienen cinco I. lactato deshidrogenasa (LDH), cada una de las cuales es una combinación diferente de cuatro subunidades de dos tipos. con muelle. con un peso de 34.500, convencionalmente denominado “H” y “M” (ver Lactato deshidrogenasa). Ambos tipos de subunidades difieren en la composición de aminoácidos, la secuencia de residuos de aminoácidos en la molécula, inmunoquímica. y propiedades electroforéticas. La síntesis de subunidades está controlada por dos genes diferentes. La malato deshidrogenasa (MDH) está representada en varios tejidos de humanos y animales por dos enzimas, una de las cuales se localiza en las mitocondrias y la otra en el citoplasma. Ambos Y. difieren en especificidad en relación con NAD y sensibilidad a inhibidores (p. ej., oxalato). I. isocitrato deshidrogenasas (ICDH; EC 1.1.1.41 y 1.1.1.42) difieren en la especificidad por las coenzimas (NAD y NADP), así como en la localización subcelular: NAD-ICDH se localiza en las mitocondrias y NADP-ICDH es a la vez en las mitocondrias y en el citoplasma. El NADP-ICDG mitocondrial y citoplasmático se diferencian entre sí en catalítico, electroforético e inmunoquímico. propiedades.

Para identificar y separar i., se utilizan varios métodos físicos y químicos. Métodos de búsqueda: diferentes tipos electroforesis (ver), cromatografía de adsorción e intercambio iónico (ver), filtración en gel (ver), etc. El método de electroforesis en gel de poliacrilamida (electroforesis en disco) se ha convertido en el método más utilizado y accesible. Las diferencias en las propiedades electroforéticas son la base para la clasificación de muchas enzimas. Para designar enzimas, el nombre abreviado de la enzima se da con el subíndice correspondiente, que caracteriza la movilidad electroforética de las enzimas a un determinado valor de pH. Por ejemplo, las I. lactato deshidrogenasas se denominan LDH1, LDH2, LDH3, etc.

Biol, la importancia de la presencia de múltiples formas de enzimas aún no está clara. Se supone que juego un cierto papel en la regulación de los procesos metabólicos en la célula. Es posible que I. proporcione la adaptabilidad del cuerpo a los cambios ambientales y determine la especificidad del metabolismo característico de un tejido determinado. Por tanto, muchas enzimas que ocupan posiciones clave en el metabolismo tienen I. (LDH, MDH, enzimas que catalizan la fosforilación oxidativa, diversas aminotransferasas). Es posible que diferentes enzimas de la misma enzima catalicen específicamente las reacciones directas o inversas de una determinada reacción enzimática (ver Lactato deshidrogenasa). El importante papel de I. en la regulación fina de los procesos metabólicos se evidencia por un cambio en su espectro bajo la influencia de una serie de influencias y factores fisiológicos (denervación, diversas hormonas, enfriamiento, hipoxia, etc.). Se ha observado un cambio en la naturaleza de la distribución de varios I. en los tejidos de humanos y animales durante la embriogénesis. Sin embargo, aún no se han encontrado formas embrionarias específicas de I para las enzimas estudiadas.

El espectro I. en términos cuantitativos y cualitativos en diversos tejidos de humanos y animales es diferente y, a menudo, estrictamente específico. Esto tiene un gran valor diagnóstico. Dado que la biosíntesis de enzimas individuales y sus subunidades está controlada por varios genes, se supone que la modificación genética implica la aparición de enzimas atípicas en los tejidos y la sangre. Por tanto, es posible utilizar la determinación de los espectros de I. para el diagnóstico de anomalías genéticas. Una serie de patol. Los procesos, especialmente de naturaleza degenerativa-destructiva, están asociados con cambios en la permeabilidad de las membranas celulares, lo que provoca cambios en el espectro de I. en el suero sanguíneo del paciente. Por lo tanto, la determinación de I. en sangre y tejidos humanos se utiliza cada vez más en la clínica. Para resolver algunas cuestiones de diagnóstico, patogénesis y terapia de una serie de enfermedades, la determinación de los espectros de isoenzimas tiene una ventaja significativa en comparación con la determinación de la actividad general de una enzima en particular. La mayor importancia diagnóstica es la determinación del espectro de isoenzimas de LDH, que cambia durante el infarto de miocardio (la actividad de LDH1 y LDH2 aumenta considerablemente). Los cambios en el espectro de I. LDH en el suero sanguíneo persisten más que los cambios en la actividad total de la enzima y pueden detectarse cuando la actividad total de LDH vuelve a la normalidad. Se han observado desviaciones del espectro I. LDH de la norma en enfermedades del sistema hepatobiliar, distrofias musculares, enfermedades tumorales, leucemia aguda, patología, procesos en los pulmones (neumonía lobar y focal aguda, exacerbación de enfermedades crónicas, neumonía, etc. .)*

Las pruebas de diagnóstico también muestran cambios en los espectros de I. y otras enzimas, por ejemplo, un aumento significativo de las fracciones catódicas de MDH (especialmente la fracción mitocondrial) en el suero sanguíneo de pacientes con cirrosis hepática, pero en comparación con el suero sanguíneo. de pacientes con hepatitis crónica. La determinación del espectro de I. y la actividad general de MDH en la sangre se usa ampliamente para el diagnóstico y evaluación de la gravedad de la asfixia en recién nacidos. Se observan cambios en la actividad de la I. fosfatasa ácida en la enfermedad de Gaucher (ver Enfermedad de Gaucher), cáncer próstata y mieloma múltiple. Para diagnosticar una serie de enfermedades hepáticas, se determina el espectro de I. fosfatasa alcalina (ver Fosfatasas).

La determinación de I. aminotransferasas (ver) también tiene valor diagnóstico. En el hígado, los riñones y el músculo cardíaco humanos se encuentran dos I. aspartato aminotransferasas (EC 2.6.1.1; AST). Uno de ellos está localizado en las mitocondrias y el otro en el citoplasma de las células. DE ACUERDO. El 79% de toda la actividad de AST se debe a la actividad mitocondrial y sólo el 21% a la actividad citoplasmática. En los casos graves de la enfermedad de Botkin se detectan dos I. AST en el suero sanguíneo, mientras que normalmente y en los casos de enfermedad leve sólo se detecta uno.

En caso de daño a los músculos esqueléticos, así como en caso de infarto de miocardio, la actividad de la creatina quinasa en el suero sanguíneo aumenta (ver) y su espectro también cambia.

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L. V. Pavlikhina.

Las enzimas que catalizan la misma reacción química, pero difieren en la estructura primaria de la proteína, se denominan isoenzimas o isoenzimas. Catalizan el mismo tipo de reacción con un mecanismo fundamentalmente idéntico, pero se diferencian entre sí en los parámetros cinéticos, las condiciones de activación y las características de la conexión entre la apoenzima y la coenzima. La naturaleza de la aparición de las isoenzimas es variada, pero la mayoría de las veces se debe a diferencias en la estructura de los genes que codifican estas isoenzimas. En consecuencia, las isoenzimas se diferencian en la estructura primaria de la molécula de proteína y, en consecuencia, en las propiedades fisicoquímicas. Los métodos para determinar las isoenzimas se basan en diferencias en las propiedades fisicoquímicas.

En su estructura, las isoenzimas son principalmente proteínas oligoméricas. Además, uno u otro tejido sintetiza preferentemente ciertos tipos de protómeros. Como resultado de una determinada combinación de estos protómeros, se forman enzimas con diferentes estructuras: formas isoméricas. La detección de determinadas formas isoenzimáticas de enzimas permite su uso para el diagnóstico de enfermedades.

La enzima lactato deshidrogenasa (LDH) cataliza la reacción de oxidación reversible del lactato (ácido láctico) a piruvato (ácido pirúvico). Se observa una mayor actividad en lesiones agudas del corazón, hígado, riñones, así como en anemia megaloblástica y hemolítica. Sin embargo, esto indica daño a solo uno de los tejidos enumerados.

La creatina quinasa (CK) cataliza la formación de fosfato de creatina. La determinación de la actividad de CK en el plasma sanguíneo tiene valor diagnóstico en caso de infarto de miocardio (hay un aumento en el nivel de la isoforma MB). La cantidad de isoforma MM puede aumentar durante traumatismos y daños a los músculos esqueléticos. La isoforma BB no puede atravesar la barrera hematoencefálica, por lo que es prácticamente indetectable en la sangre incluso durante un accidente cerebrovascular y no tiene valor diagnóstico.

10. Especificidad orgánica de las isoenzimas LDH. Valores fisiológicos de la actividad total de la lactato deshidrogenasa y sus isoenzimas en el plasma sanguíneo. Importancia diagnóstica de la determinación de la actividad de LDH y sus isoenzimas.

La lactato deshidrogenasa es una enzima glicolítica y cataliza la siguiente reacción: Lactato + NAD Lactato deshidrogenasa Piruvato + NADH

La molécula de LDH es un tetrámero que consta de uno o dos tipos de subunidades, denominadas M (músculo) y H (corazón). En el suero sanguíneo, la enzima existe en cinco formas moleculares, que se diferencian en la estructura primaria, las propiedades cinéticas y la movilidad electroforética (LDG-1 se mueve más rápido hacia el ánodo en comparación con LDH-5, es decir, es más móvil electroforéticamente). Cada forma tiene una composición polipeptídica característica: LDH-1 consta de 4 subunidades H, LDH-2, de 3 subunidades H y 1 subunidad M, LDH-3 es un tetrámero de 2 subunidades H y 2 subunidades M, LDH-4 contiene 1 subunidad H y 3 subunidades M, LDH-5 consta únicamente de subunidades M. Según el grado de disminución de la actividad catalítica general de la enzima, todos los órganos y tejidos se organizan en el siguiente orden: riñones, corazón, músculos esqueléticos, páncreas, bazo, hígado, pulmones y suero sanguíneo.

El método preferido de oxidación de la glucosa en el tejido depende de qué isoenzima esté más representada: aeróbica (a CO2 y H2O) o anaeróbica (a ácido láctico). Esta diferencia se debe a diferentes grados de afinidad de las isoenzimas por el ácido pirúvico. Las isoenzimas que contienen principalmente subunidades H (LDH-1 y LDH-2) tienen baja afinidad por el piruvato y, por lo tanto, no pueden competir eficazmente por el sustrato con el complejo de piruvato deshidrogenasa. Como resultado, el piruvato sufre una descarboxilación oxidativa y entra en el ciclo de Krebs en forma de acetil-CoA.

Por el contrario, las isoenzimas que poseen principalmente subunidades M (LDH-4 y LDH-5) tienen una mayor afinidad por el piruvato y, como resultado, lo convierten en ácido láctico. Se han identificado las isoenzimas más típicas para cada tejido. Para el miocardio y el tejido cerebral, la isoenzima principal es la LDH-1, para los eritrocitos, las plaquetas y el tejido renal: LDH-1 y LDH-2. En los pulmones, bazo, tiroides y páncreas, glándulas suprarrenales, linfocitos, predomina la LDH-3. La LDH-4 se encuentra en todos los tejidos con la LDH-3, así como en los granulocitos y las células germinales masculinas; en estas últimas se encuentra además la LDH-5. En los músculos esqueléticos, la actividad de las isoenzimas se organiza en orden descendente en la serie: LDH-5, LDH-4, LDH-3. La isoenzima más característica del hígado es la LDH-5; también se detecta LDH-4.

Normalmente, la principal fuente de actividad de LDH en el plasma sanguíneo son las células sanguíneas destruidas. En suero, la actividad de las isoenzimas se distribuye de la siguiente manera: LDH-2 > LDH-1 > LDH-3 > LDH-4 > LDH-5. Durante la electroforesis entre las fracciones LDH-3 y LDH-4, a veces se detecta una banda adicional de la isoenzima LDH-X; esta isoenzima se localiza en los mismos órganos que la LDH-5.

Todas las enfermedades que ocurren con destrucción celular van acompañadas de un fuerte aumento de la actividad de LDH en el suero sanguíneo. Se encuentra un aumento en la actividad general de la enzima en enfermedades como infarto de miocardio, daño renal necrótico, hepatitis, pancreatitis, inflamación e infarto del pulmón, tumores de diversas localizaciones, lesiones, distrofia y atrofia muscular, anemia hemolítica e ictericia fisiológica. de recién nacidos, linfogranulomatosis, leucemia. Durante el infarto de miocardio, el inicio de un aumento de la actividad enzimática en el suero sanguíneo se observa entre 8 y 10 horas desde el momento del ataque, el aumento máximo ocurre entre 24 y 48 horas, a menudo entre 15 y 20 veces más de lo normal. El aumento de la actividad de LDH persiste hasta 10 a 12 días desde el inicio de la enfermedad. El grado de aumento de la actividad enzimática no siempre se correlaciona con el tamaño del daño al músculo cardíaco y sólo puede ser un factor indicativo para predecir el resultado de la enfermedad. En pacientes con angina de pecho, la actividad enzimática no cambia, lo que permite utilizar la prueba para el diagnóstico diferencial dentro de los 2 o 3 días posteriores a un ataque cardíaco. La presencia de especificidad orgánica de las enzimas permite utilizar el estudio de su actividad con fines de diagnóstico tópico.

11. Valores fisiológicos de la actividad total de la creatinina quinasa (CK) y sus isoenzimas en el plasma sanguíneo. Importancia diagnóstica de la determinación de la actividad de CK y sus isoenzimas.

La creatina quinasa (CK) es una enzima, un catalizador natural de reacciones químicas, que aumenta significativamente la tasa de conversión de creatina y ATP (trifosfato de adenosina) en el compuesto de alta energía fosfato de creatina, que se consume durante las contracciones musculares intensas. Esta enzima se encuentra en el citoplasma de varias células musculares (cardíacas, esqueléticas), así como en las células del cerebro, los pulmones y la glándula tiroides.

La molécula de creatina quinasa se puede dividir en dos partes, cada una de las cuales se realiza como una subunidad separada: M (músculo) y B (cerebro). Estas subunidades en el cuerpo humano pueden combinarse entre sí de tres maneras, formando, respectivamente, tres isoformas de creatina quinasa: MM, MB y BB. Estas isoenzimas difieren en su localización en el cuerpo humano: la creatina quinasa MM se encuentra en el miocardio y los músculos esqueléticos; la creatina quinasa MB se localiza en mayor medida en el miocardio; La creatina quinasa BB se encuentra en las células de la placenta, el cerebro, el tracto urinario, algunos tumores y otros lugares.

La concentración normal de la enzima depende directamente de la edad y el sexo de la persona. Debido al desarrollo activo de los músculos y sistema nervioso, en los niños la actividad del catalizador natural aumenta en relación con la actividad en los adultos. Las mujeres tienen niveles de creatina quinasa más bajos que los hombres.

El nivel de la isoenzima MM aumenta en mayor medida como resultado de daño muscular y, rara vez, con daño cardíaco. El contenido de MC CK se asocia con daño miocárdico. Se observa un aumento significativo en la actividad de esta forma durante el infarto de miocardio. Su nivel aumenta bruscamente entre dos y cuatro horas después de la aparición de los primeros síntomas. Por lo tanto, la concentración de esta enzima en la sangre se utiliza activamente para determinar el infarto de miocardio. Sin embargo, cabe señalar que el contenido de CK MB vuelve a niveles normales después de tres a seis días, lo que provoca una baja eficacia diagnóstica en las etapas posteriores. La concentración de CC IV aumenta en el cáncer. Una disminución en el nivel de isoenzimas no tiene ningún valor diagnóstico, ya que el umbral mínimo para los niveles de CK en una persona sana es cero.

12. Lipasas del plasma sanguíneo. Importancia diagnóstica de la determinación de la actividad de la lipasa. La lipasa es una enzima soluble en agua sintetizada por el cuerpo humano que cataliza la hidrólisis de ésteres insolubles (sustratos lipídicos) y promueve la digestión, disolución y fraccionamiento de grasas neutras. Junto con la bilis, la lipasa estimula la digestión de grasas, ácidos grasos y vitaminas liposolubles A, E, D, K, transformándolas en energía y calor. El propósito de la lipoproteína lipasa es descomponer los triglicéridos (lípidos) en las lipoproteínas de la sangre, asegurando así la entrega de ácidos grasos a los tejidos. La lipasa es producida por: páncreas; hígado; pulmones; Los intestinos son glándulas especiales ubicadas en la cavidad bucal de los bebés. En este último caso se sintetiza la denominada lipasa lingual. Cada una de estas enzimas promueve la descomposición de un grupo específico de grasas.

En términos de importancia, la lipasa producida por el páncreas juega un papel importante en el diagnóstico. Se observa un aumento en el nivel de la enzima en: pancreatitis que ocurre en forma aguda o con exacerbación de un proceso crónico; cólico biliar; lesión del páncreas; la presencia de neoplasias en el páncreas; patologías crónicas de la vesícula biliar; formación de un quiste o pseudoquiste en el páncreas; bloqueo del conducto pancreático con cicatriz o cálculo; colestasis intrahepática; obstrucción intestinal aguda; infarto intestinal; peritonitis; perforación de una úlcera de estómago; perforación de un órgano interno (hueco); patología renal aguda o crónica; paperas, en las que se daña el páncreas; trastornos metabólicos que ocurren con diabetes, obesidad o gota; cirrosis hepática; uso prolongado de medicamentos, en particular barbitúricos, analgésicos narcóticos, heparina, indometacina; operaciones de trasplante de órganos. En casos raros, el proceso de activación de la lipasa se asocia con determinadas lesiones, por ejemplo, fracturas de huesos largos. Pero en este caso, las fluctuaciones en el nivel de la enzima en la sangre no pueden considerarse un indicador específico de la presencia de daño físico. Por este motivo, las pruebas de lipasa no se tienen en cuenta a la hora de diagnosticar lesiones de diversos orígenes.

La determinación de los niveles de lipasa sérica es de particular importancia en cualquier lesión pancreática. En este caso, se realiza un análisis de sangre para determinar el contenido de esta enzima junto con un análisis de amilasa (una enzima que promueve la descomposición del almidón en oligosacáridos) con alto grado La confiabilidad indica la presencia de un proceso patológico en los tejidos del páncreas: ambos indicadores están por encima de lo normal). En el proceso de normalización del estado del paciente, estas enzimas no vuelven simultáneamente a niveles adecuados: como regla general, el nivel de lipasa permanece en un nivel alto por más tiempo que el nivel de amilasa.

Nivel alto la lipasa persiste de 3 a 7 días desde el inicio de la inflamación. La tendencia a la baja se registra sólo después de 7 a 14 días.

Se registra un nivel bajo de lipasa: en presencia de una neoplasia maligna en cualquier parte del cuerpo excepto en el propio páncreas; debido a una función pancreática disminuida; con fibrosis quística (fibrosis quística): una enfermedad genética con un curso grave que surge como resultado de un daño patológico a las glándulas exocrinas (tracto gastrointestinal, pulmones). después de una cirugía para extirpar el páncreas; con exceso de triglicéridos en sangre, como resultado de una mala alimentación con abundancia de alimentos grasos en la dieta o por hiperlipidemia hereditaria. En algunos casos, una disminución de los niveles de lipasa es un marcador de la transición de la pancreatitis a una forma crónica.

Desde hace mucho tiempo se ha establecido que todas las enzimas son proteínas y tienen todas las propiedades de las proteínas. Por tanto, al igual que las proteínas, las enzimas se dividen en simples y complejas.

enzimas simples consisten únicamente en aminoácidos - por ejemplo, pepsina , tripsina , lisozima.

enzimas complejas(holoenzimas) tienen una parte proteica que consta de aminoácidos: apoenzima y una parte no proteica: cofactor. Un ejemplo de complejo enzimas son succinato deshidrogenasa(contiene plantados), aminotransferasas(contiene fosfato de piridoxal), peroxidasa(contiene hemo), lactato deshidrogenasa(contiene Zn 2+), amilasa(contiene Ca2+).

cofactor, a su vez, puede denominarse coenzima (NAD+, NADP+, FMN, FAD, biotina) o grupo protésico (hemo, oligosacáridos, iones metálicos Fe2+, Mg2+, Ca2+, Zn2+).

La división en coenzimas y grupos protésicos no siempre es clara:
si la conexión del cofactor con la proteína es fuerte, entonces en este caso se habla de la presencia grupo prostético,
pero si un derivado vitamínico actúa como cofactor, entonces se llama coenzima, independientemente de la fuerza de la conexión.

Para realizar la catálisis es necesario un complejo completo de apoproteína y cofactor, no pueden realizar la catálisis por separado. El cofactor forma parte del centro activo y participa en la unión del sustrato o en su transformación.

Como muchas proteínas, las enzimas pueden ser monómeros, es decir. constan de una subunidad y polímeros, que consta de varias subunidades.

Organización estructural y funcional de las enzimas.

La enzima contiene áreas que realizan diferentes funciones:

1. Centro activo: una combinación de residuos de aminoácidos (generalmente 12-16) que proporciona una unión directa a la molécula del sustrato y lleva a cabo la catálisis. Los radicales de aminoácidos en el centro activo pueden estar en cualquier combinación, con aminoácidos ubicados cerca y significativamente distantes entre sí en la cadena lineal. Hay dos regiones en el centro activo:

ancla(contacto, unión): responsable de la unión y orientación del sustrato en el centro activo,
catalítico– es directamente responsable de la implementación de la reacción.

Diagrama de estructura enzimática

Las enzimas que contienen varios monómeros pueden tener varios centros activos según el número de subunidades. Además, dos o más subunidades pueden formar un sitio activo.

En las enzimas complejas, los grupos funcionales del cofactor están necesariamente ubicados en el centro activo.

Esquema de formación de una enzima compleja.

2. centro alostérico (allos- extraño) es un centro de regulación de la actividad enzimática, que está espacialmente separado del centro activo y no está presente en todas las enzimas. La unión al centro alostérico de cualquier molécula (llamada activador o inhibidor, así como efector, modulador, regulador) provoca un cambio en la configuración de la proteína enzimática y, como consecuencia, en la velocidad de la reacción enzimática.

Las enzimas alostéricas son proteínas poliméricas; los centros activos y reguladores están ubicados en diferentes subunidades.

Esquema de la estructura de una enzima alostérica.

Un regulador de este tipo puede ser el producto de ésta o de una de las reacciones posteriores, un sustrato de reacción u otra sustancia (ver "Regulación de la actividad enzimática").

Isoenzimas

Las isoenzimas son formas moleculares de la misma enzima que surgen como resultado de ligeras diferencias genéticas en la estructura primaria de la enzima, pero catalizan la misma reacción. Las isoenzimas son diferentes. afinidad al sustrato, máximo velocidad reacción catalizada sensibilidad a inhibidores y activadores, condiciones trabajo (pH y temperatura óptimos).

Como regla general, las isoenzimas tienen cuaternario estructura, es decir Constan de dos o más subunidades. Por ejemplo, la enzima dimérica creatina quinasa (CK) está representada por tres formas de isoenzimas compuestas por dos tipos de subunidades: M (ing. músculo– músculo) y B (ing. cerebro- cerebro). La creatina quinasa-1 (CK-1) consta de subunidades de tipo B y se localiza en el cerebro, la creatina quinasa-2 (CK-2), una subunidad M y una subunidad B cada una, activa en el miocardio, la creatina quinasa-3 ( CK-3) contiene dos subunidades M, específicas del músculo esquelético.

También hay cinco isoenzimas. lactato deshidrogenasa(papel de la LDH): una enzima implicada en el metabolismo de la glucosa. Las diferencias entre ellos radican en la diferente proporción de subunidades H. corazón- corazón) y M (ing. músculo- músculo). Las lactato deshidrogenasas tipos 1 (H 4) y 2 (H 3 M 1) están presentes en tejidos con aerobio metabolismo (miocardio, cerebro, corteza renal), tienen una alta afinidad por el ácido láctico (lactato) y lo convierten en piruvato. LDH-4 (H 1 M 3) y LDH-5 (M 4) se encuentran en tejidos propensos a anaeróbico metabolismo (hígado, músculo esquelético, piel, médula renal), tienen una baja afinidad por el lactato y catalizan la conversión de piruvato en lactato. En tejidos con intermedio tipo de metabolismo (bazo, páncreas, glándulas suprarrenales, ganglios linfáticos) Predomina LDH-3 (H 2 M 2).

Otro ejemplo de isoenzimas es el grupo hexoquinasa, que unen un grupo fosfato a los monosacáridos de hexosa y los involucran en reacciones metabólicas celulares. De las cuatro isoenzimas, la hexoquinasa IV ( glucocinasa), que se diferencia de otras isoenzimas por su alta especificidad por la glucosa, baja afinidad por ella e insensibilidad a la inhibición por el producto de reacción.

Complejos multienzimáticos

En un complejo multienzimático, varias enzimas están estrechamente unidas entre sí formando un solo complejo y llevan a cabo una serie de reacciones secuenciales en las que el producto de la reacción se transfiere directamente a la siguiente enzima y se sólo él sustrato. surge efecto túnel, es decir. el sustrato entra en el “túnel” creado por las enzimas. Como resultado, los metabolitos intermedios evitan el contacto con ambiente, el tiempo de su transición al siguiente centro activo se reduce y la velocidad de reacción se acelera significativamente.

) y catalizar reacciones específicas. Esta capacidad surge como resultado de la formación de un producto intermedio cuando un anticuerpo se une a un antígeno (imitación de una transición complejo EX reacción enzimática).

La naturaleza de la aparición de las isoenzimas es variada, pero la mayoría de las veces se debe a diferencias en la estructura de los genes que codifican estas isoenzimas. En consecuencia, las isoenzimas se diferencian en la estructura primaria de la molécula de proteína y, en consecuencia, en las propiedades fisicoquímicas. Los métodos para determinar las isoenzimas se basan en diferencias en las propiedades fisicoquímicas.

Isoformas de lactato deshidrogenasa. La enzima lactato deshidrogenasa (LDH) cataliza la oxidación reversible del lactato (ácido láctico) a piruvato (ácido pirúvico) (ver sección 7).

Lactato deshidrogenasa- proteína oligomérica con un peso molecular de 134.000 D, que consta de 4 subunidades de 2 tipos: M (del inglés, músculo - músculo) y H (del inglés, corazón - corazón). La combinación de estas subunidades subyace a la formación de cinco isoformas de lactato deshidrogenasa (fig. 2-35, A). LDH 1 y LDH 2 son más activos en el músculo cardíaco y los riñones, LDH4 y LDH5, en los músculos esqueléticos y el hígado. Otros tejidos contienen diversas formas de esta enzima.

Las isoformas de LDH difieren en la movilidad electroforética, lo que permite determinar la identidad tisular de las isoformas de LDH (fig. 2-35, B).

Isoformas de creatina quinasa. La creatina quinasa (CK) cataliza la formación de fosfato de creatina:

La molécula KK es un dímero que consta de dos tipos de subunidades: M (del inglés, músculo) y B (del inglés, cerebro). A partir de estas subunidades se forman 3 isoenzimas: BB, MB, MM. La isoenzima BB se encuentra principalmente en el cerebro, MM en los músculos esqueléticos y MB en el músculo cardíaco. Las isoformas KK tienen diferentes movilidades electroforéticas (fig. 2-36).

La actividad de CK normalmente no debe exceder las 90 UI/l. La determinación de la actividad de CK en el plasma sanguíneo tiene valor diagnóstico en caso de infarto de miocardio (hay un aumento en el nivel de la isoforma MB). La cantidad de isoforma MM puede aumentar durante traumatismos y daños a los músculos esqueléticos. La isoforma BB no puede atravesar la barrera hematoencefálica, por lo que es prácticamente indetectable en la sangre incluso durante un accidente cerebrovascular y no tiene valor diagnóstico.

Isoenzimas- Se trata de enzimas cuya síntesis está codificada por diferentes genes, tienen diferentes estructuras primarias y diferentes propiedades, pero catalizan la misma reacción. Tipos de isoenzimas:

Órgano: enzimas de glucólisis en el hígado y los músculos.

Malato deshidrogenasa celular: citoplasmática y mitocondrial (las enzimas son diferentes, pero catalizan la misma reacción).

Híbrido: enzimas con estructura cuaternaria, formadas como resultado de la unión no covalente de subunidades individuales (lactato deshidrogenasa: 4 subunidades de 2 tipos).

Mutante: formado como resultado de una mutación de un solo gen.

Las aloenzimas están codificadas por diferentes alelos del mismo gen.

10. I. Uso de enzimas con fines medicinales a su vez, se divide en dos tipos: 1) solicitud de terapia de reemplazo y 2) para influir en la enzima en el sitio de la enfermedad.

Para fines de terapia de reemplazo, son los más utilizados. Enzimas digestivas, cuando se descubre que el paciente tiene deficiencia. Los ejemplos incluyen preparaciones de jugo gástrico o jugos puros. pepsina o acidina-pepsina, indispensable para la gastritis con insuficiencia secretora y dispepsia en niños. pancreatina - El fármaco, que es una mezcla de enzimas pancreáticas, se utiliza para la pancreatitis, principalmente de naturaleza crónica. Las drogas conocidas tienen el mismo significado. Cholenzym, panzinorm, etc.

Otro campo de aplicación de la terapia sustitutiva es el tratamiento de enfermedades asociadas a la denominada enzimopatías. Se trata de enfermedades congénitas o hereditarias en las que se altera la síntesis de cualquier enzima. Estas enfermedades suelen ser extremadamente graves: los niños con una falta hereditaria de cualquier enzima no viven mucho, sufren graves trastornos mentales y mentales y un retraso en el desarrollo físico y mental. En ocasiones, la terapia de reemplazo puede ayudar a superar estos trastornos.

Se utilizan varias preparaciones enzimáticas en quirúrgico práctica para limpiar la superficie de la herida de pus, microbios y exceso de tejido de granulación; en la clínica de medicina interna se utilizan: para licuar secreciones viscosas, exudados, coágulos de sangre, por ejemplo, en enfermedades inflamatorias graves de los pulmones y los bronquios. Se trata principalmente de enzimas: hidrolasas, capaces de descomponer biopolímeros naturales: proteínas, NA, polisacáridos. Por su efecto antiinflamatorio, también se utilizan para la tromboflebitis, formas inflamatorias-distróficas. vapor oh dontosis, osteomielitis, sinusitis, otitis y otras enfermedades inflamatorias.

Entre ellas se encuentran enzimas como tripsina, quimotripsina, ARNasa, ADNasa, fibrinolisina. Fibirinolisina También se utiliza para eliminar trombos intravasculares. La RNasa y la DNasa se utilizan con éxito para tratar algunas infecciones virales, por ejemplo para destruir virus del herpes.

enzimas como hialuronidasa, colagenasa, lidasa, Se utilizan para combatir el exceso. formaciones de cicatrices.

asparaginasa- una enzima producida por algunas cepas de Escherichia coli. Tiene un efecto terapéutico en algunas formas de tumores. El efecto terapéutico está asociado con la capacidad de la enzima para alterar el metabolismo del aminoácido asparagina, que es necesario para el crecimiento de las células tumorales.

El uso de preparados enzimáticos con fines medicinales es todavía un área muy joven de la ciencia médica. La limitación aquí es la complejidad de la tecnología y el alto costo de obtener preparaciones de enzimas puras en forma cristalina, adecuadas para su almacenamiento y uso en humanos. Además, a la hora de utilizar preparados enzimáticos, también se deben tener en cuenta otras circunstancias:

1) Las enzimas son proteínas y, por tanto, en algunos casos pueden provocar una reacción alérgica no deseada.

2) Descomposición rápida de las enzimas introducidas (por lo tanto, el fármaco proteico es capturado inmediatamente por las células “depuradoras”: macrófagos, fibroblastos, etc. Por lo tanto, se requieren grandes concentraciones de fármaco para lograr el efecto deseado.

3) Sin embargo, al aumentar las concentraciones, los preparados enzimáticos pueden resultar tóxicos.

Y, sin embargo, en los casos en que es posible superar estos obstáculos, las preparaciones enzimáticas tienen un excelente efecto terapéutico.

Por ejemplo, estas desventajas se eliminan parcialmente convirtiendo las enzimas en la forma denominada "inmovilizada".

Leerá más sobre los métodos de inmovilización de enzimas y los métodos de su uso en sus materiales didácticos.

Muchas condiciones patológicas y prepatológicas del cuerpo se basan en una disfunción de los sistemas enzimáticos. Muchas enzimas se localizan dentro de las células y, por lo tanto, su actividad en el suero sanguíneo (plasma) es baja o está completamente ausente. Por eso, al analizar los líquidos extracelulares (sangre), la actividad de determinadas enzimas puede revelar cambios que se producen en el interior de las células de diversos órganos y tejidos del cuerpo. otras enzimas están constantemente contenidas en la sangre, en cantidades conocidas y tienen una función específica (por ejemplo, las enzimas del sistema de coagulación sanguínea).

La actividad enzimática en el suero sanguíneo refleja el equilibrio entre la tasa de síntesis de enzimas dentro de las células y su liberación de las células. Un aumento en la actividad de las enzimas sanguíneas puede ser el resultado de una aceleración de los procesos de síntesis, una disminución en la tasa de excreción, un aumento en la permeabilidad de las membranas celulares, la acción de los activadores y la necrosis celular. Una disminución de la actividad enzimática es causada por un aumento en la tasa de excreción de enzimas, la acción de los inhibidores y la inhibición de la síntesis.

Un aumento de la actividad de una determinada enzima en la sangre es una prueba de diagnóstico muy temprana. La determinación adicional del espectro de isoenzimas permite aclarar la localización del proceso patológico, ya que cada órgano tiene su propio espectro de isoenzimas específico.

En bioquímica clínica gran importancia tiene un indicador de la actividad de la aspartato aminotraisferasa y la alanina aminotransferasa. Estas transaminasas se encuentran en las mitocondrias y en la fracción soluble del citoplasma celular. El papel de las transaminasas se reduce a la transferencia de grupos amino de aminoácidos al cetoácido. La coenzima de las transaminasas es el fosfato de piridoxal, un derivado de la vitamina B6. En la sangre de los animales, la actividad de ambas enzimas es muy baja en comparación con su actividad en otros tejidos. Sin embargo, en patologías acompañadas de destrucción celular, las transaminasas salen a través de las membranas celulares hacia la sangre, donde su actividad aumenta significativamente en comparación con lo normal. A pesar de la falta de una estricta especificidad orgánica de estas enzimas, se observa un aumento de su actividad en hepatitis, distrofias musculares, lesiones y estrés físico excesivo en el cuerpo, en particular en caballos deportivos.

Lactato deshidrogenasa (LDH), una enzima glicolítica que cataliza la reducción reversible del ácido pirúvico a ácido láctico. LDH consta de cuatro subunidades e incluye cinco isoenzimas. Además, en Tejido muscular la isoenzima predominante LdG5, en el músculo cardíaco LdG1 y LdG2. Durante el infarto agudo de miocardio en pacientes, la actividad de las isoenzimas LDH1 y LDH2 aumenta en el suero sanguíneo. En la hepatitis parenquimatosa en el suero sanguíneo, la actividad de las isoenzimas LdG4 y LdG5 aumenta significativamente, mientras que disminuye la actividad de LdG1 y LdG2. La actividad de LdG en la sangre total es significativamente mayor que la actividad de la enzima en el plasma sanguíneo. Por lo tanto, incluso una hemólisis sanguínea mínima cambia significativamente la actividad enzimática en el plasma, lo que debe tenerse en cuenta en el trabajo de laboratorio.

La creatina fosfoquinasa (CPK) juega un papel importante en el metabolismo energético. La creatina fosfoquinasa es necesaria para la resíntesis de ATP mediante la transfosforilación de AdP con fosfato de creatina. El fosfato de creatina es un compuesto de fosfato rico en energía que asegura la contracción, relajación y transporte de metabolitos de las fibras musculares al tejido muscular.

Creatina-P + AdP CPK > Creatina + ATP.

La creatina fosfoquinasa consta de dos subunidades: M y B, que forman tres isoenzimas: MM (tipo muscular), MB (tipo corazón), BB (tipo cerebro).

El análisis de tejidos indica que se produce una actividad significativa de CK en el músculo esquelético, el miocardio y el cerebro. El músculo cardíaco contiene principalmente las isoenzimas MM y MB. Un aumento de la actividad de la isoenzima MB en el suero sanguíneo del paciente indica daño al músculo cardíaco. La determinación de las isoenzimas CPK es el mejor método de diagnóstico para la distrofia muscular hereditaria en pollos y para la deficiencia de selenio en animales grandes. ganado, con mioglobinuria paralítica en caballos.

La fosfatasa alcalina (ALP), una enzima hidrolítica sintetizada principalmente en el hígado, se excreta del cuerpo como parte de la bilis. Su actividad óptima es a pH = 8-9. Es una enzima inespecífica que cataliza la hidrólisis de muchos ésteres de fósforo y está presente en el plasma en forma de isoenzimas. La principal fuente de fosfatasa alcalina en animales jóvenes en crecimiento es el tejido óseo. La actividad de la fosfatasa alcalina aumenta significativamente en enfermedades del hígado y de los huesos, en particular en la osteomalacia. El papel principal de la fosfatasa alcalina probablemente esté asociado con el depósito de fosfatos de calcio en el tejido óseo. En los tumores óseos se ha establecido un aumento de la actividad de la fosfatasa alcalina sérica.

La colinesterasa es una enzima implicada en la transmisión de impulsos nerviosos, la hidrólisis de la acetilcolina en acetato y colina. La colinesterasa sérica incluye dos tipos de colinesterasas en el cuerpo, cuyo sustrato principal es la acetilcolina. La acetilcolinesterasa (AChE), que hidroliza la acetilcolina en las sinapsis, se llama verdadera. Está presente en el hígado, los glóbulos rojos y sólo una pequeña cantidad se localiza en el plasma. La colinesterasa plasmática es una pseudocolinesterasa; hidroliza la butirilcolina 4 veces más rápido que la acetilcolina. Esta enzima también se encuentra en el hígado, el páncreas y la mucosa intestinal. La síntesis de AChE sérica se produce en el hígado y, por tanto, con la patología de este órgano, se observa una disminución de la actividad enzimática.

Los inhibidores irreversibles de la AChE son compuestos organofosforados tóxicos (OPC). Así, los insecticidas FOS (clorofos, fosfamida, karbofos, octametilo) se unen selectivamente a los centros activos de la molécula AChE y bloquean así su actividad. Debido a sus altas propiedades lipotrópicas, los FOS pueden penetrar en el cuerpo del animal a través de la piel y las membranas mucosas intactas. En caso de intoxicación por FOS, el animal experimenta ansiedad, sensación de miedo, agitación y convulsiones que se desarrollan en el contexto de ataques de asfixia y tos debidos al broncoespasmo. Los cambios característicos en los ojos son: la pupila se estrecha bruscamente, comienza el lagrimeo y se altera la acomodación. Muy a menudo, la causa inmediata de muerte de un animal envenenado con FOS es la parálisis del centro respiratorio.

La amilasa es producida por las glándulas salivales y en grandes cantidades por el páncreas. La amilasa tiene un efecto específico sobre los enlaces c-1,4-glucosídicos de los polisacáridos. Un aumento de la actividad de la amilasa sérica indica el desarrollo de pancreatitis aguda. Se observa un aumento moderado de la actividad enzimática con la inflamación de las glándulas salivales.