Warburg menemukan bahwa ragi aldolase dari berbagai jaringan hewan berbeda dalam sejumlah sifat. Pepsin, trypsin, dan chymotrypsin juga berbeda dalam kelarutan, pH, dan suhu optimum.
Pada akhir tahun lima puluhan, ahli biokimia Wieland dan Pfleiderer, serta peneliti lain, mengisolasi sediaan kristal murni enzim dari jaringan hewan. dehidrogenase laktat dan melakukan elektroforesis pada mereka. Sebagai hasil elektroforesis, enzim biasanya dibagi menjadi 5 faksi, memiliki mobilitas elektroforesis yang berbeda. Semua fraksi ini memiliki aktivitas laktat dehidrogenase. Dengan demikian, diketahui bahwa enzim laktat dehidrogenase terdapat di jaringan dalam beberapa bentuk. Bentuk-bentuk ini, sesuai dengan mobilitas elektroforesisnya, disebut LDH1, LDH2, LDH3. LDH4, LDH5. (LDH adalah singkatan dari laktat dehidrogenase), dengan angka 1 menunjukkan komponen dengan mobilitas elektroforesis tertinggi.
Studi tentang enzim laktat dehidrogenase yang diisolasi dari berbagai organ hewan telah menunjukkan bahwa enzim tersebut berbeda dalam sifat elektroforesis dan kromatografi, serta dalam komposisi kimia, stabilitas termal, sensitivitas terhadap aksi inhibitor, K m dan sifat lainnya. Ketika menganalisis laktat dehidrogenase spesies hewan yang berbeda, perbedaan antarspesies yang sangat besar terungkap, namun, dalam spesies tertentu, distribusi isoenzim sangat konstan.
Laktat dehidrogenase adalah enzim pertama yang masing-masing komponennya dipelajari secara rinci. Beberapa saat kemudian, data diperoleh tentang berbagai bentuk dan heterogenitas molekuler dari sejumlah fermeat lainnya, dan pada tahun 1959 diusulkan untuk menyebut bentuk tersebut isoenzim atau isoenzim. Komisi Enzim dari Persatuan Biokimia Internasional secara resmi merekomendasikan istilah ini untuk merujuk pada berbagai bentuk enzim dari spesies biologis yang sama.
Jadi, isoenzim - ini adalah sekelompok enzim dari sumber yang sama, memiliki jenis substrat yang sama, spesifisitas, mengkatalisis reaksi kimia yang sama, tetapi berbeda dalam beberapa sifat fisikokimia.
Kehadiran berbagai bentuk enzim, atau isoenzim, telah diketahui oleh lebih dari Untuk100 enzim, diisolasi dari berbagai spesies hewan, tumbuhan dan mikroorganisme. Isoenzim tidak selalu terdiri dari dua subunit atau lebih. Dalam sejumlah enzim, isofermata individu adalah protein dengan struktur kimia berbeda yang memiliki aktivitas katalitik yang sama, tetapi hanya terdiri dari satu subunit.
Kriteria utama tata nama isoenzim saat ini adalah mobilitas elektroforesisnya. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa, dibandingkan dengan metode karakterisasi enzim lainnya, elektroforesis memberikan resolusi tertinggi.
Sampai saat ini, sebagai hasil studi tentang isoenzim tumbuhan, telah diketahui bahwa banyak enzim terdapat pada tumbuhan dalam berbagai bentuk. Mari kita lihat beberapa enzim ini.
Malat dehidrogenase (1.1.1.37) memiliki komposisi isoenzim 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 pada biji berbagai varietas gandum, 4-5 pada akar jagung, dan 9-12 isoenzim malat dehidrogenase ditemukan di berbagai organ (akar, kotiledon, subkotil, dan epikotil). dan jumlah isoenzim bervariasi tergantung fase perkembangan tanaman.
Tercatat bahwa berat molekul isoenzim malat dehidrogenase terkadang bervariasi secara signifikan. Misalnya daun kapas mengandung 7 isoenzim malat dehidrogenase, dimana 4 isoenzim tersebut merupakan isoform yang mempunyai muatan listrik berbeda, tetapi berat molekulnya sama, kira-kira 60 ribu. Isoenzim kelima memiliki berat molekul sekitar 500 ribu dan merupakan oligomer dari paling sedikit salah satu bentuk isoenzim malat dehidrogenase dengan berat molekul 60 ribu. Karena dalam penelitian ini berat molekul ditentukan kira-kira, maka dapat diasumsikan bahwa isoenzim ini terdiri dari 8 subunit isoenzim dengan berat molekul 60. ribu.
Ketahanan dan kerentanan tanaman terhadap penyakit sering dikaitkan dengan regulasi sintesis isoenzim. Sebagai respon terhadap masuknya infeksi pada tanaman, intensitas metabolisme bahan kimia, terutama bahan redoks, meningkat. Oleh karena itu, aktivitas enzim OM dan jumlah isoenzimnya meningkat ketika tanaman mengalami kerusakan.
Peningkatan aktivitas dan peningkatan jumlah isoenzim peroksidase dan o-difenoloksidase 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 ketika tomat terkena penyakit busuk daun. Jika daun tanaman sehat mengandung empat isoenzim peroksidase, maka pada daun yang terserang jumlahnya meningkat menjadi sembilan, dan aktivitas semua isoenzim meningkat secara signifikan.
Ketika mempelajari perubahan komposisi isoenzim peroksidase mitokondria dan polifenoloksidase selama patogenesis virus spesies tembakau yang resisten dan tidak resisten terhadap virus mosaik tembakau, ditemukan bahwa infeksi virus menyebabkan perubahan yang berbeda secara kualitatif pada komposisi isoenzim jenis tembakau yang berbeda resistensi. Pada spesies yang resisten, aktivitas sejumlah isoenzim meningkat lebih besar dibandingkan pada spesies yang rentan. Oleh karena itu, bergantung pada potensi kemampuan tanaman untuk melakukan biosintesis enzim, kerentanan tanaman terhadap penyakit menular akan berubah.
Glutamat dehidrogenase
esterase
Saharaza
Peran biologis isoenzim pada tumbuhan.
IF menunjukkan sangat labilitas alat enzimatik tanaman, sehingga memungkinkan dilakukannya proses metabolisme yang diperlukan. dalam sel ketika kondisi lingkungan berubah, memastikan kekhususan pertukaran bahan kimia. untuk organ atau jaringan tanaman tertentu. Meningkatkan kemampuan adaptasi tanaman terhadap perubahan kondisi dalam ruangan. lingkungan.
Kehadiran berbagai bentuk enzim yang sama secara simultan dalam sel, bersama dengan mekanisme pengaturan lainnya, berkontribusi pada konsistensi proses metabolisme. dalam sel dan adaptasi tanaman yang cepat terhadap perubahan kondisi lingkungan.
Faktanya, kami mencatat bahwa masing-masing isozermen berbeda dalam suhu optima, pH optima, hubungannya dengan inhibitor, dan sifat lainnya. Oleh karena itu, jika, misalnya, kondisi suhu berubah tajam dan menjadi tidak menguntungkan bagi manifestasi aktivitas katalitik beberapa isoenzim, maka aktivitasnya akan terhambat. Namun, proses fermeatatif pada tanaman ini tidak berhenti sepenuhnya, karena isoenzim lain dari enzim yang sama, yang suhunya sesuai, mulai menunjukkan aktivitas katalitik. Jika, karena alasan tertentu, pH media reaksi berubah, maka aktivitas beberapa isoenzim juga melemah, tetapi isoenzim yang memiliki pH optimum berbeda mulai menunjukkan aktivitas katalitik. Konsentrasi garam yang tinggi menghambat aktivitas banyak enzim, yang merupakan salah satu penyebab memburuknya pertumbuhan tanaman di tanah salin. Namun, bahkan pada konsentrasi garam yang tinggi dalam sel, proses enzimatik tidak berhenti sepenuhnya, karena masing-masing isoenzim merespons secara berbeda terhadap peningkatan konsentrasi garam: aktivitas beberapa isoenzim menurun, sementara yang lain meningkat.
Resistensi dan kerentanan terhadap penyakit seringkali didasarkan pada regulasi sintesis IF.
Biosintesis isoenzim ditentukan oleh faktor genetik dan setiap spesies tumbuhan dicirikan oleh sekumpulan isoenzim yang spesifik untuk spesies tersebut, yaitu. kekhususan spesies dalam komposisi isoenzim diwujudkan.
Organ yang berbeda dari tumbuhan yang sama berbeda dalam IF. Studi tentang sifat isoenzim laktat dehidrogenase yang diisolasi dari berbagai jaringan hewan menunjukkan bahwa semua isoenzim memiliki berat molekul yang kira-kira sama (sekitar 140 ribu) dalam kondisi, misalnya, di bawah pengaruh pengobatan. dengan 42 M urea, 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 kemungkinan kombinasi hanya dua jenis subunit, yang biasanya ditandai dengan huruf A dan B. Kombinasi berbeda dari jenis subunit ini membentuk kelima isoenzim laktat dehidrogenase (Gbr. 18). Hal ini menunjukkan bahwa isoenzim laktat dehidrogenase memiliki struktur yang teratur, dan masing-masing subunit dalam molekul protein enzim ini dihubungkan oleh ikatan hidrogen, yang dapat diputus di bawah pengaruh larutan urea pekat.
Timbul pertanyaan: bagaimana subunit individu laktat dehidrogenase berbeda satu sama lain dan apa yang terkait dengan perbedaan mobilitas elektroforesis masing-masing isoenzim? Jawaban yang cukup pasti kini telah diterima untuk pertanyaan ini. Ternyata subunit A dan B merupakan asam amino t-c. Subunit B mengandung lebih banyak asam amino kecil yang bersifat asam 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 elektroforesis yang berbeda. mobilitas. Isoenzim laktat dehidrogenase juga berbeda dalam sejumlah sifat lain, khususnya konstanta Michaelis Km, hubungannya dengan sejumlah inhibitor, dan stabilitas termal.
Jutaan reaksi kimia terjadi di dalam sel organisme hidup mana pun. Masing-masing dari mereka sangat penting, sehingga penting untuk menjaga kecepatan proses biologis pada tingkat yang tinggi. Hampir setiap reaksi dikatalisis oleh enzimnya sendiri. Apa itu enzim? Apa peran mereka dalam sel?
Enzim. Definisi
Istilah "enzim" berasal dari bahasa Latin fermentum - ragi. Mereka juga bisa disebut enzim dari bahasa Yunani en zyme - "dalam ragi".
Enzim adalah zat yang aktif secara biologis, sehingga reaksi apa pun yang terjadi di dalam sel tidak dapat terjadi tanpa partisipasinya. Zat-zat ini bertindak sebagai katalis. Oleh karena itu, enzim apa pun memiliki dua sifat utama:
1) Enzim mempercepat reaksi biokimia, tetapi tidak dikonsumsi.
2) Nilai konstanta kesetimbangan tidak berubah, tetapi hanya mempercepat tercapainya nilai tersebut.
Enzim mempercepat reaksi biokimia seribu, dan dalam beberapa kasus jutaan kali lipat. Ini berarti bahwa dengan tidak adanya alat enzimatik, semua proses intraseluler akan berhenti, dan sel itu sendiri akan mati. Oleh karena itu, peran enzim sebagai zat aktif biologis sangat besar.
Keragaman enzim memungkinkan pengaturan metabolisme sel yang serbaguna. Banyak enzim dari kelas yang berbeda mengambil bagian dalam setiap tahap reaksi. Katalis biologis sangat selektif karena konformasi spesifik molekulnya. Karena enzim pada umumnya bersifat protein, maka enzim berada dalam struktur tersier atau kuaterner. Hal ini sekali lagi dijelaskan oleh kekhususan molekul.
Fungsi enzim dalam sel
Tugas utama enzim adalah mempercepat reaksi yang bersangkutan. Setiap rangkaian proses, mulai dari penguraian hidrogen peroksida hingga glikolisis, memerlukan adanya katalis biologis.
Pengoperasian enzim yang benar dicapai dengan spesifisitas tinggi terhadap substrat tertentu. Artinya, katalis hanya dapat mempercepat reaksi tertentu dan tidak dapat mempercepat reaksi lain, bahkan reaksi yang sangat mirip sekalipun. Menurut tingkat spesifisitasnya, kelompok enzim berikut dibedakan:
1) Enzim dengan spesifisitas absolut, ketika hanya satu reaksi yang dikatalisis. Misalnya, kolagenase memecah kolagen, dan maltase memecah maltosa.
2) Enzim dengan spesifisitas relatif. Ini termasuk zat yang dapat mengkatalisis golongan reaksi tertentu, misalnya pembelahan hidrolitik.
Pekerjaan biokatalis dimulai dari saat pusat aktifnya menempel pada substrat. Dalam hal ini, mereka berbicara tentang interaksi yang saling melengkapi seperti gembok dan kunci. Di sini yang kami maksud adalah kebetulan lengkap bentuk pusat aktif dengan substrat, yang memungkinkan percepatan reaksi.
Tahap selanjutnya adalah reaksi itu sendiri. Kecepatannya meningkat karena aksi kompleks enzimatik. Pada akhirnya, kita mendapatkan enzim yang diasosiasikan dengan produk reaksi.
Tahap terakhir adalah pelepasan produk reaksi dari enzim, setelah itu pusat aktif kembali menjadi bebas untuk pekerjaan berikutnya.
Secara skematis, kerja enzim pada setiap tahapan dapat dituliskan sebagai berikut:
1) S + E ——> SE
2) SE ——> SP
3) SP ——> S + P, dimana S adalah substrat, E adalah enzim, dan P adalah produknya.
Klasifikasi enzim
Sejumlah besar enzim dapat ditemukan di dalam tubuh manusia. Semua pengetahuan tentang fungsi dan operasinya telah disistematisasikan, dan sebagai hasilnya, satu klasifikasi muncul, sehingga Anda dapat dengan mudah menentukan tujuan katalis tertentu. 6 kelas utama enzim disajikan di sini, serta contoh beberapa subkelompoknya.
- Oksidoreduktase.
Enzim kelas ini mengkatalisis reaksi redoks. Sebanyak 17 subkelompok dibedakan. Oksidoreduktase biasanya memiliki bagian non-protein, diwakili oleh vitamin atau heme.
Di antara oksidoreduktase, subkelompok berikut sering ditemukan:
a) Dehidrogenase. Biokimia enzim dehidrogenase melibatkan penghilangan atom hidrogen dan pemindahannya ke substrat lain. Subkelompok ini paling sering ditemukan pada reaksi respirasi dan fotosintesis. Dehidrogenase tentu mengandung koenzim berupa NAD/NADP atau flavoprotein FAD/FMN. Ion logam sering ditemukan. Contohnya termasuk enzim seperti sitokrom reduktase, piruvat dehidrogenase, isositrat dehidrogenase, serta banyak enzim hati (laktat dehidrogenase, glutamat dehidrogenase, dll.).
b) Oksidase. Sejumlah enzim mengkatalisis penambahan oksigen ke hidrogen, sehingga produk reaksinya dapat berupa air atau hidrogen peroksida (H 2 0, H 2 0 2). Contoh enzim: sitokrom oksidase, tirosinase.
c) Peroksidase dan katalase merupakan enzim yang mengkatalisis penguraian H 2 O 2 menjadi oksigen dan air.
d) Oksigenase. Biokatalis ini mempercepat penambahan oksigen ke substrat. Dopamin hidroksilase adalah salah satu contoh enzim tersebut.
2. Transferase.
Tugas enzim golongan ini adalah mentransfer radikal dari zat donor ke zat penerima.
a) Metiltransferase. DNA metiltransferase merupakan enzim utama yang mengontrol proses replikasi nukleotida dan berperan besar dalam mengatur fungsi asam nukleat.
b) Asiltransferase. Enzim dari subkelompok ini mengangkut gugus asil dari satu molekul ke molekul lainnya. Contoh asiltransferase: lesitin kolesterol asiltransferase (mentransfer gugus fungsi dari asam lemak ke kolesterol), lisofosfatidilkolin asiltransferase (mentransfer gugus asil ke lisofosfatidilkolin).
c) Aminotransferase adalah enzim yang terlibat dalam konversi asam amino. Contoh enzim: alanine aminotransferase, yang mengkatalisis sintesis alanin dari piruvat dan glutamat melalui transfer gugus amino.
d) Fosfotransferase. Enzim dari subkelompok ini mengkatalisis penambahan gugus fosfat. Nama lain untuk fosfotransferase, kinase, jauh lebih umum. Contohnya termasuk enzim seperti heksokinase dan aspartat kinase, yang masing-masing menambahkan residu fosfor ke heksosa (paling sering glukosa) dan asam aspartat.
3. Hidrolase - golongan enzim yang mengkatalisis pemutusan ikatan dalam suatu molekul, diikuti dengan penambahan air. Zat yang termasuk dalam golongan ini merupakan enzim pencernaan utama.
a) Esterase - memutus ikatan eter. Contohnya adalah lipase, yang memecah lemak.
b) Glikosidase. Biokimia enzim seri ini terdiri dari penghancuran ikatan glikosidik polimer (polisakarida dan oligosakarida). Contoh: amilase, sukrase, maltase.
c) Peptidase adalah enzim yang mengkatalisis pemecahan protein menjadi asam amino. Peptidase termasuk enzim seperti pepsin, trypsin, chymotrypsin, dan karboksipeptidase.
d) Amidase - memutus ikatan Amida. Contoh: arginase, urease, glutaminase, dll. Enzim tengahase banyak ditemukan di dalamnya
4. Liase adalah enzim yang fungsinya mirip dengan hidrolase, namun pemutusan ikatan dalam molekul tidak memerlukan air. Enzim golongan ini selalu mengandung bagian non protein, misalnya berupa vitamin B1 atau B6.
a) Dekarboksilase. Enzim ini bekerja pada ikatan C-C. Contohnya termasuk dekarboksilase glutamat atau dekarboksilase piruvat.
b) Hidratase dan dehidratase merupakan enzim yang mengkatalisis reaksi pemutusan ikatan C-O.
c) Amidine lyases - menghancurkan ikatan C-N. Contoh: arginin suksinat lyase.
d) P-O liase. Enzim semacam itu, pada umumnya, memecah gugus fosfat dari zat substrat. Contoh: adenilat siklase.
Biokimia enzim didasarkan pada strukturnya
Kemampuan setiap enzim ditentukan oleh struktur uniknya masing-masing. Enzim apa pun pertama-tama adalah protein, dan struktur serta derajat pelipatannya memainkan peran yang menentukan dalam menentukan fungsinya.
Setiap biokatalis dicirikan oleh adanya pusat aktif, yang kemudian dibagi menjadi beberapa area fungsional independen:
1) Pusat katalitik adalah wilayah khusus protein tempat enzim menempel pada substrat. Tergantung pada konformasi molekul protein, pusat katalitik dapat mengambil berbagai bentuk, yang harus sesuai dengan substrat seperti gembok cocok dengan kunci. Struktur kompleks ini menjelaskan apa yang ada dalam keadaan tersier atau kuaterner.
2) Pusat adsorpsi - bertindak sebagai “pemegang”. Di sini, pertama-tama, terjadi hubungan antara molekul enzim dan molekul substrat. Namun ikatan yang dibentuk oleh pusat adsorpsi sangat lemah, yang berarti reaksi katalitik pada tahap ini bersifat reversibel.
3) Pusat alosterik dapat terletak baik di pusat aktif maupun di seluruh permukaan enzim secara keseluruhan. Fungsinya adalah mengatur fungsi enzim. Regulasi terjadi dengan bantuan molekul inhibitor dan molekul aktivator.
Protein aktivator, dengan mengikat molekul enzim, mempercepat kerjanya. Inhibitor, sebaliknya, menghambat aktivitas katalitik, dan hal ini dapat terjadi melalui dua cara: molekul berikatan dengan situs alosterik di wilayah situs aktif enzim (penghambatan kompetitif), atau menempel pada wilayah lain dari enzim. protein (penghambatan non-kompetitif). dianggap lebih efektif. Bagaimanapun, ini menutup tempat pengikatan substrat ke enzim, dan proses ini hanya mungkin terjadi jika bentuk molekul inhibitor dan pusat aktif hampir sepenuhnya kebetulan.
Suatu enzim seringkali tidak hanya terdiri dari asam amino, tetapi juga zat organik dan anorganik lainnya. Dengan demikian, apoenzim adalah bagian protein, koenzim adalah bagian organik, dan kofaktor adalah bagian anorganik. Koenzim dapat diwakili oleh karbohidrat, lemak, asam nukleat, dan vitamin. Pada gilirannya, kofaktor paling sering adalah ion logam pembantu. Aktivitas enzim ditentukan oleh strukturnya: zat tambahan yang termasuk dalam komposisi mengubah sifat katalitik. Berbagai jenis enzim merupakan hasil kombinasi semua faktor yang tercantum dalam pembentukan kompleks.
Regulasi enzim
Enzim sebagai zat aktif biologis tidak selalu dibutuhkan oleh tubuh. Biokimia enzim sedemikian rupa sehingga, jika dikatalisis secara berlebihan, dapat membahayakan sel hidup. Untuk mencegah efek berbahaya enzim pada tubuh, perlu diatur kerjanya.
Karena enzim pada dasarnya adalah protein, mereka mudah dihancurkan pada suhu tinggi. Proses denaturasi bersifat reversibel, namun dapat mempengaruhi kinerja suatu zat secara signifikan.
pH juga memainkan peran besar dalam regulasi. Aktivitas enzim tertinggi biasanya diamati pada nilai pH netral (7,0-7,2). Ada juga enzim yang hanya bekerja pada lingkungan asam atau hanya pada lingkungan basa. Dengan demikian, pH rendah dipertahankan dalam lisosom seluler, di mana aktivitas enzim hidrolitik maksimum. Jika mereka secara tidak sengaja memasuki sitoplasma yang lingkungannya sudah mendekati netral, aktivitasnya akan menurun. Perlindungan terhadap “makan sendiri” ini didasarkan pada kekhasan kerja hidrolase.
Perlu disebutkan pentingnya koenzim dan kofaktor dalam komposisi enzim. Kehadiran vitamin atau ion logam secara signifikan mempengaruhi fungsi beberapa enzim tertentu.
Tata nama enzim
Semua enzim dalam tubuh biasanya diberi nama tergantung pada kelasnya, serta pada substrat yang bereaksi. Terkadang bukan hanya satu, tetapi dua media yang digunakan dalam namanya.
Contoh nama beberapa enzim:
- Enzim hati: laktat dehidrogenase, glutamat dehidrogenase.
- Nama sistematis lengkap enzim: laktat-NAD+-oksidoreduktase.
Nama-nama sepele yang tidak mematuhi aturan tata nama juga dipertahankan. Contohnya adalah enzim pencernaan: trypsin, chymotrypsin, pepsin.
Proses sintesis enzim
Fungsi enzim ditentukan pada tingkat genetik. Karena molekul pada umumnya adalah protein, sintesisnya persis mengulangi proses transkripsi dan translasi.
Sintesis enzim terjadi sesuai dengan skema berikut. Pertama, informasi tentang enzim yang diinginkan dibaca dari DNA, sehingga terjadi pembentukan mRNA. Messenger RNA mengkodekan semua asam amino yang membentuk enzim. Regulasi enzim juga dapat terjadi pada tingkat DNA: jika produk reaksi yang dikatalisis mencukupi, transkripsi gen terhenti dan sebaliknya, jika produk diperlukan, proses transkripsi diaktifkan.
Setelah mRNA memasuki sitoplasma sel, tahap selanjutnya dimulai - translasi. Pada ribosom retikulum endoplasma, rantai primer disintesis, terdiri dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Namun, molekul protein dalam struktur primer belum dapat menjalankan fungsi enzimatiknya.
Aktivitas enzim bergantung pada struktur protein. Pada EPS yang sama, terjadi puntiran protein, akibatnya struktur sekunder dan tersier pertama terbentuk. Sintesis beberapa enzim sudah berhenti pada tahap ini, namun untuk mengaktifkan aktivitas katalitik seringkali perlu menambahkan koenzim dan kofaktor.
Di area tertentu retikulum endoplasma, komponen organik enzim ditambahkan: monosakarida, asam nukleat, lemak, vitamin. Beberapa enzim tidak dapat bekerja tanpa adanya koenzim.
Kofaktor memainkan peran penting dalam pembentukan Beberapa fungsi enzim hanya tersedia ketika protein mencapai organisasi domain. Oleh karena itu, keberadaan struktur kuaterner, di mana penghubung antara beberapa butiran protein adalah ion logam, sangat penting bagi mereka.
Berbagai Bentuk Enzim
Ada situasi ketika diperlukan beberapa enzim yang mengkatalisis reaksi yang sama, tetapi berbeda satu sama lain dalam beberapa parameter. Misalnya, suatu enzim dapat bekerja pada suhu 20 derajat, tetapi pada suhu 0 derajat enzim tersebut tidak dapat lagi menjalankan fungsinya. Apa yang harus dilakukan organisme hidup dalam situasi seperti itu pada suhu lingkungan yang rendah?
Masalah ini mudah dipecahkan dengan adanya beberapa enzim yang mengkatalisis reaksi yang sama, namun beroperasi dalam kondisi berbeda. Ada dua jenis berbagai bentuk enzim:
- Isoenzim. Protein tersebut dikodekan oleh gen yang berbeda, terdiri dari asam amino yang berbeda, tetapi mengkatalisis reaksi yang sama.
- Bentuk jamak yang sebenarnya. Protein ini ditranskripsi dari gen yang sama, namun modifikasi peptida terjadi pada ribosom. Outputnya adalah beberapa bentuk enzim yang sama.
Akibatnya, bentuk ganda tipe pertama terbentuk pada tingkat genetik, sedangkan tipe kedua terbentuk pada tingkat pasca translasi.
Pentingnya enzim
Dalam dunia kedokteran, hal ini berarti pelepasan obat-obatan baru yang sudah mengandung zat dalam jumlah yang dibutuhkan. Para ilmuwan belum menemukan cara untuk merangsang sintesis enzim yang hilang dalam tubuh, tetapi saat ini terdapat banyak obat yang dapat mengkompensasi kekurangan enzim tersebut untuk sementara.
Berbagai enzim dalam sel mengkatalisis sejumlah besar reaksi yang berhubungan dengan pemeliharaan kehidupan. Salah satu enisme ini adalah perwakilan dari kelompok nuklease: endonuklease dan eksonuklease. Tugas mereka adalah mempertahankan tingkat asam nukleat yang konstan di dalam sel dan menghilangkan DNA dan RNA yang rusak.
Jangan lupakan fenomena pembekuan darah. Sebagai tindakan perlindungan yang efektif, proses ini dikendalikan oleh sejumlah enzim. Yang utama adalah trombin, yang mengubah protein fibrinogen tidak aktif menjadi fibrin aktif. Benangnya menciptakan semacam jaringan yang menyumbat tempat kerusakan pembuluh darah, sehingga mencegah kehilangan darah yang berlebihan.
Enzim digunakan dalam pembuatan anggur, pembuatan bir, dan produksi banyak produk susu fermentasi. Ragi dapat digunakan untuk menghasilkan alkohol dari glukosa, namun ekstrak darinya sudah cukup agar proses ini dapat berjalan dengan sukses.
Fakta menarik yang belum Anda ketahui
Semua enzim dalam tubuh memiliki massa yang sangat besar - dari 5.000 hingga 1.000.000 Da. Hal ini disebabkan adanya protein dalam molekulnya. Sebagai perbandingan: berat molekul glukosa adalah 180 Da, dan karbon dioksida hanya 44 Da.
Hingga saat ini, lebih dari 2000 enzim telah ditemukan di dalam sel berbagai organisme. Namun, sebagian besar zat ini belum sepenuhnya dipelajari.
Aktivitas enzim digunakan untuk menghasilkan bubuk pencuci yang efektif. Di sini, enzim melakukan peran yang sama seperti di dalam tubuh: mereka memecah bahan organik, dan sifat ini membantu melawan noda. Disarankan untuk menggunakan bubuk pencuci tersebut pada suhu tidak lebih tinggi dari 50 derajat, jika tidak maka denaturasi dapat terjadi.
Menurut statistik, 20% orang di seluruh dunia menderita kekurangan salah satu enzim.
Sifat-sifat enzim telah diketahui sejak lama, namun baru pada tahun 1897 orang menyadari bahwa bukan ragi itu sendiri, melainkan ekstrak dari selnya, yang dapat digunakan untuk memfermentasi gula menjadi alkohol.
HHHH HHHM HHMM HMMM MMMM
LDH1,2
LDH4.5
Isoenzim, sifatnya, peran biologis, struktur LDH.
Isoenzim adalah sekelompok enzim terkait yang mengkatalisis reaksi yang sama. Mereka berasal dari satu pendahulu karena duplikasi gen yang diikuti dengan mutasi alel yang dihasilkan. Mereka berbeda satu sama lain:
1) kecepatan katalisis;
3) kondisi reaksi;
4) kepekaan terhadap regulator dan faktor lingkungan. (Lebih atau kurang resisten terhadap inhibitor);
5) afinitas terhadap substrat;
6) ciri-ciri struktur molekul, IET-nya, Mr, ukuran dan muatannya.
Isoenzim memiliki signifikansi adaptif, yaitu memberikan kekhususan pada metabolisme.
Isoenzim menyediakan komunikasi antarorgan, misalnya selama aktivitas otot.
Di miokardium dan hati, terdapat berbagai isoenzim LDH yang menyediakan metabolisme laktat:
di hati: PVC -----> laktat
di jantung: laktat ------> PVK
LDH merupakan enzim oligomer yang terdiri dari 4 subunit dari 2 jenis.
H (jantung) dan M (otot).
Ada 5 bentuk isoenzim:
H4 H3M H2M2 HM3 M4
LDH1, LDH2, LDH3, LDH4, LDH5.
Karena H-protomer membawa muatan negatif yang lebih nyata, isoenzim H4 (LDH1) akan bermigrasi dengan kecepatan tertinggi ke anoda selama elektroforesis.
M4 akan bergerak menuju anoda dengan kecepatan paling rendah.
Isoenzim yang tersisa menempati posisi perantara.
Isoenzim LDH terlokalisasi di berbagai jaringan:
LDH1,2 ----> otak, jaringan aerobik (miokardium).
LDH3 ----> sel leukemia.
LDH4.5 ----> jaringan anaerobik: otot, rangka.
Isoenzim muncul pada berbagai tahap entogenesis dan melaksanakan program pengembangan individu.
Profil isoenzim berubah selama pengembangan.
Dalam patologi, terjadi pergeseran isoenzim yang signifikan.
Biokimia adalah ilmu yang mempelajari komposisi kualitatif dan kuantitatif, serta cara, metode, pola, peran biologis dan fisiologis transformasi materi, energi, dan informasi dalam organisme hidup.
Pembentukan kimia biologi sebagai disiplin ilmu yang mandiri dalam sistem ilmu biologi merupakan proses yang panjang dan kompleks. Biokimia modern terbentuk pada pergantian abad ke-19 dan ke-20. di kedalaman kimia organik dan fisiologi, oleh karena itu pada abad ke-19. itu disebut kimia fisiologis. Istilah biokimia diciptakan pada tahun 1858 oleh dokter dan ahli kimia Austria Vincent Kletzinski.
Sejarah biokimia mencerminkan jalur kompleks pengetahuan manusia tentang dunia organik di sekitarnya, yang asal usulnya berasal dari zaman kuno. Pada masa itu, gagasan-gagasan kenabian yang brilian saling terkait erat dengan gagasan-gagasan naif tentang dunia di sekitar kita. Misalnya, Aristoteles percaya bahwa makhluk hidup terbentuk dari kombinasi prinsip pasif dan tak bernyawa - "materi" dengan prinsip aktif - "bentuk", yang membentuk tubuh dan memelihara kehidupan di dalamnya.
Selanjutnya, kaum Neoplatonis, yang mengembangkan ide-ide ini, merumuskan konsep “kekuatan hidup”, “roh pemberi kehidupan”, dll., yang ada dalam berbagai modifikasi pada Abad Pertengahan. Pada abad ke 7 – 10 di Eropa, seiring berkembangnya alkimia, material mulai terakumulasi pada komposisi senyawa organik kompleks.
Renaisans dicirikan oleh persepsi dinamis terhadap dunia sekitar, yang mengubah sains dari ritual-magis menjadi terbuka. Sains memandang tubuh manusia sebagai mesin mekanis yang kompleks. Filsuf dan sejarawan sains Inggris kontemporer kita yang luar biasa, J. Bernal, mencirikan era itu sebagai berikut: “... para dokter secara bebas berkomunikasi dengan seniman ulung, ahli matematika, astronom, dan insinyur. Faktanya, banyak dari mereka yang menekuni beberapa profesi tersebut. Jadi, misalnya, Copernicus dididik dan berpraktik sebagai dokter…”
Inilah yang membawa ilmu pengetahuan ke tahap baru - makhluk hidup mulai dinilai dalam kategori kimia. Pada abad 16 - 17 berkembang iatrokimia(kimia obat), yang paling penting adalah Paracelsus (1493-1541), yang percaya bahwa dasar dari semua penyakit adalah gangguan dalam proses kimia dalam tubuh, oleh karena itu harus diobati juga dengan bahan kimia. Iatrokimia telah memberikan banyak hal pada pengobatan praktis dan berkontribusi pada pemulihan hubungan dengan kimia.
Pertengahan abad ke-17 - akhir abad ke-18 merupakan masa empiris perkembangan kimia organik, yang menurut definisi ahli kimia besar Swedia J. Berzelius, adalah kimia “zat tumbuhan dan hewan”. Selama ini, sejumlah besar materi faktual telah terkumpul, namun gagasan teoritis dan generalisasi belum muncul. Kebutuhan praktis aktivitas manusia (memperoleh obat-obatan, minyak, resin, pewarna, dll dari bahan baku alami) menjadi alasan utama yang memotivasi studi senyawa organik.
Peningkatan metode eksperimental berkontribusi pada isolasi senyawa organik individu dari tanaman (asam oksalat, malat, sitrat dan lainnya) dan produk limbah organisme hewan (asam urea, urat dan hipurat).
Periode berikutnya - analitis (akhir abad ke-18 - pertengahan abad ke-19 - ditandai dengan penelitian untuk menentukan komposisi zat, sehingga menjadi jelas bahwa semua senyawa organik mengandung karbon. Berikut beberapa pencapaiannya periode ini:
Pada tahun 1828, F. Wöhler pertama kali mensintesis urea, sehingga membuka era sintesis organik.
Pada tahun 1839, J. Liebig menetapkan bahwa makanan mengandung protein, lemak dan karbohidrat.
Pada tahun 1845, G. Kolbe mensintesis asam asetat
Pada tahun 1854, M. Berthelot mensintesis lemak.
Pada tahun 1861 SAYA. Butlerov mensintesis karbohidrat.
Menyimpulkan perkembangan biokimia pada abad ke-19. Mari kita perhatikan bahwa faktor utama dalam pembentukannya adalah perkembangan kimia senyawa alami yang paling penting - lipid, karbohidrat dan terutama protein, keberhasilan pertama enzimologi, pengembangan prinsip dasar tentang metabolisme multi-tahap dan perannya. enzim dalam proses ini. Kimia biologi pada waktu itu menetapkan tujuan utamanya untuk mempelajari metode kimia bukan tentang proses metabolisme secara keseluruhan, tetapi tentang transformasi setiap senyawa individu dalam tubuh dan pengembangan gagasan tentang semua detail proses metabolisme secara agregat.
Biokimia mulai berkembang paling intensif pada abad kedua puluh dan khususnya dalam beberapa dekade terakhir. Pada paruh pertama abad kedua puluh. Penemuan paling penting dibuat yang memungkinkan untuk membangun skema metabolisme umum, menetapkan sifat enzim dan mempelajari sifat terpentingnya, dan secara signifikan memperluas pengetahuan tentang senyawa aktif biologis utama. Pada tahun 40-an dan 50-an, metode penelitian biokimia dikembangkan dan ditingkatkan secara intensif, yang pada dekade-dekade berikutnya menentukan pembentukan bidang-bidang biokimia tertentu yang menjadi ilmu independen - kimia bioorganik, biologi molekuler, genetika molekuler, bioteknologi, dll.
Selanjutnya, ketika mempertimbangkan masing-masing bagian biokimia, kita akan menyentuh aspek sejarahnya, tetapi sekarang kita akan membahas secara singkat tahapan sejarah utama dalam perkembangan kimia biologi dalam negeri.
Isoenzim- ini adalah berbagai bentuk enzim yang sama yang mengkatalisis reaksi yang sama, tetapi berbeda dalam sifat fisik dan kimia (afinitas terhadap substrat, kecepatan maksimum reaksi yang dikatalisis, mobilitas elektroforesis, sensitivitas berbeda terhadap inhibitor dan aktivator, pH optimal dan stabilitas termal) . Isoenzim memiliki struktur kuaterner, yang dibentuk oleh jumlah subunit genap (2, 4, 6, dst). Isoform enzim dibentuk oleh kombinasi subunit yang berbeda.
Sebagai contoh, perhatikan laktat dehidrogenase (LDH), suatu enzim yang mengkatalisis reaksi reversibel:
NADH 2 NAD+
piruvat ← LDH → laktat
LDH ada dalam bentuk 5 isoform yang masing-masing terdiri dari 4 protomer (subunit) dari 2 tipe M (otot) dan H (jantung). Sintesis protomer tipe M dan H dikodekan oleh dua lokus genetik yang berbeda. Isoenzim LDH berbeda pada tingkat struktur kuaterner: LDH 1 (NNNN), LDH 2 (NNMM), LDH 3 (NNMM), LDH 4 (NMMM), LDH 5 (MMMM).
Rantai polipeptida tipe H dan M mempunyai berat molekul yang sama, tetapi rantai polipeptida tipe H dan M didominasi oleh asam amino karboksilat, dan asam diamino mendominasi pada rantai polipeptida, sehingga membawa muatan berbeda dan dapat dipisahkan dengan elektroforesis.
Metabolisme oksigen dalam jaringan mempengaruhi komposisi isoenzim LDH. Dimana metabolisme aerobik mendominasi, LDH 1, LDH 2 (miokardium, kelenjar adrenal) mendominasi, dimana metabolisme anaerobik - LDH 4, LDH 5 (otot rangka, hati). Selama perkembangan individu organisme, perubahan kandungan oksigen dan isoform LDH terjadi di jaringan. Pada embrio, LDH 4 dan LDH 5 mendominasi. Setelah lahir, kandungan LDH 1 dan LDH 2 meningkat di beberapa jaringan.
Keberadaan isoform meningkatkan kapasitas adaptasi jaringan, organ, dan tubuh secara keseluruhan terhadap perubahan kondisi. Keadaan metabolisme organ dan jaringan dinilai berdasarkan perubahan komposisi isoenzim.
Isoform kreatin kinase. Creatine kinase (CK) mengkatalisis pembentukan kreatin fosfat:
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 terbentuk 3 isoenzim - BB, MB, MM. Isoenzim BB ditemukan terutama di otak, MM di otot rangka, dan MB di otot jantung. Isoform KK memiliki mobilitas elektroforesis yang berbeda (Gbr. 2-36).
Aktivitas CK biasanya tidak melebihi 90 IU/l. Penentuan aktivitas CK dalam plasma darah memiliki nilai diagnostik pada kasus infark miokard (ada peningkatan kadar isoform MB). Jumlah isoform MM dapat meningkat selama trauma dan kerusakan otot rangka. Isoform BB tidak dapat menembus sawar darah otak, oleh karena itu praktis tidak terdeteksi dalam darah bahkan pada stroke dan tidak memiliki nilai diagnostik.
6. Lokalisasi dan kompartementalisasi enzim dalam sel dan jaringan: enzim serba guna, enzim spesifik organ, dan enzim spesifik organel (penanda).
Enzim dibagi menjadi 3 kelompok berdasarkan lokalisasinya:
I – enzim umum (universal)
II- spesifik organ
III-organel spesifik
Enzim umum ditemukan di hampir semua sel, mereka memastikan aktivitas vital sel dengan mengkatalisis reaksi biosintesis protein dan asam nukleat, pembentukan biomembran dan organel seluler utama, dan pertukaran energi. Namun, enzim-enzim umum pada berbagai jaringan dan organ berbeda dalam aktivitasnya.
Enzim spesifik organ hanya merupakan karakteristik organ atau jaringan tertentu. Misalnya: Untuk hati - arginase. Untuk ginjal dan jaringan tulang - alkaline fosfatase. Untuk kelenjar prostat – AF (asam fosfatase). Untuk pankreas – α-amilase, lipase. Untuk miokardium – CPK (kreatin fosfokinase), LDH, AST, dll.
Enzim juga tidak terdistribusi secara merata di dalam sel. Beberapa enzim berada dalam keadaan terlarut koloid di sitosol, yang lain tertanam dalam organel seluler (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 fosfatase), AC (adenylate cyclase), K-Na-ATPase
Sitoplasma: enzim glikolisis, siklus pentosa.
ER: enzim yang menyediakan hidroksilasi (oksidasi mikrosomal).
Ribosom: enzim yang menyediakan sintesis protein.
Mitokondria: enzim fosforilasi oksidatif, siklus TCA (sitokrom oksidase, suksinat dehidrogenase), β-oksidasi asam lemak.
Inti sel: enzim yang memastikan sintesis RNA, DNA (RNA polimerase, NAD sintetase).
Nukleolus: RNA polimerase yang bergantung pada DNA
Akibatnya, terbentuklah kompartemen-kompartemen di dalam sel, yang berbeda dalam kumpulan enzim dan metabolisme (kompartmentalisasi metabolisme).
Di antara enzim ada kelompok kecil R enzim pengatur, yang mampu merespons pengaruh peraturan tertentu dengan mengubah aktivitas. Enzim-enzim ini terdapat di semua organ dan jaringan dan terlokalisasi di awal atau di titik percabangan jalur metabolisme.
Lokalisasi ketat semua enzim dikodekan dalam gen.
Penentuan aktivitas enzim spesifik organel dalam plasma atau serum banyak digunakan dalam diagnostik klinis.
Enzim yang mengkatalisis reaksi kimia yang sama, tetapi berbeda dalam struktur primer proteinnya, disebut isoenzim, atau isoenzim. Mereka mengkatalisis jenis reaksi yang sama dengan mekanisme yang pada dasarnya identik, tetapi berbeda satu sama lain dalam parameter kinetik, kondisi aktivasi, dan ciri hubungan antara apoenzim dan koenzim. Sifat kemunculan isoenzim bermacam-macam, tetapi paling sering disebabkan oleh perbedaan struktur gen yang mengkode isoenzim tersebut. Akibatnya, isoenzim berbeda dalam struktur utama molekul protein dan, karenanya, dalam sifat fisikokimia. Metode penentuan isoenzim didasarkan pada perbedaan sifat fisikokimia.
Dalam strukturnya, isoenzim sebagian besar merupakan protein oligomer. Selain itu, jaringan tertentu secara istimewa mensintesis jenis protomer tertentu. Sebagai hasil dari kombinasi tertentu dari protomer ini, enzim dengan struktur berbeda terbentuk - bentuk isomer. Deteksi bentuk enzim isoenzim tertentu memungkinkan penggunaannya untuk mendiagnosis penyakit.
Enzim laktat dehidrogenase (LDH) mengkatalisis reaksi oksidasi reversibel laktat (asam laktat) menjadi piruvat (asam piruvat). Peningkatan aktivitas diamati pada lesi akut jantung, hati, ginjal, serta anemia megaloblastik dan hemolitik. Namun, ini menunjukkan kerusakan hanya pada salah satu jaringan yang terdaftar.
Creatine kinase (CK) mengkatalisis pembentukan kreatin fosfat. Penentuan aktivitas CK dalam plasma darah memiliki nilai diagnostik pada kasus infark miokard (ada peningkatan kadar isoform MB). Jumlah isoform MM dapat meningkat selama trauma dan kerusakan otot rangka. Isoform BB tidak dapat menembus sawar darah otak, oleh karena itu praktis tidak terdeteksi dalam darah bahkan pada stroke dan tidak memiliki nilai diagnostik.
10. Spesifisitas organ isoenzim LDH. Nilai fisiologis aktivitas total laktat dehidrogenase dan isoenzimnya dalam plasma darah. Signifikansi diagnostik dalam 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, diberi nama M (otot) dan H (jantung). Dalam serum darah, enzim terdapat dalam lima bentuk molekul, berbeda dalam struktur primer, sifat kinetik, dan mobilitas elektroforesis (LDG-1 bergerak lebih cepat ke anoda dibandingkan dengan LDH-5, yaitu lebih mobile secara 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 merupakan 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 enzim secara keseluruhan, semua organ dan jaringan disusun dalam urutan berikut: ginjal, jantung, otot rangka, pankreas, limpa, hati, paru-paru, serum darah.
Metode oksidasi glukosa yang disukai dalam jaringan bergantung pada isoenzim mana yang paling banyak diwakili: aerobik (menjadi CO2 dan H2O) atau anaerobik (menjadi asam laktat). Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan derajat afinitas isoenzim terhadap asam piruvat. Isoenzim yang sebagian besar mengandung subunit H (LDH-1 dan LDH-2) memiliki afinitas rendah terhadap piruvat dan oleh karena itu tidak mampu bersaing secara efektif untuk substrat dengan kompleks piruvat dehidrogenase. Akibatnya piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif dan memasuki siklus Krebs dalam bentuk asetil-KoA.
Sebaliknya, isoenzim yang sebagian besar memiliki subunit M (LDH-4 dan LDH-5) memiliki afinitas lebih tinggi terhadap piruvat dan, sebagai hasilnya, mengubahnya menjadi asam laktat. Isoenzim yang paling khas telah diidentifikasi untuk setiap jaringan. Untuk miokardium dan jaringan otak, isoenzim utamanya 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, pada sel germinal LDH-5 juga ditemukan. Pada otot rangka, aktivitas isoenzim disusun dalam urutan menurun secara berurutan: LDH-5, LDH-4, LDH-3. Isoenzim yang paling khas untuk hati adalah LDH-5;
Biasanya, sumber utama aktivitas LDH dalam plasma darah adalah sel darah yang dihancurkan. Dalam serum, aktivitas isoenzim didistribusikan sebagai berikut: LDH-2 > LDH-1 > LDH-3 > LDH-4 > LDH-5. Ketika elektroforesis antara fraksi LDH-3 dan LDH-4 kadang-kadang terdeteksi pita tambahan isoenzim LDH-X; isoenzim ini terlokalisasi di organ yang sama dengan LDH-5.
Semua penyakit yang melibatkan penghancuran sel disertai dengan peningkatan tajam aktivitas LDH dalam serum darah. Peningkatan aktivitas enzim secara keseluruhan ditemukan pada penyakit seperti infark miokard, kerusakan ginjal nekrotik, hepatitis, pankreatitis, peradangan dan infark paru-paru, tumor di berbagai lokasi, cedera, distrofi dan atrofi otot, anemia hemolitik dan penyakit kuning fisiologis. bayi baru lahir, limfogranulomatosis, leukemia. Pada infark miokard, permulaan peningkatan aktivitas enzim dalam serum darah diamati pada 8-10 jam sejak serangan, peningkatan maksimum terjadi pada 24-48 jam, seringkali 15-20 kali lebih tinggi dari biasanya. Peningkatan aktivitas LDH bertahan hingga 10-12 hari sejak timbulnya penyakit. Derajat peningkatan aktivitas enzim tidak selalu berkorelasi dengan besarnya kerusakan otot jantung dan hanya dapat menjadi faktor indikatif untuk memprediksi akibat penyakit. Pada pasien dengan angina pektoris, aktivitas enzim tidak berubah, sehingga tes dapat 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 dalam menentukan aktivitas CK dan isoenzimnya.
Creatine kinase (CK) adalah enzim, katalis alami untuk reaksi kimia, yang secara signifikan meningkatkan laju konversi kreatin dan ATP (adenosin trifosfat) menjadi senyawa kreatin fosfat berenergi tinggi, yang dikonsumsi selama kontraksi otot yang intens. Enzim ini ditemukan di sitoplasma berbagai sel otot (jantung, rangka), serta di sel otak, paru-paru, dan kelenjar tiroid.
Molekul kreatin kinase dapat dibagi menjadi dua bagian, yang masing-masing direalisasikan 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. Isoenzim ini berbeda dalam lokalisasinya di tubuh manusia: creatine kinase MM terletak di miokardium dan otot rangka; creatine kinase MB sebagian besar terlokalisasi di miokardium; creatine kinase BB ditemukan di sel plasenta, otak, saluran kemih, beberapa tumor dan tempat lainnya.
Konsentrasi normal enzim secara langsung bergantung pada usia dan jenis kelamin orang tersebut. Karena perkembangan aktif otot dan sistem saraf, aktivitas katalis alami pada anak-anak meningkat dibandingkan aktivitas pada orang dewasa. Wanita memiliki kadar kreatin kinase yang lebih rendah dibandingkan pria.
Tingkat isoenzim MM meningkat lebih besar akibat kerusakan otot, dan jarang karena kerusakan jantung. Kandungan CK MB berhubungan dengan kerusakan miokard. Peningkatan signifikan dalam aktivitas bentuk ini diamati pada infark miokard. Kadarnya meningkat tajam dalam waktu 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 CK MB kembali ke tingkat normal setelah tiga hingga enam hari, yang menyebabkan rendahnya efisiensi diagnostik pada tahap selanjutnya. Konsentrasi CC IV meningkat pada kanker. Penurunan kadar isoenzim tidak memiliki nilai diagnostik apa pun, karena ambang batas minimum kadar CK pada orang sehat adalah nol.
12. Lipase plasma darah. Signifikansi diagnostik dalam menentukan aktivitas lipase. Lipase adalah enzim yang larut dalam air yang disintesis oleh tubuh manusia yang mengkatalisis hidrolisis ester yang tidak larut (substrat lipid) dan mendorong pencernaan, pembubaran dan fraksinasi lemak netral. Bersama dengan empedu, lipase merangsang pencernaan lemak, asam lemak, dan 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 rongga mulut bayi. Dalam kasus terakhir, apa yang disebut lipase lingual disintesis. Masing-masing enzim ini membantu memecah kelompok lemak tertentu.
Dari segi signifikansi, lipase yang diproduksi oleh pankreas berperan penting dalam menegakkan diagnosis. Peningkatan kadar enzim diamati dengan: pankreatitis yang terjadi dalam bentuk akut, atau dengan eksaserbasi proses kronis; kolik bilier; cedera pankreas; adanya neoplasma di pankreas; patologi kronis kandung 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 dalam (berongga); patologi ginjal akut atau kronis; penyakit gondok, dimana pankreas rusak; gangguan metabolisme yang terjadi pada diabetes, obesitas atau asam urat; sirosis hati; penggunaan obat-obatan jangka panjang - khususnya barbiturat, analgesik narkotika, heparin, indometasin; operasi transplantasi organ. Dalam kasus yang jarang terjadi, proses aktivasi lipase dikaitkan dengan cedera tertentu - misalnya patah tulang panjang. Namun dalam kasus ini, fluktuasi kadar enzim dalam darah tidak dapat dianggap sebagai indikator spesifik adanya kerusakan fisik. Oleh karena itu, tes lipase tidak diperhitungkan saat mendiagnosis cedera dari berbagai asal.
Penentuan kadar lipase serum sangat penting pada setiap lesi pankreas. Dalam hal ini, tes darah untuk mengetahui kandungan enzim ini bersama dengan analisis amilase (enzim yang mendorong pemecahan pati menjadi oligosakarida) dengan tingkat kepastian yang tinggi menunjukkan adanya proses patologis pada jaringan pankreas. : kedua indikator diatas normal). Dalam proses normalisasi kondisi pasien, enzim-enzim ini tidak kembali ke tingkat yang memadai secara bersamaan: biasanya, tingkat lipase tetap pada tingkat yang tinggi lebih lama daripada tingkat amilase.
Tingkat lipase yang tinggi bertahan 3 sampai 7 hari sejak timbulnya peradangan. Tren penurunan tercatat hanya setelah 7-14 hari.
Tingkat lipase yang rendah tercatat: dengan adanya neoplasma ganas di bagian tubuh mana pun kecuali pankreas itu sendiri; karena penurunan fungsi pankreas; dengan fibrosis kistik (fibrosis kistik) - penyakit genetik dengan perjalanan parah yang terjadi akibat kerusakan patologis pada kelenjar eksokrin (saluran pencernaan, paru-paru). setelah operasi pengangkatan pankreas; dengan kelebihan trigliserida dalam darah, akibat gizi buruk dengan banyaknya makanan berlemak dalam makanan atau karena hiperlipidemia herediter. Dalam beberapa kasus, penurunan kadar lipase merupakan penanda transisi pankreatitis ke bentuk kronis.
