Медициналық энзимология

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ 
М.Х.Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті 
«Тамақ өнімдері мен қайта өңдеу өндірісі технологиясы және биотехнология» кафедрасы 
 
Клеткалы биотехнологияның дамуында биоинформатиканың орны.

 

Орындаған: Бекбердиева Ақмарал

Қабылдаған: Сәуір Б.Ә

Топ: В13БТЕХ-3

 

• Тірі организмдегі химиялық реакциялардың жүруіне қатысатын ерекше белоктарды фермент немесе энзим деп атайды. Ферменттердің құрылысын, қасиетін, қызметін зерттейтін ғылымды энзимология деп атайды. Ферменттер барлық ұлпада, жасушада, субжасушалық құрылымдарда кездеседі. Кейбір ферменттер жасуша ішінде синтезделіп, өзінің әсерін жасушадан тыс жүргізеді. Мысалы пепсин, трипсин, липаза сияқты ас қорыту ферменттері. Олар асқазанның кілегейлі қабаттарында кездеседі. Ал кейбір ферменттер жасуша ішінде синтезделіп, жасуша ішінде өзінің қызметін атқарады. Мысалы глю-6-фосфатаза, тотығу-тотықсыздану ферменттері. Ферменттер барлық дерлік мүшелер мен тіндерде орналасқан. Алайда мүшелер мен тіндердің ферменттік құрамы бірдей болмайды. Әртүрлі маманданған қызмет атқаратын дифференциалды клеткалар өздерінің ферменттік құрамы бойынша ерекшеленеді. Мысалы: бауырдың клеткаларында мочевинаны синтездеуге глюконеогенезге, билирубинді залалсыздандыруға қажетті ферменттер жиынтығы бар.

 

Ферменттер, жалпы сипаттама

• Кейбір ферменттер бір немесе екі мүшеде ғана кездеседі. Бұлар мүшеөзгешелік ферменттер. Мысалы: сахараза мен лактаза тек қана ішектің шырышты қабатында ғана түзіле алады. Сондай-ақ лактатдегидрогеназаның изоферменттері (ЛДГ-1 ЛДГ-2) негізінен жүрек бұлшықетінде, ЛДГ-4, 5 – бауырда, гистидаза – бауыр және тері клеткаларында

 

Мүшеөзгешелік ферменттер

• Изоферменттер – бірдей реакцияны катализдейтін ферменттің генетикалық детерминделген молекулярлық формасының физико-химикалық бір түрі болып табылады. Мысал ретінде глюкокиназ бен гексокиназды келтірейік. Осы екі киназдар глюкозаның глюкоз-6-фосфатқа айналуын катализдейді, бірақ Михаэлс тұрақтылығының мағынасына өзгешеленеді. Глюкокиназ-бүйрек ферменті, ал гексокиназа бүйректе, бұлшық еттерде, және басқа да ұлпаларда кездеседі. І және ІІ карбомоилфосфатсинтетазын көрсетеміз. Осы екі фермент карбамоилфосфатты синтездейді. Бірақ осы реакциялардың айырмашылығы, біріншісі аммиак есебінен амин тобын, ал екіншісі глютаминнің амин тобы есебінен түзіледі. Осыдан өнім реакциясы бір, ал фермент субстраты ұқсас болғанымен, біркелкі емес. Бірінші фермент митохондрияда орналасып, мочевинаның метоболизм синтез жолына қатысады, ал екіншісі цитозолда орналасып, пиримидинді нуклеотидтердің синтезіне қатысады. Сондықтанда осы ферметтерді изофермент және түрлі фермент ретінде қарастыруға болады. Ұқсас ферментердің изофермент болуын немесе әртүрлі ферменттерге жатқызуын табу оңай емес. Кейбір аурулар кезінде изоферментті анықтау дұрыс диагноз қоюға мүмкіндік береді. Изоферменттер, басқа да изофункционалды ақуыздар сияқты бірдей функцияны атқарады, яғни бір ғана реакцияны катализдейді. Бірақ изоферменттер молекулалық активтілігімен, тұрақтылығымен, кинетикалық реакцияларымен өзара ерекшеленеді. Ферменттер биокатализатор ретінде медицинада дәрілік заттар (пепсин, нуклеазалар, ДНК-аза, аспарагиназа) ретінде және бос немесе иммобилизденген түрде аналитикалық реактивтер ретінде қолданылады. Аурудың алдын алу немесе емдеуге пайдаланылатын витаминдер клеткада коферментті синтездеу үшін пайдаланылады. Медицинада ферменттер аурудың диагностикасында пайдаланылады. Мысалы, миокард инфарктысы кезінде АЛТ, ЛДГ5 белсенділігі, панкреатитерде альфа-амилазаның белсенділігі артады.

 

Изоферменттер

Медициналық энзимология

 

• Халық шаруашылығының әр түрлі саласында және медицинада ферменттер кеңінен қолданылады.
• Қазіргі кезде 2000 – нан астам адамның тұқымқуалайтын ауруларының 20-30-ң ғана дамуының молекулярлық механизмдері зерттелген. Көбінесе ауру ағзада бір ғана фермент синтезінің тұқымқуалаушы жетіспеушілігі немесе толық болмауынан дамиды. 
• Мысал ретінде бауырдағы спецификалық ферменттің синтезделмеуінің әсерінен дамитын фенилпирожүзімдік олигофрения – ерте жаста өлімге немесе ауыр ақыл-есінің артта қалуына алып келетін тұқым қуалаған ауру.
• Тұқымқуалаушы аурулардан басқа, энзимопатология әртүрлі соматикалық аурулардың, қатерлі ісіктердің, артериосклероздың және ревматоидты артриттің даму механизмдерін зерттейді. Синтезделуі немесе реттелуінің бұзылуы нәтижесінде патологиялық процеске алып келетінін ескере отырып ферменттік жүйелердің және жеке ферменттердің маңызы зор екендігін түсіну киын емес.

 

 
Медициналық энзимология үш бағытта дамып келеді:  

 

    

 

 

 

 

 энзимодиагностика

 

 

энзипатология 

 

 

энзимотерапия

Энзимодиагностика.

 

• Ферменттік реагенттерді қолданып, қан сарысуындағы, несептегі, асқазан сөліндегі және бақа биологиялық сұйықтардағы қалыпты және аномальды заттардың мөлшерін анықтауға негізделген. Сонымен қатар патология кезіндегі биологиялық сұйықтардағы ферменттердің активтілігінің өзгеуі, энзимодиагностикалық әдістемелермен анықталады. Энзимотерапия. Ферменттерді және ферменттердің әсер етуін реттейтін заттарды дәрі ретінде қолдануға негізделген. Клиникада пепсин, трипсин, химотрипсин ас қорыту жолы ауырғанда қолданылады. РНҚ-лар, ДНҚ-лар, гиалуронидазалар, коллагеназалар, эластазалар бөлек немесе протеиназалармен, коллагеназалар бірге жараны, қабыну процессін, күйікті, ісінуді гемотомды, өкпе туберкулезбен ауырғанда пайда болатын келлойдтық тыртықтарды емдеу үшін пайдалынады.

• Диагностикалық энзимология тек аталған мүшелердің ауруларын анықтауда ғана емес, сонымен қатар бүйрек, ұйқы безі, асқазан, ішек және өкпе ауруларын анықтауда үлкен жетістіктерге жетті.
• Мысалға, клиникалық практикада бүйрек және ұйқы безінде түзілетін қан сарысуында кездесетін трансамидиназа ферментін анықтау; немесе тек қана бауыр клеткаларында және тері эпидермисінде кездесетін гистидаза ферментінің активтілігін анықтау. Аталған ағзалардың зақымдалуы кезінде, қабыну үрдісінде, жарақат алғанда, хирургиялық әрекеттер кезінде қан сарысуында қалыпты жағдайда байқалмайтын, бұл ферменттердің белсенділігі артады.

 

Энзимопатология.

 

• Энзимопатология. Қалыпты жағдайдағы және патология кезіндегі ферменттердің активтілігі анықталады. Көптеген тұқым қуалаушы патологиялардың дамуы, ферменттердің дұрыс синтезделінбеуіне және олардың активтілігінің өзгеруіне байланысты. Галактоземия – тұқым қуалаушы ауруға жатады. Фенилкетонурия бауыр жасушаларында фенилаланинді тирозинге айналдыратын ферменттің синтезінің бұзылуымен байланысты.

Энзимотерапия 

 

• Бұл тұқымқуалаушы, соматикалық және жұқпалы аурулар кезінде ағзаға жетіспейтін ферменттерді енгізу немесе мүшелер мен тіндердің функциясын ферменттер комплексімен қалыпқа келтіру (сур.47).
• Медициналық практикада ферменттер көбінесе жергілікті іріңді-некроздік процестер кезінде (трипсин, химотрипсин, рибонуклеаза және басқалар), тыртықтардың сіңуі (гиалуронидаза), пероральды ас қорыту процестерін жақсарту үшін (пепсин, химотрипсин, панкреатин, комплексті препараттар - фестал, дигестал және басқалар), тромбоздар кезінде фибринолиздік әсері бар ферменттік препараттар (фибринолизин, стрептокиназа, урокиназа және басқалар).

 

• Ферменттерді ағзада олардың жетіспеушілігі (туа п.б., жүре п.б.) кезінде, зат алмасудың кейбір өнімдерін (мысалы, мочевина) спецификалық ыдырату мақсатында қолданылады.
• Қазіргі кезде медицинада жүйелі энзимотерапия кеңінен қолданылады – бұл ем әдісі алдын-ала құрылған протеолиттік ферменттер қоспасының бүкіл организмге кешенді әсеріне негізделген.
• Вобэнзим және Флогэнзим сияқты препараттар құрамында өсімдік және жануар табиғатты протеолиттік ферменттер – панкреатин, бромелаин, трипсин, пепсин, химотрипсин, липаза, амилаза, протеаза, сонымен қатар лактаза, мальтаза, сахараза, бифидобактериялар, пурпур эхинацеясы, супероксиддисмутаза, цинк цитраты, Барлей шөбінің шырыны, хлореллалар бар. Булардың әркайсысының дозасы арнайы іріктеп алынған.
• Ферменттін комплексті препараты асқорыту ферменттері мен дәрілік өсімдіктерден тұрады. Құрамына кіретін дәрілік өсімдіктер: солодка – Licorice extract, құрамында гликозидтер, флавоноидтар, сапониндер; артишок – Cynara scolymus, құрамында фенол қосындылары, С, В топ витаминдері, каротиноидтар, микроэлементтер (марганец, фосфор,темір), детоксикациялық және өт айдағыш әсері бар, холестерин алмасуын жақсартады; куркула – Turmetis extract, антиоксидантты, антисептикалық, ауруды сездірмейтін, өт айдағыш және иммуномодуляциялық әсері бар.
• Асқорыту ферменттерінің құрамына панкреатин, липаза, бромелаин, папаин, амилаза, амилогликозидаза, протеаза, целлюлаза, лактаза, гемицеллюлаза кіреді.
• Комплекстік ферменттік препараттар құрамына кіретін бромелаин және папаин келесі қасиеттерге ие (кесте 14). Бромелаин – жоғары молекулалы гликопептид, белоктарды поли- және олигопептидтерге дейін ыдыратады, рН 3,0-8,0 биологиялық активтілігін сақтап қалады; қабынуға қарсы және иммуномодуляциялық әсері бар. Папаин – монотиолды цистеинді эндопротеаза, рН 3- 12 кезінде активті, ақуыздары полипептидтер мен амин қышқылдарына дейін ыдыратады, фибринолиттік әсері бар; папайя ағашынан алынады.

 

• Аналитикалық реактивтері ретінде
• Биосенсорлы құралдар құрамында биоселективті материал ретінде глюкозооксидаза (қандағы глюкоза концентрациясын анықтау), холестеролоксидаза (қандағы холестерин), липаза (қандағы триацилглице-ридтер), уреаза (қандағы мочевина концентрациясын анықтау)
• Қан сарысуындағы глюкоза концентрациясын анықтау үшін 2 фермент қолданылады – глюкозооксидаза және пероксидаза: глюкоза глюкозооксидазаның әсерінен глюконат және сутегі пероксидіне эквимолярлы мөлшерде тотығады. Сутегі пероксиді пероксидаза жылдамдататын тотығу конденсация реакциясы арқылы оңай анықталады. Глюкозооксидаза және пероксидаза әсері нәтижесінде 2 боялмаған субстраттар - фенолдың хлорлы туындылары, 4-аминофеназон - боялған өнімге айналады, олардың концентрациясын фотоэлектрокалориметрмен анықтайды.

• Сонымен қорытындылай келе ФЕРМЕНТТЕР тірі ағзаның биохимиялық реакциясын тездететін биологиялық активті органикалық заттар. Ферменттер биокатализаторлар ретінде, медицинада дәрілік заттар ретінде қолданылуда. Кейбір ферменттер емдік заттар ретінде қолданылады. Сондықтан ферменттердің адам өмірінде алатын орны ерекше!Ақпарат көзі: http://kazmedic.kz/archives/1585 Материал көшіргенде, KazMedic.kz сайтына сілтеме міндетті

 

• Кейбір ферменттердің диагностикалық маңызы. Қалыпты жағдайда қан сары суында жасушаішілік ферменттердің   активтілігі  өте томен болады.  Жасушалар ыдырағанда ферменттер қанға бөлініп шығады.  Осындай ферменттерді индикаторлық деп атайды. Себебі,  олар  белгілі бір мүшенің  немесе тінінің  зақымдануын көрсетеді.

 

• Альфа-амилазаның қалыпты жағдайдағы активтілігі: қан сары суында 25-220 ХБ/л; зәрде 10-490 ХБ/л (ХБ-халықаралық бірлігі/литрде). Бұл ферменттің активтілігінің жоғарлауы жиі ұйқы безінің (жедел панкреатит),  сирек сілекей бездерінің зақымдануымен байланысты болады. 

 

 

 

 

• Қан сары суының альдолазасының активтілігі 1-7,5 Бірлігі/л (0,0038-0,020мкМ/мин•мл). Қан сары суының альдолазасының

     (фруктозо-1,6-дифосфатазаның) активтілігі негізінен қаңқа бұлшық еттерінің  аурулары (бұлшық еттік дистрофия) кезінде  жоғарылайды.

 

 

 

• Сілтілі фосфатаза  көп тіндерде: ішектің кілегей қабатында, остеоблаттарда, өт шығаратын жолдарының қабырғасында, плацентада (бала жолдасы) және  лактация жүріп жатқан сүт бездерінде кездеседі. Бұл фермент органикалық қосылыстардан фосфаттарды  бөліп шығаруын катализдейді, “сілтілі” деп аталады, себебі, оның оптималды рН сілтілі ортада (рН 8,6-10,1) жатады.

 

 

 

• Сілтілі фосфатазаның  активтілігі  холестаз   (өт түріп қалғанда), немесе механикалық сарғыштануда,  және сүйек ауруларында жоғарылайды.
• Қышқыл фосфатазаның активтілігі  қалыпты жағдайда 0-6,5 ХБ/л тең болады. Бұл фермент әртүрлі мүшелерде және тіндерде кездеседі, әсіресе бауырда, сүйекте,       бүйректе, простатада (қуық асты безі), қан жасушаларында өте көп болады.

 

 

 

Гидролазалардың  медицинада қолданылуы

 

• Пепсин-ахилияда, гипо- және анацидті гастритте қолданылады.
• Ұйқы безінің ферменттерінің тапшылығы кезінде ұйқы безінің негізгі ферменттері бар препараттар (фестал, энзистал, мезим-форте) қолданылады.
• Трипсин, химотрипсин ірінді жараларды өндеу үшін (өлген жасушалардың белоктарын ыдыратуға) пайдаланылады.

 

• Ферменттік препараттарды (фибринолизин, стрептолиаза, урокиназа) тромбоздар, тромбоэмболиялар кезінде тромбтарды ыдырату үшін қолданылады.

 

• http://kazmedic.kz/archives/1585
• KazMedic.kz