Bioorganik va biologik kimyo kafedrasi Fan biokimyo 2

Bioorganik va biologik kimyo kafedrasi • Fan: biokimyo 2 kurs Fermentlar tuzilishi, xususiyati va ta’sir etish mexanizmi • Lektor: M. U. Kulmanova

Kоrib chiqiladigan masalalar • • • Fermentlarning umumiy xususiyatlari, spetsifikligi. Fermentlar ta’sir mexanizmi tоgrisida tushuncha. Fermentlar tasnifi va nomenklaturasi, оlchov birliklari. Izofermentlar, multifermentlar, kofaktorlar va kofermentlar. Fermentlar faolligining ingibitorlari. Dori vositalar – ingibitorlar sifatida. • Fermentlar ta’sirining boshqarilishi. Fermentlar faolligini ontogenezda оzgarishi. Gоdaklarda fermentlar faolligining оziga xosligi. • Klinik enzimologiya: enzimopatologiya, enzimodiagnostika va enzimoterapiya. Fermentlarni biokimyoviy tekshiruvlarda reagentlar sifatida ishlatilishi.

ENZYMES are the specific fibers which are carrying out function of biological catalysts. • Ferments differ from аnorganic accelerators the specific properties: • 1. Rate of an enzyme catalysis much more above than аnorganic accelerators. • 2. Ferments possess high specificity. Distinguish following kinds of specificity of ferments: • Absolute specificity; • Relative specificity; • Stereochemical specificity. • 3. Ferments catalyze chemical reaction in soft conditions: at usual pressure, low temperature. • 4. Ferments are accelerators with adjustable activity. • 5. Rate of an enzymatic reaction in direct ratio to quantity of ferment.

Structura of ferments • Simple ferments (Pepsinum, an amylase, Trypsinum) • Complex ferments consist of 2 parts: an apoenzyme and a coenzyme • The apoenzyme is responsible for specificity of ferment. • The cofactor variates tertiary structure of protein, komplementar interaction of ferment with substrate and in enzymatic reactions (donor-acceptor) carries out function of substrate.

The nomenclature of ferments • • • The ferment name should include: - The substrate name - The coenzyme name - Phylum of catalyzed reaction L-laktat - NAD - an oxidoreductase

• • • THE NOMENCLATURE OF FERMENTS 1. Тravial or the working nomenclature 2. The regular nomenclature Code numbers of ferments: alcoholdegidrogenasa Alcohol-NAD-oksidoreduktaza 1. 1. 1. 2 Lactatdegidrogenaza Lactate-NAD-oksidoreduktaza 1. 1. 27. 3 Gliceraldegidrogenaza Gliceraldegid-3 -fosfate NADOKSIDOREDUKTAZA 1. 2. 1. 12 • Glutamatdegidrogenaza • Glutamat: NAD-oksidoreductaza 1. 4. 1. 3.

FERMENTLAR – bu biologik katalizatorlik funksiyani bajaruvchi yuqori spetsifik oqsillardir.

Fermentativ reaksiya tezligini oshirishning 2 yоli mavjud: • Muxit xaroratini oshirish (molekulalar xarakatini tezlashishi va natijada Ye. S xosil bоlishini ortishi). Xarorat 10°S kutarilganda reaksiya tezligi 2 marotaba ortadi. • Substratning energetik bayerini ferment ta’sirida pasayishi.

• Fermentlar anorganik katalizatorlardan quidagilar spetsifik xususiyatlari bilan farqlanadi: • 1. Fermentativ reaksiya tezligi оta yuqori (1 molekula ferment 1 daqiqada 1000 dan 36 million molekula substratni parchalay olishi mumkin). • 2. Fermentlar yuqori spetsifiklikga ega. • 3. Fermentativ reaksiyalar yumshoq sharoitda kechadi, ya’ni normal bosim, past haroratda (tahminan 37 o. S) va neytral muhitda. • 4. Fermentativ reaksiya boshqariladi. • 5. Fermentativ reaksiya tezligi ferment miqdoriga tоgri proporsional.

Fermentlarning quidagi spetsifik turlari tafovut etiladi: • absolyut spetsifiklik; • absolyut-gurux spetsifikligi (bir xil tipdagi tuziliga ega bоlgan substratlar); • nisbiy gruppa spetsifikligi (kimyoviy bog turiga nisbatan); • nisbiy substrat spetsifiklik; • steriokimyoviy spetsifiklik.

Fermentlarning spetsifik ta’siri 2 gipoteza yordamida tushuntiriladi: • Fisher gipotezasi - ferment va substrat bir-biriga kalit qulupga mos kelganidek mos kelishi kerak. • Koshland gipotezasi – majburiy mos kelishlik, ba’zan ferment оzining konformatsiyasini оzgartirish va substratiga mos kelishi mumkin.

Fermentlar tuzilishi • Oddiy fermentlar (pepsin, amilaza, tripsin) • Murakkab fermentlar (xolofermentlar) 2 qismdan tuzilgan. • Apoferment spetsifiklikga javob beradi. • Kofaktorlar oqsilning uchlamchi qurilishini оzgarishi va ferment-substrat komplementarlikni ta’minlaydi, xamda reaksiyalarda substrat (donorakseptor) sifatida ishlatilishi mumkin.

Kofaktorlar: • Metall ionlari (katalizda qatnashadi, boglovchi vazifa, uchlamchi qurilishni mustaxkamlaydi). • Vitaminli: tiaminli (TMF, TDF, TTF), flavinli (FAD, FMN), pantotenatli (Ko. A, defosfo-Ko. A, 1 -fosfopantotenat), nikotinamidli (NAD, NADF), piridoksinli (PALF, PAMF), flavinli (TGFK), kobamidli (metilkobalamin, dezoksimetilkobalamin), biotinli (karboksibiotin), lipoil (lipoamid), xinonli (ubixiron, plastoxinon) va karnitinli (karnitin). • Vitamin bоlmagan: nukleotidli (UDFGK), fosfomonosaxaridli (glyukozo-1, 6 -difosfat, 2, 3 difosfoglitserat), metalloporfirinli (gemlar, xlorofillar) va peptidli (glutation) bоlinadi.

Kofaktorlarning asosiy vazifasi: • Oqsilning uchlamchi qurilishini оzgarishi va ferment xamda substrat orasida komplementarlikni yaratish; • Reaksiyada yana bir substrat sifatida qatnashish (donor, akseptor sifatida qatnashish).

Lizotsimning faol markazidagi asosiy aminokislotalar

Mixaelis konstantasi (Km) • • • Ferment substrat bilan tоyingan paytda Voq. Vmax Ferment substrat bilan 50% tоyinganda Voq 1 G’ 2 Vmax Mixaelisa-Menten tenglamasi bоyicha: Vmax. G’ 2 q Vmax[S]G’Km Q [S], yoki Km Q [S] q 2 [S]; Km q [S]. Km – bu fermentning yarim tоyinishini va maksimal tezlikning yarmini ta’minlovchi substrat miqdori. • Km – fermentni substratga bоlgan moilligini kоrsatadi. • Km kоrsatgichi qanchalik kichik bоlsa, fermentni substratga bоlgan moilligi yuqori va substrat kam konsentratsiyada ishlatiladi • Km kоrsatkichi qanchalik yuqori bоlsa, fermentni substratga bоlgan moilligi past, va substrat yuqori konsentratsiyada olinadi.

• • FERMENTLAR NOMENKLATURASI 1. Trivial va ishchi nomenklatura 2. Sistematik nomenklatura Ferment sistemtik nomi quidagicha tuziladi: - substrat nomi - koferment nomi - katalizlovchi reaksiya turi L-laktat – NAD - oksidoreduktaza

Fermentlar shifri • Alkogoldegidrogenaza • Alkogol-NAD-oksidoreduktaza 1. 1 • Laktatdegidrogenaza Laktat-NADoksidoreduktaza 1. 1. 1. 27 • Glitseraldegidrogenaza • Glitseraldegid-3 -fosfat NAD-oksidoreduktaza 1. 2. 1. 12 • Glutamatdegidrogenaza • Glutamat NAD-oksidoreduktaza 1. 4. 1. 3.

Fermentlar оlchov birligi • 1. Halqaro birlik. • 1 mikromol substrantni 1 daqiqada katalizlaydigan ferment miqdori. • 2. Solishtirma faollik: • 1 mikromol substrantni 1 daqiqada katalizlaydigan ferment massasi (mgr), mkmol. G’(min mg oqsil). • 3. Katal (Kat). 1 mol substratni 1 soniyada katalizlovchi ferment miqdori (mol. G’soniya).

Izofermentlar • Bir xil funksiyani bajaruvchi, ammo fizikkimyoviy hususiyatlari bilan farqlanuvchi fermentlar izofermentlar deyiladi. Ular joylashishi bilan xam farqlanadi. • Masalan: • LDG – 5 izoforma • KFK – 3 izoforma

• Kreatinfosfotransferaza, yoki kreatinfosfokinaza (KFK) 3 izofermenti - KFK 1 –nerv tuqimasi, KFK 2 - yurak, KFK 3 – v mushak. Agar mushak va nerv tuqimasi shikasti bоlmasa, KFK oshishi infarkt miokardlarda sodir bоladi. • • LDG 1 yurak va eritrotsitlarga; LDG 2 – buyrak; LDG 3 – оpkada; LDG 4 – jigarga, LDG 5 – jigar va skelet mushakga xos. • LDG fermentini qaysi fraksii oshisiga qarab kaysi a’zoda shikastlanganligini bilish mumkin.

Fermentativ reaksiya tezligini susaytiruvchi omillar ingibitorlar deb nomladi • quidagi 2 turdagi ingibirlanish tafovutlanadi: • 1. qaytar ingibirlanish • E+J ↔ EJ • 2. qaytmas ingibirlanish • E+J → EJ

Qaytmas ingibirlanishga misollar • metallar tutuvchi fermentlar ingibitorlari - HCN, KCN, CO, Na. N 3, ular biologik oksidlanish fermentlari tarkibiga kiruvchi Fe va Su valentligini uzgartiradi, elektronlarni O 2 utkazilishini tuxtatadi. • fermentlarning faol markazidagi SH-gruxlar bilan boglanadi - monoyodatsetat, simob birikmalari va margumush. • fermentlarning faol markazidagi OH-gruppo’ serina v aktivnom sentre - fosfororganicheskiye soyedineniya - BOV. 35

Ferment atsetilxolinesteraza

Diizopropilftorfosfatni atsetilxolinesterazaga ta’siri (qaytmas ingibirlanish)

Prostaglandinsintetaza fermentini aspirin bilan qaytmas ingibirlanishi

qaytar ingibirlanish turlari: • • • raqobatli raqobatsiz raqobat qilmaydigan substrat allosterik

Raqobatli ingibirlanish

Raqobatsiz ingibirlanish

Rakobat kilmidigan ingibirlanish E + S ↔ ES → E + P; ES + I → ESI

Allosterik ingibirlanish

• Oqsil tabiatli ingibitorlar bilan boshqarilish: • R 2 C 2+ 2 s. AMF q. R 2 s. AMF 2 +2 S • Fosforillanish-defosforillanish yоli bilan boshqarilish: • Lipaza + ATF → Lipaza. ORO 3 N 2 + ADF • Adenilatsiklaza tizimi • qisman proteoliz yоli bilan boshqarilish.

Fermentlar faolligi quidagicha modifikatsiyalarga uchrashi mumkin: • Nofaol оtmishdoshni faollanishi. • Spetsifik guruhlarni ferment molekulasiga kiritilishi. • Nofaol ferment-oqsil kompleksini dissotsiatsiyasi.

Lipaza faolligini fosforillanish yоli bilan boshqarilish

Adenilatsiklaza tizimi. Nofaol ferment-oqsil kompleksini dissotsiatsiyasi

Retseptor bilan boglanish mexanizmi

qisman proteoliz yоli bilan boshqarilish • Oshqozon osti bezida sintezlangan tripsinogen ichakda tripsinga aylanadi: • enteropeptidaza tripsinogen →tripsin Q Val(Acn) -Lys • Peptid boglarini uzilishi va ingibitorni olib tashlanishi oqsil molekulasi konformatsiyasini оzgartiradi va faol markaz shakllanadi.

Fermentlar faolligini boshqarilishi • Fermentlar faolligi 3 darajada boshqariladi: • 1. Xujayra ichi omillari - substrat, metabolit (aktivator, ingibitor), r. N, harorat, regulyator fermentlar bilan avtomatik boshqariladi.

• 2. Gormonal boshqarilish: • Oqsil tabiatli va adrenalin –adenilatsiklaza orqali xujayra ichi fermentlari faolligini boshqaradi. Steroid gormonlar va tiroksin fermentlar sintezini jadallashtiradi. • 3. Nerv boshqarilish – оz ta’sirini gormonlar vositasida boshqaradi.

Tоqima va a’zolarning ferment tarkibi, organospetsifik fermentlar • Har bir tоqima va a’zo ma’lum bir оziga xos funksiyalarni bajaradi. Bu undagi fermentlar tarkibi bilan bogliq. • Organospetsifik fermentlar – bu faqatgina ma’lum bir tоqimaga xos bоlgan fermentlardir. Masalan: gistidaza, urokaninaza jigarga xos; glitsinamidinotransferaza buyrakka xos; KFK ning yurak fraksiyasi, LDG 1 kardiomiotsitlarga xos; KFK ning miya fraksiyasi miya tоqimasiga xos va boshqalar.

Ontogenezda fermentlar faolligini оzgarishi • Turli xil a’zo va tоqimalarning оsishi, rivojlanishi va differensirovkasida fermentlar tarkibi оzgarib boradi. Masalan: gоdak bolalar oshqozonida ferment renin, ichagida esa laktaza kоp, kattalarda esa – pepsin va amilaza.

KLINIK ENZIMOLOGIYA BOLIMLARI: • Enzimopatologiya – turli xil kasalliklarda ferment tarkibini оrganish. • Enzimodiagnostika – turli xil patologik xolatlarda biologik suyuqliklarda fermentlar faolligini оrganib tashhis qоyish. • Fermentoterapiya – turli xil kasalliklarda fermentlarni ishlatilishi (fermentlar, kofermentlar, antiferment moddalar).

Kasalliklarda fermentlar faolligining оzgarishi quyidagi omillarga bogliq bоladi: • Fermentativ jarayon ayrim zvenolarining konstitutsional pasayishi (irsiy enzimopatiyalar) natijasida fermentlar sintezining yоqolishi. • Fermentlar biosintezini pasaytiruvchi toksik omillar. • Alimentar omillar (vitamin, oqsil, mikroelementlarning yetishmasligi, ovqat ratsionida оzgarishlar). • Fermentativ jarayonlarning xujayra ichidagi sodir bоlishining buzilishi.

• • Etiologik omil ferment sistemalari ishining buzilishi Metabolik yоllarning bloklanishi Kasallikning rivojlanishi

Lizosomal kasalliklar • lizosomal fermentlarning yetishmasligi yoki kam sintezlanishi natijasida vujudga keladi: • glikogenoz 1. 4 -glyukozidaza fermentining yetishmasligi natijasida, • Farbi kasalligi - alfa-galaktozidaza fermentining yоqligidan va boshqalar).

Enzimodiagnostika • • Giperfermentemiya (gen ekspressiyasi, sitoliz) Gipofermentemiya (gen ingibitsiyasi) Disfermentemiya Xozirgi vaqtda fermentativ analiz avtomatlashtirilgan va maxsus apparatlarda оtkaziladi. Bunday apparatlarga «Texnikon» , «Lab-sistema» va boshqalar kirib ish kuni davomida 200 gacha tekshiruvlarni оtkazish mumkin.

Misollar • оtkir gepatitlar As. AT i Al. ATlarnin faolligi oshishi bilan xarakterlanadi. • mexanik (obturatsion) sariqlik uchun ishqoriy fosfataza, aminotransferazalar faolligining oshishi xosdir. • yurak infarkt miokardi uchun LDG 1, As. AT, izotsitrat. DG, 1, 6 -fruktozo-difosfataldolaza va kreatinkinazaning MV fraksiyasi faolligining oshishi xarakterlidir. • adenaza fermentining faolligi trombotsitlarda aniqlanadi. Ushbu ferment soglom odamlar trombotsitida bоlmaydi va faqat leykozdagina paydo bоladi.

Enzimoterapiya - fermentlardan kasalliklarni davolashda foydalanish • Oshqozon-ichak yоlida tegishli bezlardan fermentlar kam ishlab chiqarilganda (pepsin, pankreatin, festal, panzinorm, kreon). • Turli yiringli-yalliglanish jarayonlarini davolashda: tripsin, ximotripsin va boshqalar. • qon va boshqa suyuqliklarda ferment yetishmaganligida ferment preparatlari yuboriladi. • Tomirlardagi tromblarni eritish uchun (insult, IBS, infarkt miokardda) proteolitik fermentlardan foydalaniladi: fibrinolizin, brinaza, brinolaza (aktinomitsetlardan), streptokinaza va urokinaza.

• Zararli оsimtalarni kompleks davolashda. Masalan, asparaginaza limfoblast leykozlarni davolashda qоllaniladi (bu xujayralar asparaginning yetishmasligiga sezgirdirlar, chunki asparaginsintetaza fermentini saqlamaydilar). Poliaminooksidaza eksperimental оsmalarni davolashda qоllaniladi (ular poliaminlarni oksidlovchi ferment saqlamaydilar, shu sababdan tоplanishi vujudga keladi). • Ferment ingibitorlari оtkir pankreatit, artrit, allergik kasalliklarni davolashda qоllaniladi. Xolinesteraza, karboangidraza, monoaminooksidaza va proteolitik fermentlar ingibitorlaridan

Enzimoterapiya Preparat Xususiyati kullanilishi Pepsin Oshkozonning proteolitik fermenti Tripsin Oshkozon osti a) yiringli yaralar bezining b) yukori nafas proteolitik yullarining fermenti yalliglanish kasalliklari Kullashdan maksad gipoatsid gastritlar urindosh terapiya Nekrozga uchragan tukimalarni va kon laxtalarini parchalash 70

Enzimoterapiya Preparat Xususiyati kullanilishi Trasilol Proteolitik fermentlar ingibitori Pankreatitlar Fibrinolizin Fibrinni Tomirlar parchalovchi trombozi proteinaza Kullashdan maksad Oshkozon osti bezi xujayralarini ajratish yullarida faollangan tripsin ta’siridan ximoyalash Xosil bulgan tromblarni yemirish 71

Enzimoterapiya Preparat Xususiyati kullash Iprazid Katexolaminlarni Depressiv inaktivatsiya kiluvchi xolatlar monoaminooksi-daza (MAO) ingibitori Gialuronidaza (lidaza) Penitsillin, sikloserin Kullashdan maksad Katexolaminlarni miyada tuplanishi, kuzgalish jarayonlarini jadallashishi Gialuron kislotani Operatsiya va Ortikcha biriktiruvchi parchalovchi ferment kuishda xosil tukimani yemirish bulgan chandiklarni, spaykalarni yukotish Bakteriyalar xujayra Turli xil Bakteriostatik va membranasi tarkibiy bakterial bakteriotsid ta’siri kismlarini infeksiyalar sintezlovchi ferment 72 ingibitori

IMMOBILLANGAN FERMENTLAR – kattik tashuvchi yoki polimer kapsula ichiga kiritilgan fermentlar. Immobillangan fermentlar xususiyatlari: Reaksion muxitdan tez ajraladi, ularni kup marotaba ishlatish mumkin, maxsulot boshka fermentlar bilan ifloslanmagan Fermentativ jarayonni betuxtov olib borish mumkin Fermentlarning turgunligi ortadi, fermentlar faolligi susayadi 73

Fermentlarni analitik maksadlarda kullash Glyukozooksidaza Qonda glyukoza mikdorini aniklash Xolesteroloksidaza Qonda xolesterin mikdorini aniklash Lipaza Qonda uchatsilglitserinlar mikdorini aniklash Ureaza Qonda siydikchil mikdorini aniklash 74