rumah » Pakaian musim semi » Metode penentuan peran biologis asal isozim. Pendahuluan, sejarah singkat biokimia

Metode penentuan peran biologis asal isozim. Pendahuluan, sejarah singkat biokimia

Sifat kenampakan isozim bervariasi, tetapi paling sering disebabkan oleh perbedaan struktur gen penyandi isozim tersebut. Akibatnya, isozim berbeda dalam struktur utama molekul protein dan, karenanya, dalam sifat fisikokimia. Metode penentuan isoenzim didasarkan pada perbedaan sifat fisik dan kimia.

Berdasarkan strukturnya, isozim terutama merupakan protein oligomer. Selain itu, jaringan ini atau itu sebagian besar mensintesis jenis protomer tertentu. Sebagai hasil dari kombinasi tertentu dari protomer ini, enzim dengan struktur yang berbeda terbentuk - bentuk isomer. Deteksi bentuk isozim tertentu dari enzim memungkinkan mereka untuk digunakan untuk diagnosis penyakit.

Isoform laktat dehidrogenase. Enzim laktat dehidrogenase (LDH) mengkatalisis oksidasi reversibel dari laktat (asam laktat) menjadi piruvat (asam piruvat) (lihat bagian 7).

Dehidrogenase laktat- protein oligomer dengan berat molekul 134.000 D, terdiri dari 4 subunit dari 2 jenis: M (dari bahasa Inggris, otot - otot) dan H (dari bahasa Inggris, jantung - jantung). Kombinasi subunit ini mendasari pembentukan 5 isoform laktat dehidrogenase (Gbr. 2-35, A). LDH 1 dan LDH 2 paling aktif di otot jantung dan ginjal, LDH4 dan LDH5 paling aktif di otot rangka dan hati. Jaringan lain mengandung berbagai bentuk enzim ini.

Isoform LDH dibedakan oleh mobilitas elektroforesis, yang memungkinkan untuk menetapkan identitas jaringan dari isoform LDH (Gbr. 2-35, B).

Isoform kreatin kinase. Creatine kinase (CK) mengkatalisis reaksi pembentukan creatine phosphate:

Molekul CK adalah dimer yang terdiri dari dua jenis subunit: M (dari bahasa Inggris, otot - otot) dan B (dari bahasa Inggris, otak - otak). Dari subunit ini, 3 isoenzim terbentuk - BB, MB, MM. Isoenzim BB ditemukan terutama di otak, MM - di otot rangka dan MB - di otot jantung. Isoform CK memiliki mobilitas elektroforesis yang berbeda (Gbr. 2-36).

Aktivitas CC biasanya tidak boleh melebihi 90 IU/L. Penentuan aktivitas CK dalam plasma darah merupakan nilai diagnostik pada infark miokard (terjadi peningkatan kadar isoform MB). Jumlah isoform MM dapat meningkat dengan cedera dan cedera otot rangka. Isoform BB tidak dapat menembus sawar darah-otak, oleh karena itu, praktis tidak terdeteksi dalam darah bahkan dengan stroke dan tidak memiliki nilai diagnostik.

isozim- ini adalah enzim, yang sintesisnya dikodekan oleh gen yang berbeda, mereka memiliki struktur primer yang berbeda dan sifat yang berbeda, tetapi mereka mengkatalisis reaksi yang sama. Jenis isoenzim:

Organ - enzim glikolisis di hati dan otot.

Seluler - dehidrogenase malat sitoplasma dan mitokondria (enzim berbeda, tetapi mengkatalisis reaksi yang sama).

Hibrida - enzim dengan struktur kuaterner, terbentuk sebagai hasil dari ikatan non-kovalen dari subunit individu (laktat dehidrogenase - 4 subunit dari 2 jenis).

Mutan - terbentuk sebagai hasil dari mutasi gen tunggal.

Aloenzim dikodekan oleh alel yang berbeda dari gen yang sama.

10. I. Penggunaan enzim untuk tujuan terapeutik pada gilirannya dibagi menjadi dua jenis: 1) digunakan untuk tujuan terapi substitusi dan 2) untuk mempengaruhi enzim pada fokus penyakit.

Untuk tujuan terapi substitusi, yang paling banyak digunakan enzim pencernaan, ketika pasien ditemukan kekurangan. Contohnya termasuk olahan jus lambung atau murni pepsin atau acidin-pepsin, yang sangat diperlukan untuk gastritis dengan insufisiensi sekretori, untuk dispepsia pada anak-anak. Pankreatin - obat, yang merupakan campuran enzim pankreas, digunakan untuk pankreatitis, terutama yang bersifat kronis. Obat yang dikenal memiliki arti yang sama. kolenzim, panzinorm, dll.

Area lain dari penerapan terapi substitusi adalah pengobatan penyakit yang berhubungan dengan apa yang disebut enzimopati... Ini adalah penyakit bawaan atau keturunan di mana sintesis enzim apa pun terganggu. Penyakit ini biasanya sangat parah, anak-anak dengan tidak adanya enzim turun-temurun hidup lama, menderita gangguan mental yang parah, keterbelakangan fisik dan mental. Terapi substitusi terkadang dapat membantu mengatasi gangguan tersebut.

Sejumlah preparat enzim digunakan dalam bedah latihan membersihkan permukaan luka dari nanah, mikroba, jaringan granulasi berlebih; di klinik penyakit dalam mereka digunakan: untuk tujuan mengencerkan sekresi kental, eksudat, pembekuan darah, misalnya, pada penyakit radang parah pada paru-paru dan bronkus. Ini terutama enzim - hidrolase, yang mampu membelah biopolimer alami - protein, NA, polisakarida. Karena efek anti-inflamasinya, mereka juga digunakan untuk tromboflebitis, bentuk inflamasi-distrofik uap HAI jangan, osteomielitis, sinusitis, otitis media dan penyakit inflamasi lainnya.

Diantaranya adalah enzim seperti tripsin, chymotrypsin, RNA-za, DNA-ase, fibrinolysin. Fibirinolisin juga digunakan untuk menghilangkan bekuan darah intravaskular. RNAse dan DNAse berhasil digunakan untuk mengobati beberapa infeksi virus, misalnya, untuk menghancurkan virus herpes.

Enzim seperti hialuronidase, kolagenase, lidase, digunakan untuk memerangi yang tidak perlu formasi sikatrik.

asparaginase- enzim yang diproduksi oleh beberapa strain Escherichia coli. Memiliki efek terapeutik dalam beberapa bentuk tumor. Efek terapeutik dikaitkan dengan sifat enzim untuk mengganggu pertukaran asam amino asparagin, yang diperlukan untuk pertumbuhan sel tumor.

Penggunaan sediaan enzim untuk tujuan terapeutik masih merupakan arah yang sangat muda dalam ilmu kedokteran. Keterbatasan di sini adalah sulitnya teknologi dan tingginya biaya untuk mendapatkan sediaan enzim murni dalam bentuk kristal, yang cocok untuk penyimpanan dan penggunaan pada manusia. Selain itu, saat menggunakan sediaan enzim, keadaan lain juga harus diperhitungkan:

1) Enzim adalah protein, dan oleh karena itu, dalam beberapa kasus, mereka dapat menyebabkan reaksi alergi yang tidak diinginkan.

2) Dekomposisi cepat dari enzim yang dimasukkan (sehingga persiapan protein, oleh karena itu, segera ditangkap oleh sel "pemulung" - makrofag, fibroblas, dll. Oleh karena itu, diperlukan konsentrasi obat yang besar untuk mencapai efek yang diinginkan.

3) Namun, dengan peningkatan konsentrasi, persiapan enzim dapat menjadi racun.

Namun, dalam kasus-kasus ketika mungkin untuk mengatasi hambatan ini, persiapan enzim memiliki efek terapeutik yang sangat baik.

Misalnya, kerugian ini sebagian dihilangkan dengan mengubah enzim menjadi apa yang disebut bentuk "tidak bergerak".

Anda dapat membaca lebih lanjut tentang metode imobilisasi enzim dan bagaimana menggunakannya dalam alat peraga Anda.

Ketika kita mengatakan "malat dehidrogenase" atau "glukosa-6-fosfatase", kita biasanya berarti protein spesifik dengan aktivitas formatif, tetapi pada kenyataannya nama-nama ini mencakup semua protein yang mengkatalisis oksidasi malat menjadi oksaloasetat atau hidrolisis glukosa-6- fosfat untuk membentuk glukosa dan Secara khusus, setelah isolasi malat dehidrogenase dari berbagai sumber (hati tikus, E. coli), ditemukan bahwa enzim dari hati dan enzim dari E. coli, yang mengkatalisis reaksi yang sama, berbeda dalam banyak hal dalam sifat fisiknya. dan sifat kimia. Bentuk-bentuk enzim yang dapat dibedakan secara fisik dengan jenis aktivitas katalitik yang sama dapat hadir dalam jaringan yang berbeda dari organisme yang sama, dalam berbagai jenis sel dari jaringan yang sama, dan bahkan dalam organisme prokariotik, misalnya, pada E. coli. Penemuan ini dilakukan melalui penggunaan metode elektroforesis untuk memisahkan protein, sebagai akibatnya bentuk elektroforesis dari aktivitas enzim tertentu ditemukan.

Istilah "isozim" ("isozim") mencakup semua protein yang dapat dibedakan secara fisik di atas dengan aktivitas katalitik tertentu, tetapi dalam praktiknya, dan terutama dalam kedokteran klinis, digunakan dalam arti yang lebih sempit, yang berarti bentuk yang dapat dibedakan dan dipisahkan secara fisik ini. enzim, yang terdapat dalam berbagai jenis sel organisme eukariotik tertentu, misalnya manusia. Isozim selalu ditemukan dalam serum dan jaringan semua vertebrata, serangga, dan organisme uniseluler. Apalagi jumlah enzim dan kandungannya sangat bervariasi. Bentuk isozim yang diketahui dari dehidrogenase, oksidase, transaminase, fosfatase, transfosforilase dan enzim proteolitik. Jaringan yang berbeda mungkin mengandung isozim yang berbeda, dan isozim ini mungkin memiliki afinitas yang berbeda untuk substrat.

Nilai diagnostik isozim

Ketertarikan medis pada isozim muncul setelah ditemukan bahwa serum manusia mengandung beberapa isozim laktat dehidrogenase dan kandungan relatifnya berubah secara signifikan dalam kondisi patologis tertentu. Selanjutnya, banyak kasus lain dari perubahan kandungan relatif isozim dalam berbagai penyakit terungkap.

Isozim laktat dehidrogenase serum terdeteksi setelah elektroforesis pada gel pati, agar atau poliakrilamida. Pada nilai yang ditunjukkan, isozim membawa muatan yang berbeda dan didistribusikan pada elektroferogram di lima tempat berbeda. Selanjutnya, isozim dapat dideteksi karena kemampuannya untuk mengkatalisis reduksi pewarna tidak berwarna menjadi bentuk berwarna yang tidak larut.

Kit reagen khas untuk mendeteksi isozim dehidrogenase meliputi:

1) substrat tereduksi (misalnya laktat);

2) koenzim;

3) pewarna dalam bentuk teroksidasi (misalnya, garam nitrotetrazolium biru);

4) pembawa elektron dari NADH ke pewarna [misalnya phenazine metasulfate (PMS)];

5) penyangga; mengaktifkan ion (jika diperlukan).

Laktat dehidrogenase mengkatalisis transfer dua elektron dan satu ion dari laktat ke

Beras. 7.8. Reaksi yang dikatalisis oleh -laktat dehidrogenase.

(gbr. 7.8). Jika elektroforetogram disemprotkan dengan campuran di atas dan kemudian diinkubasi, maka reaksi transfer elektron terkonjugasi hanya akan berlangsung di tempat-tempat yang terdapat laktat dehidrogenase (Gbr. 7.9). Kerapatan warna relatif dari garis-garis kemudian dapat diukur menggunakan fotometer pemindaian (Gambar 7.10). Isozim dengan muatan negatif tertinggi dilambangkan.

Sifat fisik isozim

Enzim oligomer yang dibentuk oleh protomer yang berbeda dapat dalam beberapa bentuk. Seringkali, jaringan tertentu menghasilkan terutama salah satu protomer. Jika enzim oligomer aktif (misalnya, tetramer) dapat dibangun dari protomer tersebut dalam berbagai kombinasi, isozim terbentuk.

Isozim laktat dehidrogenase berbeda pada tingkat struktur kuartener. Molekul oligomer laktat dehidrogenase (berat molekul 130.000) terdiri dari empat protomer dari dua jenis, H dan M (keduanya dengan berat molekul sekitar 34.000). Hanya molekul tetramerik yang memiliki aktivitas katalitik.

Beras. 7.9. Lokalisasi laktat dehidrogenase pada elektroforogram menggunakan sistem reaksi berpasangan.

Jika urutan protomer terhubung tidak penting, maka protomer dapat diatur dalam lima cara:

Markert memilih kondisi untuk penghancuran dan rekonstruksi struktur kuaterner dan mampu menemukan hubungan antara isozim laktat dehidrogenase. Pembelahan dan rekonstruksi laktat dehidrogenase I, dan 15 tidak mengarah pada pembentukan isozim baru. Oleh karena itu, kedua isozim ini hanya mengandung satu jenis protomer. Ketika campuran laktat dehidrogenase 1, dan 15 dikenakan prosedur yang sama, bentuk 12, 13 dan 14 juga muncul.Perbandingan isozim sesuai dengan komposisi subunit berikut:

Sintesis subunit H dan M ditentukan oleh lokus genetik yang berbeda, dan mereka diekspresikan secara berbeda dalam jaringan yang berbeda (misalnya, pada otot jantung dan rangka).

isozim Adalah beberapa bentuk dari satu enzim yang mengkatalisis reaksi yang sama, tetapi berbeda dalam sifat fisik dan kimia (afinitas untuk substrat, laju maksimum reaksi yang dikatalisis, mobilitas elektroforesis, sensitivitas yang berbeda terhadap inhibitor dan aktivator, pH optimum dan stabilitas termal). Isozim memiliki struktur kuartener, yang dibentuk oleh jumlah subunit genap (2, 4, 6, dll.). Isoform enzim terbentuk sebagai hasil dari berbagai kombinasi subunit.

Sebagai contoh, perhatikan laktat dehidrogenase (LDH), enzim yang mengkatalisis reaksi reversibel:

LEBIH DARI 2 LEBIH +

piruvat LDH → laktat

LDH ada dalam bentuk 5 isoform, yang masing-masing terdiri dari 4 protomer (subunit) dari 2 jenis M (otot) dan H (jantung). Sintesis protomer tipe M dan H dikodekan oleh dua lokus genetik yang berbeda. Isozim LDH berbeda pada tingkat struktur kuaterner: LDH 1 (HNHN), LDH 2 (HHNM), LDH 3 (HNMM), LDH 4 (LMMM), LDH 5 (MMMM).

Rantai polipeptida tipe H dan M memiliki berat molekul yang sama, tetapi yang pertama didominasi oleh asam amino karboksilat, yang terakhir oleh asam diamino, oleh karena itu mereka membawa muatan yang berbeda dan dapat dipisahkan dengan elektroforesis.

Metabolisme oksigen dalam jaringan mempengaruhi komposisi isoenzim LDH. Di mana metabolisme aerobik mendominasi, LDH 1, LDH 2 (miokardium, kelenjar adrenal) berlaku, di mana metabolisme anaerobik adalah LDH 4, LDH 5 (otot rangka, hati). Dalam proses perkembangan individu organisme, kandungan oksigen dan isoform LDH berubah dalam jaringan. Embrio didominasi oleh LDH 4, LDH 5. Setelah lahir, peningkatan kandungan LDH 1, LDH 2 terjadi di beberapa jaringan.

Keberadaan isoform meningkatkan kapasitas adaptif jaringan, organ, dan tubuh secara keseluruhan terhadap kondisi yang berubah. Dengan mengubah komposisi isozim, keadaan metabolisme organ dan jaringan dinilai.

Isoform kreatin kinase. Creatine kinase (CK) mengkatalisis reaksi pembentukan creatine phosphate:

Molekul KK adalah dimer yang terdiri dari dua jenis subunit: M (dari bahasa Inggris, otot - otot) dan B (dari bahasa Inggris, otak - otak). Dari subunit ini, 3 isoenzim terbentuk - BB, MB, MM. Isoenzim BB ditemukan terutama di otak, MM - di otot rangka dan MB - di otot jantung. Isoform CK memiliki mobilitas elektroforesis yang berbeda (Gbr. 2-36).

6. Lokalisasi dan kompartementalisasi enzim dalam sel dan jaringan: enzim tujuan umum, spesifik organ, dan spesifik organel (penanda) enzim.

Enzim lokalisasi dibagi menjadi 3 kelompok:

I - enzim umum (universal)

II- spesifik organ

III- spesifik organel

Enzim umum ditemukan di hampir semua sel, menyediakan aktivitas vital sel, mengkatalisis reaksi biosintesis protein dan asam nukleat, pembentukan biomembran dan organel seluler dasar, pertukaran energi. Enzim umum di jaringan dan organ yang berbeda, bagaimanapun, berbeda dalam aktivitasnya.

Enzim spesifik organ karakteristik hanya dari organ atau jaringan tertentu. Misalnya: Untuk hati - arginase. Untuk ginjal dan jaringan tulang - alkaline phosphatase. Untuk kelenjar prostat - KF (asam fosfatase). Untuk pankreas - -amilase, lipase. Untuk miokardium - CPK (creatine phosphokinase), LDH, AST, dll.

Enzim juga didistribusikan secara tidak merata di dalam sel. Beberapa enzim berada dalam keadaan koloid-larut di sitosol, sementara yang lain tertanam dalam organel sel (keadaan terstruktur).

Enzim spesifik organel ... Organel yang berbeda memiliki seperangkat enzim tertentu yang menentukan fungsinya.

Enzim spesifik organel adalah penanda formasi intraseluler, organel:

Membran sel: ALP (alkaline phosphatase), AC (adenylate cyclase), K-Na-ATPase

Sitoplasma: enzim glikolisis, siklus pentosa.

EPR: enzim yang menyediakan hidroksilasi (oksidasi mikrosomal).

Ribosom: enzim yang mendukung sintesis protein.

Mitokondria: enzim fosforilasi oksidatif, TCA (sitokrom oksidase, suksinat dehidrogenase), -oksidasi asam lemak.

Inti sel: enzim yang menyediakan sintesis RNA, DNA (RNA polimerase, NAD sintetase).

Nukleolus: DNA-dependent-RNA-polymerase

Akibatnya, kompartemen (kompartemen) terbentuk di dalam sel, yang berbeda dalam set enzim dan metabolisme (kompartemen metabolisme).

Di antara enzim, sekelompok kecil menonjol R enzim pengatur, yang mampu merespon pengaruh regulasi tertentu dengan mengubah aktivitasnya. Enzim ini ditemukan di semua organ dan jaringan dan terlokalisasi di awal atau di tempat percabangan jalur metabolisme.

Lokalisasi ketat semua enzim dikodekan dalam gen.

Penentuan aktivitas enzim organo-organel spesifik dalam plasma atau serum darah banyak digunakan dalam diagnostik klinis.

Enzim yang mengkatalisis reaksi kimia yang sama, tetapi berbeda dalam struktur utama protein, disebut isoenzim, atau isoenzim. Mereka mengkatalisis jenis reaksi yang sama dengan mekanisme yang pada dasarnya sama, tetapi berbeda satu sama lain dalam parameter kinetik, kondisi aktivasi, dan kekhasan hubungan antara apoenzim dan koenzim. Sifat kenampakan isozim bervariasi, tetapi paling sering disebabkan oleh perbedaan struktur gen yang mengkode isozim tersebut. Akibatnya, isozim berbeda dalam struktur utama molekul protein dan, karenanya, dalam sifat fisikokimia. Metode penentuan isoenzim didasarkan pada perbedaan sifat fisik dan kimia.

Enzim laktat dehidrogenase (LDH) mengkatalisis reaksi oksidasi reversibel dari laktat (asam laktat) menjadi piruvat (asam piruvat). Peningkatan aktivitas diamati pada lesi akut pada jantung, hati, ginjal, serta pada anemia megaloblastik dan hemolitik. Namun, ini menunjukkan kerusakan hanya pada salah satu jaringan yang terdaftar.

Kreatin kinase (CK) mengkatalisis reaksi pembentukan kreatin fosfat. Penentuan aktivitas CC dalam plasma darah adalah nilai diagnostik pada infark miokard (terjadi peningkatan tingkat isoform MB). Jumlah isoform MM dapat meningkat dengan cedera dan cedera otot rangka. Isoform BB tidak dapat menembus sawar darah-otak, oleh karena itu, praktis tidak terdeteksi dalam darah bahkan dengan stroke dan tidak memiliki nilai diagnostik.

10. Spesifisitas organ dari isozim LDH. Nilai fisiologis dari aktivitas total laktat dehidrogenase dan isoenzimnya dalam plasma darah. Signifikansi diagnostik untuk menentukan aktivitas LDH dan isoenzimnya.

Laktat dehidrogenase adalah enzim glikolitik dan mengkatalisis reaksi berikut: Laktat + NAD Laktat dehidrogenase Piruvat + NADH

Molekul LDH adalah tetramer yang terdiri dari satu atau dua jenis subunit yang ditunjuk sebagai M (otot) dan H (jantung). Dalam serum darah, enzim ada dalam lima bentuk molekul, berbeda dalam struktur primer, sifat kinetik, mobilitas elektroforesis (LDH-1 bergerak lebih cepat ke anoda dibandingkan dengan LDH-5, yaitu lebih elektroforesis). Setiap bentuk memiliki komposisi polipeptida yang khas: LDH-1 terdiri dari 4 subunit H, LDH-2 - dari 3 subunit H dan 1 subunit M, LDH-3 adalah tetramer dari 2 subunit H dan 2 subunit M, LDH 4 berisi 1 subunit H dan 3 subunit M , LDH 5 hanya terdiri dari subunit M . Menurut tingkat penurunan aktivitas katalitik total enzim, semua organ dan jaringan diatur dalam urutan berikut: ginjal, jantung, otot rangka, pankreas, limpa, hati, paru-paru, serum darah.

Cara utama oksidasi glukosa dalam jaringan tergantung pada isoenzim mana yang paling terwakili: aerobik (menjadi CO2 dan H2O) atau anaerobik (menjadi asam laktat). Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan derajat afinitas isoenzim terhadap asam piruvat. Isozim yang terutama mengandung subunit H (LDH-1 dan LDH-2) memiliki afinitas rendah terhadap piruvat dan oleh karena itu tidak dapat bersaing secara efektif dengan kompleks piruvat dehidrogenase untuk substrat. Akibatnya, piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif dan memasuki siklus Krebs dalam bentuk asetil-KoA.

Sebaliknya, isozim dengan sebagian besar subunit M (LDH-4 dan LDH-5) memiliki afinitas yang lebih tinggi terhadap piruvat dan, akibatnya, mengubahnya menjadi asam laktat. Isozim yang paling khas telah ditetapkan untuk setiap jaringan. Untuk miokardium dan jaringan otak, isoenzim utama adalah LDH-1, untuk eritrosit, trombosit, dan jaringan ginjal - LDH-1 dan LDH-2. Di paru-paru, limpa, tiroid dan pankreas, kelenjar adrenal, limfosit, LDH-3 mendominasi. LDH-4 ditemukan di semua jaringan dengan LDH-3, serta di granulosit dan sel germinal pria, yang terakhir, LDH-5 juga ditemukan. Pada otot rangka, aktivitas isozim diatur dalam urutan menurun dengan urutan sebagai berikut: LDH-5, LDH-4, LDH-3. Untuk hati, isoenzim LDH-5 yang paling khas, LDH-4 juga terdeteksi.

Biasanya, sumber utama aktivitas LDH dalam plasma darah adalah sel darah yang hancur. Dalam serum, aktivitas isoenzim didistribusikan sebagai berikut: LDH-2> LDH-1> LDH-3> LDH-4> LDH-5. Selama elektroforesis, pita tambahan isoenzim LDH-X kadang-kadang ditemukan antara fraksi LDH-3 dan LDH-4; isoenzim ini terlokalisasi di organ yang sama dengan LDH-5.

Semua penyakit yang terjadi dengan penghancuran sel disertai dengan peningkatan tajam dalam aktivitas LDH serum. Peningkatan aktivitas umum enzim ditemukan pada penyakit seperti infark miokard, kerusakan ginjal nekrotik, hepatitis, pankreatitis, peradangan dan infark paru-paru, tumor berbagai lokalisasi, kerusakan, distrofi dan atrofi otot, anemia hemolitik dan penyakit kuning fisiologis. bayi baru lahir, limfogranulomatosis, leukemia. Dengan infark miokard, timbulnya peningkatan aktivitas enzim dalam serum darah dicatat pada 8-10 jam dari saat serangan, peningkatan maksimum terjadi pada 24-48 jam, seringkali 15-20 kali lebih tinggi daripada norma. Peningkatan aktivitas LDH bertahan hingga 10-12 hari sejak timbulnya penyakit. Tingkat peningkatan aktivitas enzim tidak selalu berkorelasi dengan ukuran lesi otot jantung dan hanya dapat menjadi faktor perkiraan untuk memprediksi hasil penyakit. Pada pasien dengan angina pektoris, aktivitas enzim tidak berubah, yang memungkinkan tes digunakan untuk diagnosis banding dalam 2-3 hari setelah serangan jantung. Kehadiran spesifisitas organ enzim memungkinkan untuk menggunakan studi aktivitas mereka untuk tujuan diagnosis topikal.

11. Nilai fisiologis aktivitas total kreatinin kinase (CK) dan isoenzimnya dalam plasma darah. Signifikansi diagnostik untuk menentukan aktivitas CK dan isoenzimnya.

Creatine kinase (CK) adalah enzim, katalis alami untuk reaksi kimia yang secara signifikan meningkatkan laju konversi creatine dan ATP (adenosine triphosphate) menjadi senyawa creatine phosphate berenergi tinggi, yang dikonsumsi selama kontraksi otot yang intens. Enzim ini ditemukan di sitoplasma sel berbagai otot (jantung, rangka), serta di sel otak, paru-paru, dan kelenjar tiroid.

Molekul creatine kinase dapat dibagi menjadi dua bagian, yang masing-masing diwujudkan sebagai subunit terpisah: M (otot), dan B (otak). Subunit dalam tubuh manusia ini dapat bergabung bersama dalam tiga cara, masing-masing membentuk tiga isoform kreatin kinase: MM, MB dan BB. Isozim-isozim ini berbeda dalam lokalisasinya di tubuh manusia: creatine kinase MM terletak di miokardium dan otot rangka; creatine kinase MB terlokalisasi lebih luas di miokardium; Creatine kinase BB ditemukan di sel-sel plasenta, otak, saluran kemih, beberapa tumor dan tempat lain.

Konsentrasi normal enzim secara langsung tergantung pada usia dan jenis kelamin orang tersebut. Karena perkembangan aktif otot dan sistem saraf, aktivitas katalis alami pada anak-anak meningkat dibandingkan dengan aktivitas pada orang dewasa. Pada wanita, creatine kinase lebih rendah dari pada pria.

Tingkat isoenzim MM meningkat ke tingkat yang lebih besar sebagai akibat dari kerusakan otot, dan jarang pada kerusakan jantung. Kandungan CC MV dikaitkan dengan kerusakan miokard. Peningkatan signifikan dalam aktivitas bentuk ini diamati dengan infark miokard. Tingkatnya meningkat tajam dalam dua hingga empat jam setelah gejala pertama. Oleh karena itu, konsentrasi enzim ini dalam darah secara aktif digunakan untuk menentukan infark miokard. Namun, perlu dicatat bahwa kandungan MC MV kembali ke tingkat normal setelah tiga hingga enam hari, yang mengarah pada efisiensi diagnostik yang rendah pada tahap selanjutnya. Konsentrasi CC BB meningkat pada kanker. Penurunan kadar isoenzim tidak memiliki nilai diagnostik, karena ambang batas minimum kandungan CK pada orang sehat adalah nol.

12. Lipase plasma darah. Nilai diagnostik penentuan aktivitas lipase. Lipase adalah enzim yang larut dalam air yang disintesis oleh tubuh manusia yang mengkatalisis hidrolisis ester yang tidak larut (substrat lipid) dan mempromosikan pencernaan, pembubaran dan fraksinasi lemak netral. Bersama dengan empedu, lipase merangsang pencernaan lemak, asam lemak, vitamin A, E, D, K yang larut dalam lemak, mengubahnya menjadi energi dan panas. Tujuan dari lipoprotein lipase adalah untuk memecah trigliserida (lipid) dalam lipoprotein darah, sehingga memastikan pengiriman asam lemak ke jaringan. Lipase diproduksi oleh: pankreas; hati; paru-paru; usus adalah kelenjar khusus yang terletak di mulut bayi. Dalam kasus terakhir, yang disebut lipase lingual disintesis. Masing-masing enzim yang terdaftar mempromosikan pemecahan kelompok lemak tertentu.

Dalam hal signifikansi, lipase yang diproduksi oleh pankreas memainkan peran penting dalam diagnosis. Peningkatan tingkat enzim dicatat dengan: pankreatitis, berlanjut dalam bentuk akut, atau dengan eksaserbasi proses kronis; kolik bilier; trauma pada pankreas; adanya neoplasma di pankreas; patologi kronis kantong empedu; pembentukan kista atau pseudokista di pankreas; penyumbatan saluran pankreas dengan bekas luka atau batu; kolestasis intrahepatik; obstruksi usus akut; infark usus; peritonitis; perforasi tukak lambung; perforasi organ internal (berongga); patologi ginjal akut atau kronis; gondok, di mana pankreas rusak; gangguan metabolisme yang terjadi pada diabetes mellitus, obesitas atau asam urat; sirosis hati; penggunaan obat jangka panjang - khususnya, barbiturat, analgesik narkotika, heparin, indometasin; operasi transplantasi organ. Dalam kasus yang jarang terjadi, proses aktivasi lipase dikaitkan dengan beberapa cedera - misalnya, patah tulang tubular. Tetapi dalam kasus ini, fluktuasi tingkat enzim dalam darah tidak dapat dianggap sebagai indikator spesifik adanya kerusakan fisik. Untuk alasan ini, tes lipase tidak dipertimbangkan saat mendiagnosis cedera dari berbagai asal.

Penentuan tingkat lipase serum sangat penting dalam setiap lesi pankreas. Dalam hal ini, tes darah untuk kandungan enzim ini bersama dengan analisis amilase (enzim yang mendorong pemecahan pati menjadi oligosakarida) dengan tingkat keandalan yang tinggi menunjukkan adanya proses patologis pada jaringan pankreas. : kedua indikator diatas normal). Dalam proses normalisasi kondisi pasien, enzim ini tidak kembali ke indikator yang memadai pada saat yang sama: sebagai aturan, tingkat lipase tetap pada tingkat tinggi lebih lama daripada tingkat amilase.

Tingkat lipase yang tinggi bertahan dari 3 hingga 7 hari sejak timbulnya peradangan. Tren penurunan tercatat hanya setelah 7-14 hari.

Tingkat lipase yang rendah dicatat: dengan adanya neoplasma ganas di bagian tubuh mana pun, kecuali pankreas itu sendiri; karena penurunan fungsi pankreas; dengan cystic fibrosis (cystic fibrosis) - penyakit genetik dengan perjalanan parah akibat kerusakan patologis pada kelenjar sekresi eksternal (saluran pencernaan, paru-paru). setelah operasi untuk mengangkat pankreas; dengan kandungan trigliserida yang berlebihan dalam darah, yang timbul dari malnutrisi dengan banyak makanan berlemak dalam makanan atau karena hiperlipidemia herediter. Dalam beberapa kasus, penurunan kadar lipase merupakan penanda transisi pankreatitis ke bentuk kronis.

Warburg menemukan bahwa aldolase ragi dari berbagai jaringan hewan berbeda dalam sejumlah St. Pepsin, tripsin, kimotripsin juga berbeda dalam kelarutan, pH, suhu optimum.

Pada akhir tahun lima puluhan, ahli biokimia Wieland dan Pfleiderer, serta peneliti lain, mengisolasi sediaan kristal murni dari enzim dari jaringan hewan. dehidrogenase laktat dan dikenakan mereka untuk elektroforesis. Sebagai hasil elektroforesis, enzim biasanya dipisahkan menjadi 5 faksi-faksi memiliki mobilitas elektroforesis yang berbeda. Semua fraksi ini memiliki aktivitas dehidrogenase laktat. Dengan demikian, ditemukan bahwa enzim laktat dehidrogenase terdapat dalam jaringan dalam beberapa bentuk. Bentuk-bentuk ini, sesuai dengan mobilitas elektroforesisnya, disebut LDG1, LDG2, LDG3. LDG4, LDG5. (LDH adalah singkatan dari lactate dehydrogenase), dan nomor 1 menunjukkan komponen dengan mobilitas elektroforesis tertinggi.

Studi enzim laktat dehidrogenase yang diisolasi dari berbagai organ hewan menunjukkan bahwa mereka berbeda baik dalam sifat elektroforesis dan kromatografi, dan dalam komposisi kimia, stabilitas termal, kepekaan terhadap aksi inhibitor, K m dan sifat lainnya. Analisis dehidrogenase laktat dari spesies hewan yang berbeda mengungkapkan perbedaan antarspesies yang sangat besar, namun, dalam spesies ini, distribusi isoenzim ditandai dengan keteguhan yang besar.

Laktat dehidrogenase adalah enzim pertama yang komponen individualnya dipelajari secara rinci. Beberapa waktu kemudian, data diperoleh tentang berbagai bentuk dan heterogenitas molekuler dari sejumlah fermeat lain, dan pada tahun 1959 diusulkan untuk menyebut bentuk tersebut isoenzim atau isoenzim. Komisi Enzim dari International Biochemical Union telah secara resmi merekomendasikan istilah ini untuk menunjukkan banyak bentuk enzim, dari spesies biologis yang sama.

jadi, isozim - itu adalah sekelompok enzim dari sumber yang sama, memiliki jenis spesifisitas substrat yang sama, mengkatalisis reaksi kimia yang sama, tetapi berbeda dalam sejumlah sifat fisikokimia.

Kehadiran berbagai bentuk enzim, atau isoenzim, telah ditetapkan oleh lebih dari untuk100 enzim diisolasi dari berbagai spesies hewan, tumbuhan dan mikroorganisme. Isozim tidak selalu terdiri dari dua atau lebih subunit. Dalam sejumlah enzim, isofermate individu adalah protein dari struktur kimia yang berbeda, memiliki aktivitas katalitik yang sama, tetapi hanya terdiri dari satu subunit.

Saat ini, kriteria utama untuk nomenklatur isozim adalah mobilitas elektroforesisnya. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa, dibandingkan dengan metode karakterisasi enzim lainnya, elektroforesis memberikan resolusi tertinggi.

Sampai saat ini, sebagai hasil dari mempelajari isoenzim tanaman, telah ditetapkan bahwa banyak enzim terdapat pada tanaman dalam berbagai bentuk. Mari kita lihat beberapa enzim ini.

Malatdegidrogenase (1.1.1.37) memiliki komposisi isofermezt yang agak kompleks. Dalam biji kapas dan daun bayam, ditemukan 4 isoenzim malat dehidrogenase, berbeda dalam mobilitas elektroforesis, dan berat molekul masing-masing dari empat isoenzim bayam adalah sekitar 60 ribu. Tanaman yang berbeda mengandung jumlah isoenzim malat dehidrogenase yang tidak sama. Misalnya, 7-10 isoenzim ditemukan dalam biji berbagai varietas gandum, 4-5 isoenzim pada akar jagung, dan 9-12 isoenzim malat dehidrogenase ditemukan di berbagai organ gunung (akar, kotiledon, hipokotil dan lutut supracotyledonous), dan jumlah isoenzim bervariasi tergantung dari fase perkembangan tanaman.

Telah dicatat bahwa berat molekul isoenzim malat dehidrogenase kadang-kadang berbeda secara signifikan. Misalnya, daun kapas mengandung 7 isoenzim malat dehidrogenase, di mana 4 isoform adalah isoform dengan muatan listrik yang berbeda, tetapi berat molekulnya sama, sama dengan sekitar 60 ribu. Isozim kelima memiliki berat molekul sekitar 500 ribu dan merupakan oligomer dari setidaknya salah satu bentuk iso malat dehidrogenase dengan berat molekul 60 ribu Karena dalam studi ini berat molekul ditentukan kira-kira, dapat diasumsikan bahwa isoenzim ini terdiri dari 8 subunit isozim dengan berat molekul 60 ribu.

Resistensi dan kerentanan tanaman terhadap penyakit sering dikaitkan dengan regulasi sintesis isoenzim. Sebagai respons terhadap masuknya infeksi pada tanaman, intensitas metabolisme meningkat, terutama yang redoks. Oleh karena itu, aktivitas enzim OM dan jumlah isoenzimnya meningkat ketika tanaman rusak.

Peningkatan aktivitas dan peningkatan jumlah isoenzim peroksidase dan o-difenol oksidase diamati pada berbagai penyakit jagung, kacang-kacangan, tembakau, semanggi, kentang, rami, gandum dan tanaman lainnya. Gambar 22 secara skematis menunjukkan perubahan jumlah isoenzim peroksidase dan aktivitasnya pada infestasi tomat dengan penyakit busuk daun. Jika daun tanaman sehat mengandung empat isoenzim peroksidase, maka pada daun yang terkena jumlahnya meningkat menjadi sembilan, dan aktivitas semua enzim meningkat secara signifikan.

Ketika mempelajari perubahan komposisi isoenzim mitokondria polifenol oksidase peroksidase selama patogenesis virus spesies tembakau yang resisten dan tidak tahan terhadap virus mosaik tembakau, ditemukan bahwa infeksi virus menyebabkan perubahan kualitatif yang berbeda dalam komposisi isoenzimatik spesies tembakau dari resistensi yang berbeda. Pada spesies yang resisten, aktivitas sejumlah isozim meningkat ke tingkat yang lebih besar daripada pada spesies yang rentan. Jadi, tergantung pada kemampuan potensial tanaman untuk biosintesis zozim, kerentanan tanaman terhadap penyakit menular berubah.

Glutamat dehidrogenase

Esterase

Suharase

Peran biologis isoenzim dalam tanaman.

JIKA bersaksi tentang labilitas besar aparatus enzimatik tanaman, memungkinkan untuk melakukan proses pertukaran yang diperlukan selama berabad-abad. di dalam sel ketika kondisi lingkungan eksternal berubah, memberikan kekhasan pertukaran abad. untuk organ atau jaringan tumbuhan tertentu. Mempromosikan kemampuan beradaptasi tanaman terhadap perubahan kondisi di dalam. Rabu.

Kehadiran simultan dalam sel dari berbagai bentuk enzim yang sama, bersama dengan mekanisme pengaturan lainnya, berkontribusi pada koherensi proses metabolisme. dalam sel dan adaptasi cepat tanaman terhadap perubahan kondisi lingkungan.

Memang, kami mencatat bahwa isozim individu berbeda dalam suhu optima, pH optima, kaitannya dengan inhibitor, dan sifat lainnya. Oleh karena itu, jika, misalnya, kondisi suhu berubah tajam, yang menjadi tidak menguntungkan untuk manifestasi aktivitas katalitik beberapa isozim, maka aktivitasnya ditekan. Namun, proses enzimatik pada tanaman ini tidak berhenti sepenuhnya, karena isozim lain dari enzim yang sama mulai menunjukkan aktivitas katalitik, yang suhu ini menguntungkan. Jika, karena alasan tertentu, pH media reaksi berubah, maka aktivitas beberapa isozim juga melemah, tetapi alih-alih, isozim dengan pH optimum yang berbeda mulai menunjukkan aktivitas katalitik. Konsentrasi garam yang tinggi menekan aktivitas banyak enzim, yang merupakan salah satu alasan kemunduran pertumbuhan tanaman di tanah salin. Namun, bahkan pada konsentrasi garam yang tinggi dalam sel, proses enzimatik tidak sepenuhnya berhenti, karena isozim individu berbeda dalam sikapnya terhadap peningkatan konsentrasi garam: aktivitas beberapa isozim menurun, sementara yang lain meningkat ..

Resistensi dan kerentanan terhadap penyakit sering didasarkan pada regulasi sintesis IF.

Biosintesis isoenzim ditentukan oleh faktor genetik, dan setiap spesies tanaman dicirikan oleh satu set isoenzim yang spesifik untuk spesies tertentu, mis. kekhususan spesies komposisi isozim dimanifestasikan.

Organ yang berbeda dari tanaman yang sama berbeda dalam JIKA Studi tentang sifat isozim laktat dehidrogenase yang diisolasi dari berbagai jaringan hewan menunjukkan bahwa semua isofermeutae memiliki berat molekul yang kira-kira sama (sekitar 140 ribu) dalam kondisi, misalnya, di bawah tindakan pengobatan dengan urea 42M, masing-masing isoenzim berdisosiasi menjadi 4 subunit dengan berat molekul sekitar 35 ribu.Jadi, masing-masing dari lima isoenzim laktat dehidrogenase adalah tetramer. Telah ditetapkan bahwa semua isoenzim laktat dehidrogenase merupakan kombinasi yang mungkin dari hanya dua jenis subunit, yang secara konvensional ditunjuk oleh huruf A dan B. Kombinasi yang berbeda dari jenis subunit ini membentuk kelima isozim laktat dehidrogenase (Gbr. 18). Ini menunjukkan bahwa isozim laktat dehidrogenase memiliki struktur yang teratur, dan subunit individu dalam molekul protein enzim ini dihubungkan oleh ikatan hidrogen, yang dapat diputus di bawah aksi larutan urea pekat.

Timbul pertanyaan, bagaimana subunit individu dehidrogease laktat berbeda satu sama lain dan apa hubungan antara mobilitas elektroforesis yang berbeda dari masing-masing isoenzim? Jawaban yang cukup pasti sekarang telah diterima untuk pertanyaan ini. Ternyata subunit A dan B adalah ts asam amino. Subunit B mengandung lebih banyak asam amino asam kecil dibandingkan dengan subunit A. Dalam hal ini, semua isoenzim laktat dehidrogenase (LDH1 - LDH2) berbeda dalam jumlah asam amino ini, molekulnya memiliki nilai muatan listrik yang berbeda dan mobilitas elektroforesis yang berbeda. Isozim laktat dehidrogeaase juga berbeda dalam sejumlah sifat lainnya, khususnya konstanta Michaelis Km, dalam kaitannya dengan sejumlah inhibitor, dan stabilitas termal.

Tampilan