Primeri izoencimov, njihov izvor, biološki pomen. Določanje encimov in izoencimskega spektra krvne plazme za diagnostiko bolezni. Encimi so po naravi beljakovine

Warburg je ugotovil, da se aldolaze kvasovk iz različnih živalskih tkiv razlikujejo po številnih lastnostih. Pepsin, tripsin in kimotripsin so se razlikovali tudi po topnosti, pH in temperaturnem optimumu.

Konec petdesetih let sta biokemika Wieland in Pfleiderer ter drugi raziskovalci iz živalskih tkiv izolirala čiste kristalne pripravke encima. laktat dehidrogenaza in jih podvrgli elektroforezi. Kot rezultat elektroforeze je bil encim praviloma razdeljen na 5 frakcije, ki imajo različno elektroforetično mobilnost. Vse te frakcije so imele aktivnost laktat dehidrogenaze. Tako je bilo ugotovljeno, da je encim laktat dehidrogenaza v tkivih prisoten v več oblikah. Te oblike smo glede na njihovo elektroforetično mobilnost poimenovali LDH1, LDH2, LDH3. LDH4, LDH5. (LDH je okrajšava za laktat dehidrogenazo), številka 1 pa označuje komponento z največjo elektroforetično mobilnostjo.

Študije encimov laktat dehidrogenaze, izoliranih iz različnih organov živali, so pokazale, da se razlikujejo tako po elektroforetskih in kromatografskih lastnostih kot tudi po kemični sestavi, termični stabilnosti, občutljivosti na delovanje inhibitorjev, K m in drugih lastnostih. Analize laktat dehidrogenaze različnih živalskih vrst so pokazale zelo velike medvrstne razlike, vendar je znotraj določene vrste značilna velika konstantnost porazdelitve izoencimov.

Laktat dehidrogenaza je bil prvi encim, katerega posamezne komponente so bile podrobno raziskane. Nekoliko kasneje so bili pridobljeni podatki o številnih oblikah in molekularni heterogenosti številnih drugih fermeatov, leta 1959 pa je bilo predlagano, da se takšne oblike imenujejo izoencimi ali izoencimi. Komisija za encime Mednarodne biokemijske zveze je ta izraz uradno priporočila za označevanje več oblik encimov iste biološke vrste.

torej, izoencimi - to je skupina encimov iz istega vira, ki imajo isto vrsto substratne specifičnosti, katalizirajo isto kemično reakcijo, vendar se razlikujejo po številnih fizikalno-kemijskih lastnostih.

Prisotnost več oblik encimov ali izoencimov je ugotovila več kot Za100 encimi, pridobljeno iz različne vrsteživali, rastline in mikroorganizmi. Izoencimi niso vedno sestavljeni iz dveh ali več podenot. V številnih encimih so posamezni izofermati proteini različnih kemijskih struktur, ki imajo enako katalitično aktivnost, vendar so sestavljeni iz samo ene podenote.

Glavno merilo za nomenklaturo izoencimov je trenutno njihova elektroforetska mobilnost. To je razloženo z dejstvom, da v primerjavi z drugimi metodami karakterizacije encimov elektroforeza zagotavlja najvišjo ločljivost.

Do danes je bilo kot rezultat študije rastlinskih izoencimov ugotovljeno, da so številni encimi v rastlinah prisotni v več oblikah. Oglejmo si nekaj teh encimov.

Malat dehidrogenaza (1.1.1.37) ima precej zapleteno izoencimsko sestavo. V semenih bombaža in listih špinače so našli 4 izoencime malat dehidrogenaze, ki se razlikujejo po elektroforetski mobilnosti, molekulska masa vsakega od štirih izoencimov špinače pa je bila približno 60 tisoč. Različne rastline vsebujejo neenakomerno število izoencimov malat dehidrogenaze. Na primer, v semenih različnih sort pšenice je bilo najdenih 7-10 izoencimov, v koreninah koruze 4-5 izoencimov, v različnih organih (koren, klični list, podkalični list in 9-12 izoencimov malat dehidrogenaze). epicotyledon), število izoencimov pa se je spreminjalo glede na fazo razvoja rastline.

Ugotovljeno je bilo, da so se molekulske mase izoencima malat dehidrogenaze včasih znatno razlikovale. Na primer, listi bombaža vsebujejo 7 izoencimov malat dehidrogenaze, od katerih so 4 izoencimi z različnimi električnimi naboji, vendar enako molekulsko maso, približno 60 tisoč. Peti izoencim je imel molekulsko maso približno 500 tisoč in je bil oligomer. vsaj ene od izoencimskih oblik malat dehidrogenaze z molekulsko maso 60 tisoč. Ker so bile v teh študijah molekulske mase določene približno, lahko domnevamo, da je ta izoencim sestavljen iz 8 podenot izoencima z molekulsko maso 60. tisoč.

Odpornost rastlin in dovzetnost za bolezni je pogosto povezana z regulacijo sinteze izoencimov. Kot odgovor na vnos okužbe v rastlinah se poveča intenzivnost presnove kemikalij, predvsem redoks. Zato se pri poškodbah rastlin poveča aktivnost encimov OM in število njihovih izoencimov.

Pri različnih boleznih koruze, fižola, tobaka, detelje, lanenega krompirja, ovsa in drugih rastlin opazimo povečano aktivnost in povečanje števila izoencimov peroksidaze in o-difenoloksidaze.

Slika 22 shematično prikazuje spremembo števila izoencimov peroksidaze in njihovo aktivnost, ko je paradižnik prizadet s plesnijo. Če so listi zdravih rastlin vsebovali štiri izoencime peroksidaze, se je v prizadetih listih njihovo število povečalo na devet, aktivnost vseh izoencimov pa se je znatno povečala.

Pri proučevanju sprememb izoencimske sestave mitohondrijske peroksidaze in polifenoloksidaze med virusno patogenezo vrst tobaka, odpornih in neodpornih na virus tobačnega mozaika, je bilo ugotovljeno, da virusna okužba povzroča kvalitativno različne spremembe izoencimske sestave vrst tobaka z različno odpornostjo. Pri odporni vrsti se aktivnost številnih izoencimov poveča v večji meri kot pri dovzetni vrsti. Tako se glede na potencialno sposobnost rastline za biosintezo encimov spreminja dovzetnost rastline za nalezljive bolezni.

Glutamat dehidrogenaza

Esteraze

Saharaza Biološka vloga izoencimov

IF kaže na veliko labilnost encimskega aparata rastlin, ki omogoča izvajanje potrebnih presnovnih procesov. v celici ob spremembi okoljskih razmer zagotavlja specifičnost izmenjave kemikalij. za določen rastlinski organ ali tkivo. Spodbuja prilagodljivost rastlin na spreminjajoče se pogoje v zaprtih prostorih. okolju.

Hkratna prisotnost več oblik istega encima v celicah skupaj z drugimi regulatornimi mehanizmi prispeva k doslednosti presnovnih procesov. v celici in hitro prilagajanje rastlin na spreminjajoče se okoljske razmere.

Pravzaprav smo opazili, da se posamezni izozermenti razlikujejo po temperaturnih optimumih, pH-optimumih, odnosu do inhibitorjev in drugih lastnostih. Iz tega sledi, da če se na primer temperaturni pogoji močno spremenijo in postanejo neugodni za manifestacijo katalitične aktivnosti nekaterih izoencimov, potem je njihova aktivnost potlačena. Vendar se ta fermeatativni proces v rastlinah ne ustavi popolnoma, saj začnejo katalitično delovati tudi drugi izoencimi istega encima, za katere je ta temperatura ugodna. Če se iz nekega razloga pH reakcijskega medija spremeni, je tudi aktivnost nekaterih izoencimov oslabljena, vendar izoencimi, ki imajo drugačen pH-optimum, namesto tega začnejo kazati katalitično aktivnost. Visoke koncentracije soli zavirajo delovanje številnih encimov, kar je eden od razlogov za poslabšanje rasti rastlin na slanih tleh. Vendar pa tudi pri visokih koncentracijah soli v celicah encimski procesi ne prenehajo popolnoma, saj se posamezni izoencimi različno odzivajo na povečane koncentracije soli: aktivnost nekaterih izoencimov se zmanjša, drugih pa poveča.

Odpornost in dovzetnost za bolezni pogosto temeljita na regulaciji sinteze IF.

Biosintezo izoencimov določajo genetski dejavniki in za vsako rastlinsko vrsto je značilen nabor izoencimov, značilnih za to vrsto, tj. kaže se vrstna specifičnost v sestavi izoencimov.

Različni organi iste rastline se razlikujejo po IF. Študija lastnosti izoencimov laktat dehidrogenaze, izoliranih iz različnih živalskih tkiv, je pokazala, da imajo vsi izoencimi približno enako molekulsko maso (približno 140 tisoč) v pogojih, na primer pod vplivom obdelave. s 42 M sečnine vsak od izoencimov disociira na 4 podenote z molekulsko maso približno 35 tisoč. Tako je vsak od petih izoencimov laktat dehidrogenaze tetramer. Ugotovljeno je bilo, da so vsi izoencimi laktat dehidrogenaze možne kombinacije le dveh vrst podenot, ki jih običajno označujemo s črkama A in B. Različne kombinacije teh vrst podenot tvorijo vseh pet izoencimov laktat dehidrogenaze (slika 18). To kaže, da imajo izoencimi laktat dehidrogenaze strogo urejeno strukturo, posamezne podenote v molekuli tega encimskega proteina pa so povezane z vodikovimi vezmi, ki se lahko prekinejo pod vplivom koncentrirane raztopine sečnine.

Postavlja se vprašanje: v čem se med seboj razlikujejo posamezne podenote laktat dehidrogenaze in kaj je povezano z različno elektroforetično mobilnostjo posameznih izoencimov? Na to vprašanje smo zdaj prejeli povsem jasne odgovore. Izkazalo se je, da sta podenoti A in B t-c aminokislini. Podenota B vsebuje večje število kislih majhnih aminokislin v primerjavi s podenoto A. V zvezi s tem se vsi izoencimi laktat dehidrogenaze (LDH1 - LDH2) razlikujejo po številu teh aminokislin, njihove molekule imajo različne vrednosti električnega naboja in različne elektroforetske mobilnost. Izoencimi laktat dehidrogenaze se razlikujejo tudi po številnih drugih lastnostih, zlasti po Michaelisovih konstantah Km, odnosu do številnih inhibitorjev in termostabilnosti.

Encimi, ki katalizirajo isto kemično reakcijo, vendar se razlikujejo po primarni strukturi beljakovine, se imenujejo izoencimi ali izoencimi. Katalizirajo isto vrsto reakcije z načeloma enakim mehanizmom, vendar se med seboj razlikujejo po kinetičnih parametrih, pogojih aktivacije in značilnostih povezave med apoencimom in koencimom. Narava pojava izoencimov je raznolika, vendar najpogosteje zaradi razlik v strukturi genov, ki kodirajo te izoencime. Posledično se izoencimi razlikujejo po primarni strukturi beljakovinske molekule in s tem po fizikalno-kemijskih lastnostih. Metode za določanje izoencimov temeljijo na razlikah v fizikalno-kemijskih lastnostih.

Izoencimi so po svoji strukturi večinoma oligomerni proteini. Poleg tega eno ali drugo tkivo prednostno sintetizira določene vrste protomerov. Kot rezultat določene kombinacije teh protomerov nastanejo encimi z različnimi strukturami - izomerne oblike. Zaznavanje nekaterih izoencimskih oblik encimov omogoča njihovo uporabo za diagnosticiranje bolezni.

Encim laktat dehidrogenaza (LDH) katalizira reverzibilno oksidacijsko reakcijo laktata (mlečne kisline) v piruvat (pirovično kislino). Povečano aktivnost opazimo pri akutnih poškodbah srca, jeter, ledvic, pa tudi pri megaloblastni in hemolitični anemiji. Vendar to kaže na poškodbo le enega od naštetih tkiv.

Kreatin kinaza (CK) katalizira tvorbo kreatin fosfata. Določanje aktivnosti CK v krvni plazmi ima diagnostično vrednost v primeru miokardnega infarkta (zvišana je raven izoforme MB). Količina izoforme MM se lahko poveča med travmo in poškodbo skeletnih mišic. Izoforma BB ne more prodreti skozi krvno-možgansko pregrado, zato je v krvi tudi med možgansko kapjo praktično ni mogoče zaznati in nima diagnostične vrednosti.

10. Organska specifičnost izoencimov LDH. Fiziološke vrednosti skupne aktivnosti laktat dehidrogenaze in njenih izoencimov v krvni plazmi. Diagnostični pomen določanja aktivnosti LDH in njegovih izoencimov.

Laktat dehidrogenaza je glikolitični encim in katalizira naslednjo reakcijo: laktat + NAD laktat dehidrogenaza piruvat + NADH

Molekula LDH je tetramer, sestavljen iz ene ali dveh vrst podenot, označenih z M (mišica) in H (srce). V krvnem serumu obstaja encim v petih molekularnih oblikah, ki se razlikujejo po primarni strukturi, kinetičnih lastnostih in elektroforetični mobilnosti (LDG-1 se v primerjavi z LDH-5 hitreje premakne do anode, to pomeni, da je bolj elektroforetično mobilen). Vsaka oblika ima značilno polipeptidno sestavo: LDH-1 je sestavljen iz 4 H-podenot, LDH-2 - iz 3 H-podenot in 1 M-podenote, LDH-3 je tetramer 2 H-podenot in 2 M-podenot, LDH -4 vsebuje 1 H-podenoto in 3 M-podenote, LDH-5 je sestavljen samo iz M-podenot. Glede na stopnjo zmanjšanja celotne katalitične aktivnosti encima so vsi organi in tkiva razporejeni v naslednjem vrstnem redu: ledvice, srce, skeletne mišice, trebušna slinavka, vranica, jetra, pljuča, krvni serum.

Prednostna metoda oksidacije glukoze v tkivu je odvisna od tega, kateri izoencim je najbolj zastopan: aerobni (v CO2 in H2O) ali anaerobni (v mlečno kislino). Ta razlika je posledica v različnih stopnjah afiniteta izoencimov za piruvično kislino. Izoencimi, ki vsebujejo predvsem podenote H (LDH-1 in LDH-2), imajo nizko afiniteto za piruvat in zato ne morejo učinkovito tekmovati za substrat s kompleksom piruvat dehidrogenaze. Zaradi tega je piruvat podvržen oksidativni dekarboksilaciji in vstopi v Krebsov cikel v obliki acetil-CoA.

Nasprotno, izoencimi, ki imajo predvsem M podenote (LDH-4 in LDH-5), imajo večjo afiniteto za piruvat in ga posledično pretvorijo v mlečno kislino. Za vsako tkivo so identificirani najbolj značilni izoencimi. Za miokard in možgansko tkivo je glavni izoencim LDH-1, za eritrocite, trombocite in ledvično tkivo - LDH-1 in LDH-2. V pljučih, vranici, ščitnici in trebušni slinavki, nadledvični žlezi, limfocitih prevladuje LDH-3. LDH-4 najdemo v vseh tkivih z LDH-3, pa tudi v granulocitih in moških zarodnih celicah, v slednjih dodatno najdemo LDH-5. V skeletnih mišicah je aktivnost izoencimov urejena v padajočem vrstnem redu v seriji: LDH-5, LDH-4, LDH-3. Najznačilnejši izoencim za jetra je LDH-5, zaznan je tudi LDH-4.

Običajno so glavni vir aktivnosti LDH v krvni plazmi uničene krvne celice. V serumu je aktivnost izoencimov porazdeljena takole: LDH-2 > LDH-1 > LDH-3 > LDH-4 > LDH-5. Pri elektroforezi med frakcijama LDH-3 in LDH-4 se včasih zazna dodatni pas izoencima LDH-X; ta izoencim je lokaliziran v istih organih kot LDH-5.

Vse bolezni, ki se pojavijo z uničenjem celic, spremlja močno povečanje aktivnosti LDH v krvnem serumu. Povečanje celotne aktivnosti encima se pojavi pri boleznih, kot so miokardni infarkt, nekrotične poškodbe ledvic, hepatitis, pankreatitis, vnetje in infarkt pljuč, tumorji različnih lokacij, poškodbe, mišična distrofija in atrofija, hemolitična anemija in fiziološka zlatenica. novorojenčkov, limfogranulomatoza, levkemija. Med miokardnim infarktom opazimo začetek povečanja encimske aktivnosti v krvnem serumu 8-10 ur od trenutka napada, največja povečava se pojavi pri 24-48 urah, pogosto 15-20-krat višje od običajnega. Povečana aktivnost LDH traja do 10-12 dni od začetka bolezni. Stopnja povečanja encimske aktivnosti ni vedno v korelaciji z velikostjo poškodbe srčne mišice in je lahko le indikativni dejavnik za napovedovanje izida bolezni. Pri bolnikih z angino pektoris se aktivnost encima ne spremeni, kar omogoča uporabo testa za diferencialno diagnozo v 2-3 dneh po srčnem napadu. Prisotnost organske specifičnosti encimov omogoča uporabo študije njihove aktivnosti za lokalno diagnozo.

11. Fiziološke vrednosti skupne aktivnosti kreatinin kinaze (CK) in njenih izoencimov v krvni plazmi. Diagnostični pomen določanja aktivnosti CK in njenih izoencimov.

Kreatin kinaza (CK) je encim, naravni katalizator kemične reakcije, kar znatno poveča hitrost pretvorbe kreatina in ATP (adenozin trifosfata) v visokoenergijsko spojino kreatin fosfat, ki se porablja med intenzivnimi mišičnimi kontrakcijami. Ta encim se nahaja v citoplazmi različnih mišičnih celic (srčnih, skeletnih), pa tudi v celicah možganov, pljuč in ščitnice.

Molekulo kreatin kinaze lahko razdelimo na dva dela, od katerih je vsak realiziran kot ločena podenota: M (mišica) in B (možgani). Te podenote v človeškem telesu se lahko združujejo na tri načine in tvorijo tri izooblike kreatin kinaze: MM, MB in BB. Ti izoencimi se razlikujejo po svoji lokalizaciji v človeškem telesu: kreatin kinaza MM se nahaja v miokardu in skeletnih mišicah; kreatin kinaza MB je v večji meri lokalizirana v miokardu; kreatin kinazo BB najdemo v celicah posteljice, možganih, sečilih, nekaterih tumorjih in drugod.

Normalna koncentracija encima je neposredno odvisna od starosti in spola osebe. Zaradi aktiven razvoj mišice in živčnega sistema, je pri otrocih aktivnost naravnega katalizatorja povečana glede na aktivnost pri odraslih. Ženske imajo nižje ravni kreatin kinaze kot moški.

Raven izoencima MM je v večji meri povečana zaradi poškodbe mišic, redkeje pa pri poškodbi srca. Vsebnost MC CK je povezana s poškodbo miokarda. Znatno povečanje aktivnosti te oblike opazimo med miokardnim infarktom. Njegova raven se močno poveča v dveh do štirih urah po prvih simptomih. Zato se koncentracija tega encima v krvi aktivno uporablja za določanje miokardnega infarkta. Vendar velja omeniti, da se vsebnost CK MB vrne na normalno raven po treh do šestih dneh, kar povzroča nizko diagnostično učinkovitost v kasnejših fazah. Koncentracija CC eksplozivov narašča z onkološke bolezni. Znižanje ravni izoencimov nima nobene diagnostične vrednosti, saj je najnižji prag za vsebnost CK zdrava oseba enako nič.

12. Lipaze krvne plazme. Diagnostični pomen določanja aktivnosti lipaze. Lipaza je vodotopen encim, ki ga sintetizira človeško telo in katalizira hidrolizo netopnih estrov (lipidnih substratov) ter spodbuja prebavo, raztapljanje in frakcioniranje nevtralnih maščob. Lipaza skupaj z žolčem spodbuja prebavo maščob, maščobnih kislin in v maščobi topnih vitaminov A, E, D, K ter jih pretvarja v energijo in toploto. Namen lipoproteinske lipaze je razgraditi trigliceride (lipide) v krvnih lipoproteinih in s tem zagotoviti dostavo maščobnih kislin v tkiva. Lipazo proizvajajo: trebušna slinavka; jetra; pljuča; črevesje so posebne žleze, ki se nahajajo v ustni votlini dojenčkov. IN zadnji primer sintetizira se tako imenovana lingvalna lipaza. Vsak od teh encimov pomaga razgraditi določeno skupino maščob.

Glede na pomen pri postavitvi diagnoze pomembno vlogo igra lipazo, ki jo proizvaja trebušna slinavka. Zvišanje ravni encima opazimo pri: pankreatitisu, ki se pojavi v akutni obliki ali ob poslabšanju kroničnega procesa; žolčne kolike; poškodba trebušne slinavke; prisotnost novotvorb v trebušni slinavki; kronične patologije žolčnika; nastanek ciste ali psevdociste v trebušni slinavki; blokada kanala trebušne slinavke z brazgotino ali kamnom; intrahepatična holestaza; akutna črevesna obstrukcija; črevesni infarkt; peritonitis; perforacija želodčne razjede; perforacija notranjega (votlega) organa; akutna ali kronična ledvična patologija; mumps, pri katerem je trebušna slinavka poškodovana; presnovne motnje, ki se pojavijo pri sladkorni bolezni, debelosti ali protinu; ciroza jeter; dolgotrajna uporaba zdravil - zlasti barbituratov, narkotičnih analgetikov, heparina, indometacina; operacije presaditve organov. V redkih primerih je proces aktivacije lipaze povezan z določenimi poškodbami - na primer z zlomi dolgih kosti. Toda v tem primeru nihanja ravni encima v krvi ne morejo veljati za poseben pokazatelj prisotnosti telesne poškodbe. Zaradi tega se testi lipaze ne upoštevajo pri diagnosticiranju poškodb različnega izvora.

Določanje ravni serumske lipaze je še posebej pomembno pri kateri koli leziji trebušne slinavke. V tem primeru krvni test za vsebnost tega encima skupaj z analizo za amilazo (encim, ki spodbuja razgradnjo škroba v oligosaharide) z visoko stopnjo gotovosti kaže na prisotnost patološkega procesa v tkivih trebušne slinavke. : oba indikatorja sta nad normalno). V procesu normalizacije bolnikovega stanja se ti encimi ne vrnejo na ustrezno raven hkrati: raven lipaze praviloma ostane pri visoki ravni dlje od ravni amilaze.

Visoka raven lipaze traja od 3 do 7 dni od začetka vnetja. Trend padanja se zabeleži šele po 7-14 dneh.

Nizka raven lipaze je zabeležena: v prisotnosti maligne neoplazme v katerem koli delu telesa, razen same trebušne slinavke; zaradi zmanjšane funkcije trebušne slinavke; s cistično fibrozo (cistična fibroza) - genetska bolezen s hudim potekom, ki se pojavi kot posledica patološke poškodbe eksokrinih žlez (gastrointestinalnega trakta, pljuč). po operaciji za odstranitev trebušne slinavke; s presežkom trigliceridov v krvi, ki je posledica slabe prehrane z obilico mastne hrane v prehrani ali zaradi dedne hiperlipidemije. V nekaterih primerih je zmanjšanje ravni lipaze znak prehoda pankreatitisa v kronično obliko.

Že dolgo je ugotovljeno, da so vsi encimi beljakovine in imajo vse lastnosti beljakovin. Encime torej tako kot beljakovine delimo na enostavne in kompleksne.

Preprosti encimi sestavljeni samo iz aminokislin – npr. pepsin , tripsin , lizocim.

Kompleksni encimi(holoencimi) imajo beljakovinski del, sestavljen iz aminokislin – apoencim, in neproteinski del – kofaktor. Primer zapletenega encimi so sukcinat dehidrogenaza(vsebuje FAD), aminotransferaze(vsebujejo piridoksal fosfat), peroksidaza(vsebuje hem), laktat dehidrogenaza(vsebuje Zn 2+), amilaze(vsebuje Ca2+).

Kofaktor, pa lahko imenujemo koencim (NAD+, NADP+, FMN, FAD, biotin) ali prostetična skupina (hem, oligosaharidi, kovinski ioni Fe2+, Mg2+, Ca2+, Zn2+).

Delitev na koencime in protetične skupine ni vedno jasna:
če je povezava kofaktorja z beljakovino močna, potem v tem primeru govorijo o prisotnosti protetična skupina,
če pa vitaminski derivat deluje kot kofaktor, potem se imenuje koencim, ne glede na moč povezave.

Za izvedbo katalize je potreben celoten kompleks apoproteina in kofaktorja; katalize ne moreta izvajati ločeno. Kofaktor je del aktivno središče, sodeluje pri vezavi substrata ali pri njegovi transformaciji.

Tako kot mnoge beljakovine so lahko tudi encimi monomeri, tj. sestavljen iz ene podenote in polimeri, sestavljen iz več podenot.

Strukturna in funkcionalna organizacija encimov

Encim vsebuje področja, ki opravljajo različne funkcije:

1. Aktivni center - kombinacija aminokislinskih ostankov (običajno 12-16), ki zagotavlja neposredno vezavo na molekulo substrata in izvaja katalizo. Aminokislinski radikali v aktivnem centru so lahko v poljubni kombinaciji, z aminokislinami, ki se nahajajo v bližini in so v linearni verigi bistveno oddaljene druga od druge. V aktivnem centru sta dve regiji:

• sidro(kontaktna, vezavna) – odgovorna za vezavo in orientacijo substrata v aktivnem centru,
• katalitično– je neposredno odgovoren za izvedbo reakcije.

Strukturni diagram encimov

Encimi, ki vsebujejo več monomerov, imajo lahko več aktivnih centrov glede na število podenot. Prav tako lahko dve ali več podenot tvori eno aktivno mesto.

V kompleksnih encimih so funkcionalne skupine kofaktorja nujno v aktivnem središču.

Shema tvorbe kompleksnega encima

2. Alosterično središče (allos- tujek) je center za uravnavanje encimske aktivnosti, ki je prostorsko ločen od aktivnega centra in ni prisoten v vseh encimih. Vezava na alosterično središče katerekoli molekule (imenovane aktivator ali inhibitor, pa tudi efektor, modulator, regulator) povzroči spremembo konfiguracije encimskega proteina in posledično hitrost encimske reakcije.

Alosterični encimi so polimerni proteini; aktivni in regulatorni centri se nahajajo v različnih podenotah.

Shema zgradbe alosteričnega encima

Takšen regulator je lahko produkt te ali ene od naslednjih reakcij, reakcijski substrat ali druga snov (glej »Regulacija encimske aktivnosti«).

Izoencimi

Izoencimi so molekularne oblike istega encima, ki nastanejo kot posledica manjših genetskih razlik v primarni strukturi encima, vendar katalizirajo enaka reakcija. Izoencimi so različni afiniteta na podlago, največ hitrost katalizirana reakcija občutljivost na inhibitorje in aktivatorje, pogojev delo (optimalni pH in temperatura).

Praviloma imajo izoencimi kvaternik strukturo, tj. sestavljen iz dveh ali več podenot. Na primer, dimerni encim kreatin kinaza (CK) je predstavljen s tremi izoencimskimi oblikami, sestavljenimi iz dveh vrst podenot: M (angl. mišica– mišica) in B (eng. možgani- možgani). Kreatin-kinaza-1 (CK-1) je sestavljena iz podenot tipa B in je lokalizirana v možganih, kreatin-kinaza-2 (CK-2) - po ena M- in B-podenota, aktivna v miokardu, kreatin-kinaza-3 ( CK-3) vsebuje dve M podenoti, specifični za skeletne mišice.

Obstaja tudi pet izoencimov laktat dehidrogenaza(vloga LDH) – encim, ki sodeluje pri presnovi glukoze. Razlike med njimi so različna razmerja H podenote srce– srce) in M ​​(angleško) mišica– mišice). Laktat dehidrogenaze tipa 1 (H 4) in 2 (H 3 M 1) so prisotne v tkivih z aerobna metabolizem (miokard, možgani, ledvična skorja), imajo visoko afiniteto za mlečno kislino (laktat) in jo pretvarjajo v piruvat. LDH-4 (H 1 M 3) in LDH-5 (M 4) najdemo v tkivih, nagnjenih k anaerobno metabolizem (jetra, skeletne mišice, koža, ledvična sredica), imajo nizko afiniteto za laktat in katalizirajo pretvorbo piruvata v laktat. V tkivih z vmesni tip metabolizma (vranica, trebušna slinavka, nadledvične žleze, bezgavke) prevladuje LDH-3 (H 2 M 2).

Drug primer izoencimov je skupina heksokinaza, ki vežejo fosfatno skupino na heksozne monosaharide in jih vključijo v reakcije celični metabolizem. Od štirih izoencimov je heksokinaza IV ( glukokinaza), ki se od drugih izoencimov razlikuje po visoki specifičnosti za glukozo, nizki afiniteti zanjo in neobčutljivosti na inhibicijo s produktom reakcije.

Multiencimski kompleksi

V večencimskem kompleksu je več encimov tesno povezanih med seboj v en sam kompleks in izvajajo niz zaporednih reakcij, v katerih se reakcijski produkt neposredno prenese na naslednji encim in se samo on substrat. Nastane učinek tunela , tj. substrat vstopi v »tunel«, ki ga ustvarijo encimi. Posledično se vmesni metaboliti izogibajo stiku z okolju, se čas njihovega prehoda v naslednji aktivni center skrajša in hitrost reakcije se znatno pospeši.

) in katalizira specifične reakcije. Ta sposobnost nastane kot posledica tvorbe vmesnega produkta, ko se protitelo veže na antigen (imitacija prehoda kompleks E-X encimska reakcija).

V celici vsakega živega organizma poteka na milijone kemičnih reakcij. Vsak od njih ima velika vrednost Zato je pomembno vzdrževati hitrost bioloških procesov na visoki ravni. Skoraj vsako reakcijo katalizira lasten encim. Kaj so encimi? Kakšna je njihova vloga v celici?

Encimi. Opredelitev

Izraz "encim" izhaja iz latinske besede fermentum - kvas. Lahko jih imenujemo tudi encimi iz grškega en zyme - "v kvasu".

Encimi so biološko aktivne snovi, zato nobena reakcija v celici ne more potekati brez njihovega sodelovanja. Te snovi delujejo kot katalizatorji. V skladu s tem ima vsak encim dve glavni lastnosti:

1) Encim pospeši biokemično reakcijo, vendar se ne porabi.

2) Vrednost ravnotežne konstante se ne spremeni, temveč le pospeši doseganje te vrednosti.

Encimi tisočkrat, v nekaterih primerih celo milijonkrat pospešijo biokemične reakcije. To pomeni, da se bodo v odsotnosti encimskega aparata vsi znotrajcelični procesi praktično ustavili, celica pa bo umrla. Zato je vloga encimov kot biološko aktivnih snovi velika.

Raznolikost encimov omogoča vsestransko uravnavanje celičnega metabolizma. V kateri koli reakcijski kaskadi sodeluje veliko encimov različnih razredov. Biološki katalizatorji so zelo selektivni zaradi specifične konformacije molekule. Ker so encimi v večini primerov beljakovinske narave, so v terciarni ali kvartarni strukturi. To je spet pojasnjeno s specifičnostjo molekule.

Funkcije encimov v celici

Glavna naloga encima je pospešiti ustrezno reakcijo. Vsaka kaskada procesov, od razgradnje vodikovega peroksida do glikolize, zahteva prisotnost biološkega katalizatorja.

Pravilno delovanje encimov dosežemo z visoko specifičnostjo na določen substrat. To pomeni, da lahko katalizator pospeši samo določeno reakcijo in nobene druge, tudi zelo podobne. Glede na stopnjo specifičnosti jih ločimo naslednje skupine encimi:

1) Encimi z absolutno specifičnostjo, ko je katalizirana le ena sama reakcija. Na primer, kolagenaza razgradi kolagen, maltaza pa maltozo.

2) Encimi z relativno specifičnostjo. To vključuje snovi, ki lahko katalizirajo določen razred reakcij, na primer hidrolitično cepitev.

Delo biokatalizatorja se začne od trenutka, ko se njegov aktivni center pritrdi na substrat. V tem primeru govorijo o komplementarni interakciji, kot sta ključavnica in ključ. Tu mislimo na popolno sovpadanje oblike aktivnega središča s substratom, kar omogoča pospešitev reakcije.

Naslednja faza je sama reakcija. Njegova hitrost se poveča zaradi delovanja encimskega kompleksa. Na koncu dobimo encim, ki je povezan z reakcijskimi produkti.

Končna faza je ločitev reakcijskih produktov od encima, po kateri se aktivno središče spet sprosti za naslednjo nalogo.

Shematično lahko delo encima na vsaki stopnji zapišemo na naslednji način:

1) J + V ——> JV

2) SE ——> SP

3) SP ——> S + P, kjer je S substrat, E encim in P produkt.

Razvrstitev encimov

Lahko se nahaja v človeškem telesu ogromno encimi. Vse znanje o njihovih funkcijah in delovanju je bilo sistematizirano, posledično pa se je pojavila enotna klasifikacija, zahvaljujoč kateri lahko enostavno ugotovite, za kaj je določen katalizator namenjen. Tukaj je predstavljenih 6 glavnih razredov encimov, kot tudi primeri nekaterih podskupin.

1. Oksidoreduktaze.

Encimi tega razreda katalizirajo redoks reakcije. Skupno ločimo 17 podskupin. Oksidoreduktaze imajo običajno neproteinski del, ki ga predstavlja vitamin ali hem.

Med oksidoreduktazami pogosto najdemo naslednje podskupine:

a) Dehidrogenaze. Biokemija encimov dehidrogenaze vključuje odstranitev vodikovih atomov in njihov prenos na drug substrat. To podskupino najpogosteje najdemo v reakcijah dihanja in fotosinteze. Dehidrogenaze nujno vsebujejo koencim v obliki NAD/NADP ali flavoproteinov FAD/FMN. Pogosto najdemo kovinske ione. Primeri vključujejo encime, kot so citokrom reduktaza, piruvat dehidrogenaza, izocitrat dehidrogenaza, kot tudi številni jetrni encimi (laktat dehidrogenaza, glutamat dehidrogenaza itd.).

b) Oksidaze. Številni encimi katalizirajo dodajanje kisika na vodik, zaradi česar sta produkta reakcije lahko voda ali vodikov peroksid (H 2 0, H 2 0 2). Primeri encimov: citokrom oksidaza, tirozinaza.

c) Peroksidaze in katalaze so encimi, ki katalizirajo razgradnjo H 2 O 2 na kisik in vodo.

d) Oksigenaze. Ti biokatalizatorji pospešujejo dodajanje kisika v substrat. Dopamin hidroksilaza je en primer takih encimov.

2. Transferaze.

Naloga encimov te skupine je prenos radikalov iz donorske snovi v prejemno snov.

a) Metiltransferaze. DNA metiltransferaze so glavni encimi, ki nadzorujejo proces replikacije nukleotidov in igrajo veliko vlogo pri uravnavanju delovanja nukleinskih kislin.

b) Aciltransferaze. Encimi te podskupine prenašajo acilno skupino iz ene molekule v drugo. Primeri aciltransferaz: lecitin holesterol aciltransferaza (prenese funkcionalno skupino iz maščobne kisline v holesterol), lizofosfatidilholin aciltransferaza (prenese acilno skupino v lizofosfatidilholin).

c) Aminotransferaze so encimi, ki sodelujejo pri pretvorbi aminokislin. Primeri encimov: alanin aminotransferaza, ki katalizira sintezo alanina iz piruvata in glutamata s prenosom amino skupin.

d) fosfotransferaze. Encimi te podskupine katalizirajo dodajanje fosfatne skupine. Drugo ime za fosfotransferaze, kinaze, je veliko pogostejše. Primeri vključujejo encime, kot so heksokinaze in aspartat kinaze, ki dodajajo fosforjeve ostanke heksozam (najpogosteje glukozi) oziroma asparaginski kislini.

3. Hidrolaze so razred encimov, ki katalizirajo cepitev vezi v molekuli z naknadnim dodatkom vode. Snovi, ki spadajo v to skupino, so glavni prebavni encimi.

a) Esteraze – prekinjajo etrske vezi. Primer so lipaze, ki razgrajujejo maščobe.

b) Glikozidaze. Biokemija encimov te serije je sestavljena iz uničenja glikozidnih vezi polimerov (polisaharidov in oligosaharidov). Primeri: amilaza, saharoza, maltaza.

c) Peptidaze so encimi, ki katalizirajo razgradnjo beljakovin v aminokisline. Peptidaze vključujejo encime, kot so pepsini, tripsin, kimotripsin in karboksipeptidaza.

d) Amidaze – cepijo amidne vezi. Primeri: arginaza, ureaza, glutaminaza itd. Veliko encimov amidaze najdemo v

4. Liaze so encimi, ki so po delovanju podobni hidrolazam, vendar za cepitev vezi v molekulah ni potrebna voda. Encimi tega razreda vedno vsebujejo neproteinski del, na primer v obliki vitaminov B1 ali B6.

a) Dekarboksilaza. Ti encimi delujejo na S-S povezava. Primeri vključujejo glutamat dekarboksilazo ali piruvat dekarboksilazo.

b) Hidrataze in dehidrataze so encimi, ki katalizirajo reakcijo cepitve C-O vezi.

c) Amidin liaze – uničijo C-N povezava. Primer: arginin sukcinat liaza.

d) P-O liaza. Takšni encimi praviloma odcepijo fosfatno skupino iz substratne snovi. Primer: adenilat ciklaza.

Biokemija encimov temelji na njihovi strukturi

Sposobnosti vsakega encima določa njegova individualna edinstvena struktura. Vsak encim je predvsem beljakovina, njegova struktura in stopnja zvitosti pa imata odločilno vlogo pri določanju njegove funkcije.

Za vsak biokatalizator je značilna prisotnost aktivnega centra, ki je razdeljen na več neodvisnih funkcionalnih področij:

1) Katalitski center je poseben predel proteina, preko katerega se encim veže na substrat. Odvisno od konformacije proteinske molekule lahko katalitični center prevzame različne oblike, ki se morajo prilegati substratu, tako kot se ključavnica prilega ključu. Ta kompleksna struktura pojasnjuje, kaj je v terciarnem ali kvartarnem stanju.

2) Adsorpcijski center - deluje kot "držalec". Tu se najprej pojavi povezava med molekulo encima in molekulo substrata. Vendar pa so vezi, ki jih tvori adsorpcijski center, zelo šibke, kar pomeni, da je katalitična reakcija na tej stopnji reverzibilna.

3) Alosterični centri se lahko nahajajo tako v aktivnem središču kot na celotni površini encima kot celote. Njihova naloga je uravnavanje delovanja encima. Regulacija poteka s pomočjo inhibitorskih molekul in aktivatorskih molekul.

Proteini aktivatorji z vezavo na molekulo encima pospešijo njegovo delovanje. Inhibitorji po drugi strani zavirajo katalitično aktivnost, kar se lahko zgodi na dva načina: ali se molekula veže na alosterično mesto v območju aktivnega mesta encima (kompetitivna inhibicija) ali pa se veže na drugo regijo encima. beljakovin (nekompetitivna inhibicija). velja za bolj učinkovito. Navsezadnje to zapre prostor za vezavo substrata na encim in ta proces je možen le v primeru skoraj popolnega sovpadanja oblike molekule inhibitorja in aktivnega centra.

Encim pogosto ni sestavljen le iz aminokislin, temveč tudi iz drugih organskih in anorganskih snovi. V skladu s tem je apoencim beljakovinski del, koencim je organski del, kofaktor pa anorganski del. Koencim lahko predstavljajo ogljikovi hidrati, maščobe, nukleinske kisline in vitamini. Po drugi strani pa so kofaktor najpogosteje pomožni kovinski ioni. Aktivnost encimov je določena z njegovo strukturo: dodatne snovi, vključene v sestavo, spremenijo katalitične lastnosti. Različne vrste encimi so posledica kombinacije vseh naštetih dejavnikov pri nastanku kompleksa.

Regulacija encimov

Encimi kot biološko aktivne snovi niso vedno potrebni za telo. Biokemija encimov je takšna, da lahko, če so prekomerno katalizirani, poškodujejo živo celico. Da bi preprečili škodljive učinke encimov na telo, je treba nekako urediti njihovo delo.

Ker so encimi beljakovinske narave, se zlahka uničijo pri visokih temperaturah. Postopek denaturacije je reverzibilen, vendar lahko bistveno vpliva na delovanje snovi.

Veliko vlogo pri regulaciji ima tudi pH. Največjo aktivnost encima običajno opazimo pri nevtralnih vrednostih pH (7,0-7,2). Obstajajo tudi encimi, ki delujejo samo v kislem ali samo v alkalnem okolju. Tako se v celičnih lizosomih vzdržuje nizek pH, pri katerem je aktivnost hidrolitskih encimov največja. Če slučajno pridejo v citoplazmo, kjer je okolje že bližje nevtralnemu, se njihova aktivnost zmanjša. Ta zaščita pred "samo-jedjo" temelji na posebnostih dela hidrolaz.

Omeniti velja še pomen koencima in kofaktorja v sestavi encimov. Prisotnost vitaminov ali kovinskih ionov pomembno vpliva na delovanje nekaterih specifičnih encimov.

Encimska nomenklatura

Vsi encimi v telesu so običajno poimenovani glede na njihovo pripadnost kateremu koli razredu, pa tudi glede na substrat, s katerim reagirajo. Včasih se v imenu ne uporablja en, ampak dva substrata.

Primeri imen nekaterih encimov:

1. Jetrni encimi: laktat dehidrogenaza, glutamat dehidrogenaza.
2. Polno sistematično ime encima: laktat-NAD+-oksidoreduktaza.

Ohranila so se tudi trivialna imena, ki se ne držijo pravil nomenklature. Primeri so prebavni encimi: tripsin, kimotripsin, pepsin.

Proces sinteze encimov

Funkcije encimov so določene na genetski ravni. Ker je molekula v veliki meri beljakovina, njena sinteza natančno ponavlja procese transkripcije in prevajanja.

Sinteza encimov poteka po naslednji shemi. Najprej se iz DNK prebere informacija o želenem encimu, kar povzroči nastanek mRNA. Messenger RNA kodira vse aminokisline, ki sestavljajo encim. Regulacija encimov se lahko pojavi tudi na ravni DNK: če je produkta katalizirane reakcije dovolj, se transkripcija genov ustavi in ​​obratno, če je produkt potreben, se proces transkripcije aktivira.

Ko mRNA vstopi v citoplazmo celice, se začne naslednja faza - prevajanje. Na ribosomih endoplazmatski retikulum sintetizira se primarna veriga, sestavljena iz aminokislin, povezanih s peptidnimi vezmi. Vendar pa beljakovinska molekula v primarni strukturi še ne more opravljati svojih encimskih funkcij.

Delovanje encimov je odvisno od zgradbe beljakovine. Na istem EPS pride do zvijanja beljakovin, zaradi česar nastanejo najprej sekundarne in nato terciarne strukture. Sinteza nekaterih encimov se že na tej stopnji ustavi, vendar je za aktiviranje katalitične aktivnosti pogosto treba dodati koencim in kofaktor.

V določenih predelih endoplazmatskega retikuluma se dodajo organske sestavine encima: monosaharidi, nukleinske kisline, maščobe, vitamini. Nekateri encimi ne morejo delovati brez prisotnosti koencima.

Kofaktor igra ključno vlogo pri tvorbi nekaterih encimskih funkcij je na voljo šele, ko beljakovina doseže domensko organizacijo. Zato je zanje zelo pomembno, da imajo kvartarna struktura, pri katerem je vezni člen med več proteinskimi globulami kovinski ion.

Več oblik encimov

Obstajajo situacije, ko je potrebno imeti več encimov, ki katalizirajo isto reakcijo, vendar se med seboj razlikujejo po nekaterih parametrih. Na primer, encim lahko deluje pri 20 stopinjah, pri 0 stopinjah pa ne bo več mogel opravljati svojih funkcij. Kaj naj stori živ organizem v takšni situaciji pri nizkih temperaturah okolja?

Ta problem je enostavno rešljiv s prisotnostjo več encimov, ki katalizirajo isto reakcijo, vendar delujejo pod različnimi pogoji. Obstajata dve vrsti več oblik encimov:

1. Izoencimi. Takšni proteini so kodirani z različnimi geni, sestavljeni so iz različnih aminokislin, vendar katalizirajo isto reakcijo.
2. Prave množinske oblike. Ti proteini so prepisani iz istega gena, vendar pride do modifikacije peptidov na ribosomih. Rezultat je več oblik istega encima.

Posledično se prva vrsta več oblik oblikuje na genetski ravni, druga vrsta pa na posttranslacijski ravni.

Pomen encimov

V medicini gre za sproščanje novih zdravil, ki že vsebujejo snovi v zahtevanih količinah. Znanstveniki še niso našli načina za spodbujanje sinteze manjkajočih encimov v telesu, vendar so danes zelo razširjena zdravila, ki lahko začasno nadomestijo njihovo pomanjkanje.

Različni encimi v celici katalizirajo veliko število reakcij, povezanih z ohranjanjem življenja. Eden od teh enizmov so predstavniki skupine nukleaz: endonukleaze in eksonukleaze. Njihova naloga je vzdrževanje stalne ravni nukleinskih kislin v celici in odstranjevanje poškodovane DNK in RNK.

Ne pozabite na pojav strjevanja krvi. Kot učinkovit zaščitni ukrep ta proces nadzirajo številni encimi. Glavni je trombin, ki pretvori neaktivni protein fibrinogen v aktivni fibrin. Njegove niti ustvarjajo nekakšno mrežo, ki zamaši mesto poškodbe žile in s tem preprečuje prekomerno izgubo krvi.

Encimi se uporabljajo v vinarstvu, pivovarstvu in proizvodnji številnih fermentiranih mlečnih izdelkov. Kvas lahko uporabimo za proizvodnjo alkohola iz glukoze, vendar za uspešno potek tega procesa zadostuje že izvleček iz njega.

Zanimiva dejstva, za katera niste vedeli

Vsi encimi v telesu imajo ogromno maso – od 5000 do 1.000.000 Da. To je posledica prisotnosti beljakovin v molekuli. Za primerjavo: molekulska masa glukoze je 180 Da, in ogljikov dioksid- samo 44 Da.

Do danes je bilo odkritih več kot 2000 encimov, ki so jih našli v celicah različnih organizmov. Vendar večina teh snovi še ni v celoti raziskana.

Delovanje encimov se uporablja za proizvodnjo učinkovitih pralnih praškov. Tu imajo encimi enako vlogo kot v telesu: razgrajujejo organske snovi in ​​ta lastnost pomaga v boju proti madežem. Takšen pralni prašek je priporočljivo uporabljati pri temperaturi, ki ni višja od 50 stopinj, sicer lahko pride do denaturacije.

Po statističnih podatkih 20% ljudi po vsem svetu trpi zaradi pomanjkanja katerega koli od encimov.

Lastnosti encimov so bile znane že zelo dolgo, a šele leta 1897 so ljudje ugotovili, da za fermentacijo sladkorja v alkohol ni mogoče uporabiti samega kvasa, temveč izvleček iz njegovih celic.

Vprašanje 2. Izoencimi. Koncept. Primeri izooblik laktat dehidrogenaze (LDH) in kreatin kinaze (CK). Reakcije, katalizirane z LDH in KK. Pomen določanja aktivnosti izoencimov v krvnem serumu

Izoencimi ali izoencimi so encimi, ki katalizirajo isto vrsto reakcije z načeloma enakim mehanizmom, vendar se med seboj razlikujejo po kinetičnih parametrih, pogojih aktivacije in značilnostih povezave med apoencimom in koencimom.

Narava pojava izoencimov je raznolika, vendar najpogosteje zaradi razlik v strukturi genov, ki kodirajo te izoencime. Posledično se izoencimi razlikujejo po primarni strukturi beljakovinske molekule in s tem po fizikalno-kemijskih lastnostih.

Izoencimi so po svoji strukturi večinoma oligomerni proteini. Poleg tega to ali ono tkivo sintetizira predvsem določene vrste protomerov. Kot rezultat določene kombinacije teh protomerov nastanejo encimi z različnimi strukturami - izomerne oblike. Zaznavanje nekaterih izoencimskih oblik encimov omogoča njihovo uporabo za diagnosticiranje bolezni.

Laktat dehidrogenaza (LDH) je oligomerna beljakovina z molekulsko maso 134.000 D. LDH je sestavljena iz 4 peptidnih verig dveh vrst - M (iz angleško mišica) in H (iz angleško srce). Obstaja 5 izooblik LDH, ki se nekoliko razlikujejo po kemijski in fizikalne lastnosti. Za razliko od splošne LDH so izooblike encimov bolj ali manj specifične za različna tkiva.

• · LDH-1 (HHHH, H 4) – prevladuje v srcu, ledvicah in rdečih krvničkah;
• · LDH-2 (HHHM, H 3 M) - v srcu, vranici in bezgavkah; metabolizem krebsove izoforme krvi
• · LDH-3 (HHMM, H 2 M 2) - v pljučih;
• · LDH-4 (HMMM, HM 3) - v trebušni slinavki, placenti;
• · LDH-5 (MMMM, M 4) – v jetrih in skeletnih mišicah.

Pojav različnih izooblik LDH v evoluciji je posledica posebnosti oksidativnega metabolizma tkiv. Izoencimi LDH4 in LDH5 (m-tipi) učinkovito delujejo v anaerobnih pogojih, LDH1 in LDH2 (H-tipi) - v aerobnih pogojih, ko se piruvat hitro oksidira v CO2 in H2O in se ne reducira v mlečno kislino.

Encim laktat dehidrogenaza (LDH) katalizira reverzibilno oksidacijo laktata (mlečne kisline) v piruvat (pirovično kislino)

Pri številnih boleznih preučujejo aktivnost LDH v krvni plazmi. Običajno je aktivnost LDH 170 - 520 U/l. Povečanje aktivnosti nekaterih izooblik LDH opazimo pri lezijah srca, jeter, ledvic, pa tudi pri megaloblastni in hemolitični anemiji. Za postavitev diagnoze je potrebno preučiti izooblike LDH v krvni plazmi z elektroforezo. Detekcija tkivno specifičnih izooblik LDH v krvni plazmi se pogosto uporablja kot a diagnostični test. Pri poškodbah jeter se aktivnost LDH 5 v krvi poveča, pri miokardnem infarktu pa LDH 1.

Kreatin kinaza (CK) je encim, ki katalizira prenos fosforilnega ostanka iz ATP v kreatinin, da nastane kreatin fosfat in ADP. ATP (adenozin trifosfat) je molekula, ki je vir energije v biokemičnih reakcijah človeškega telesa.

Reakcija, ki jo katalizira kreatin kinaza, zagotavlja energijo za krčenje mišic. Kreatin kinaza je v mitohondrijih in citoplazmi celic.

Molekula kreatin kinaze je sestavljena iz dveh delov, ki ju lahko predstavlja ena od dveh podenot: M, iz angleške mišice - "mišica", in B, možgani - "možgani". Tako je v človeškem telesu kreatin kinaza prisotna v obliki treh izomeri: MM, MV, BB. Izomer MM najdemo v skeletnih mišicah in miokardu, MV - predvsem v miokardu, BB - v možganskem tkivu in v majhnih količinah v vseh celicah telesa.

Aktivnost CK običajno ne sme preseči 90 ie/l. Določanje aktivnosti CK v krvni plazmi ima diagnostično vrednost v primeru miokardnega infarkta (zvišana je raven izoforme MB). Količina izoforme MM se lahko poveča med travmo in poškodbo skeletnih mišic. Izoforma BB ne more prodreti skozi krvno-možgansko pregrado, zato je v krvi tudi med možgansko kapjo praktično ni mogoče zaznati in nima diagnostične vrednosti.