Τα ένζυμα είναι απαραίτητα για την ορθή λειτουργία όλων των ζωντανών οργανισμών στη Γη. Συμμετέχουν στις περισσότερες, αν όχι όλες, χημικές αλλαγές στη φύση, δηλαδή σε εκατομμύρια αντιδράσεις τόσο στον κόσμο των φυτών όσο και στον κόσμο των ζώων. Αξίζει να μάθετε ποια είναι τα ένζυμα, πώς λειτουργούν και ποια είναι η σημασία τους για τη σύγχρονη ιατρική.
Πίνακας περιεχομένων
- Ένζυμα: Δομή
- Ρύθμιση της ενζυματικής δραστηριότητας
- Ένζυμα: Ρόλος
- Ένζυμα: Ονοματολογία
- Ένζυμα και φάρμακα
- Ασθένειες που προκύπτουν από δυσλειτουργικά ένζυμα
- Ένζυμα: χρήση στη διαγνωστική
- Ένζυμα και θεραπεία
Τα ένζυμα είναι πρωτεϊνικά μόρια που επιταχύνουν ή επιτρέπουν διάφορες χημικές αντιδράσεις σε ζωντανούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπινου σώματος.
Από χημική άποψη, αυτοί είναι καταλύτες, δηλαδή σωματίδια που εντείνουν την αντίδραση, αλλά δεν φθείρονται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Αυτή η αύξηση της αποτελεσματικότητας των χημικών μετασχηματισμών είναι συχνά τεράστια, οι φυσικοί καταλύτες μπορούν να μειώσουν το χρόνο αντίδρασης από αρκετά χρόνια σε αρκετά δευτερόλεπτα.
Τα ένζυμα βρίσκονται σε όλες τις περιοχές του σώματος: σε κύτταρα, στον εξωκυτταρικό χώρο, σε ιστούς, σε όργανα και στο φως τους, τι καταλύτες παράγει ένας συγκεκριμένος ιστός καθορίζει τις συγκεκριμένες ιδιότητές του και τον ρόλο που παίζει στο σώμα.
Τα περισσότερα ένζυμα είναι πολύ συγκεκριμένα, πράγμα που σημαίνει ότι καθένα από αυτά είναι υπεύθυνο για έναν μόνο τύπο χημικής αντίδρασης στον οποίο εμπλέκονται συγκεκριμένα σωματίδια - τα υποστρώματα, και μόνο που μπορούν να αλληλεπιδράσουν με ένα δεδομένο ένζυμο.
Η δραστικότητα των φυσικών καταλυτών εξαρτάται από πολλούς παράγοντες: το περιβάλλον της αντίδρασης, π.χ. θερμοκρασία, ρΗ, παρουσία ορισμένων ιόντων, ενεργοποιητές - ενισχύουν τη δράση των ενζύμων και των αναστολέων που εξουδετερώνουν αυτήν τη δραστηριότητα.
Ένζυμα: Δομή
Όπως αναφέρθηκε, τα περισσότερα ένζυμα είναι πρωτεΐνες, έχουν μια πολύ διαφορετική δομή: από αρκετές δεκάδες αμινοξέα έως αρκετές χιλιάδες διατεταγμένες σε μια διαφορετική χωρική δομή.
Είναι η μορφή του σχηματισμού τους (η λεγόμενη τεταρτοταγή δομή) και το γεγονός ότι τα περισσότερα ένζυμα είναι πολύ μεγαλύτερα από τα αντιδραστήρια των αντιδράσεών τους είναι σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνο για τη δραστηριότητά τους.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μόνο η συγκεκριμένη περιοχή στη δομή των ενζύμων είναι η λεγόμενη δραστική θέση, δηλ. Το θραύσμα που είναι υπεύθυνο για τη διεξαγωγή της αντίδρασης.
Το καθήκον των υπόλοιπων θραυσμάτων του μορίου είναι να συνδέσει ένα συγκεκριμένο υπόστρωμα, λιγότερο συχνά άλλες ενώσεις που επηρεάζουν τη δραστικότητα του ενζύμου.
Αξίζει να γνωρίζουμε ότι η δομή του καταλύτη έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε το συνδετικό υπόστρωμα να ταιριάζει ιδανικά ως «κλειδί για την κλειδαριά».
Όπως όλες οι πρωτεΐνες, τα ένζυμα παράγονται στα ριβοσώματα από το γενετικό υλικό που συσκευάζεται σφιχτά στον πυρήνα - DNA, δημιουργώντας έτσι τη λεγόμενη πρωτογενή δομή.
Στη συνέχεια υφίσταται αναδίπλωση αρκετές φορές - αλλάζοντας το σχήμα του, προσθέτοντας μερικές φορές σάκχαρα, μεταλλικά ιόντα ή λιπαρά υπολείμματα.
Το αποτέλεσμα όλων αυτών των διεργασιών είναι ο σχηματισμός μιας δραστικής τεταρτοταγούς δομής, δηλ. Μιας πλήρως βιολογικά ενεργού μορφής.
Σε πολλές περιπτώσεις, πολλά σωματίδια ενζύμου συνδυάζονται για να πραγματοποιήσουν μια σειρά χημικών αντιδράσεων και έτσι να επιταχύνουν τη διαδικασία.
Συμβαίνει ότι σε αρκετούς ιστούς υπάρχουν ένζυμα που καταλύουν την ίδια αντίδραση, αλλά δεν είναι δομικά παρόμοια μεταξύ τους, τα ονομάζουμε ισοένζυμα.
Τα ονόματα των ισοενζύμων είναι τα ίδια, παρά τη διαφορά στη θέση και τη δομή, αλλά αυτές οι διαφορές έχουν πρακτική εφαρμογή. Έτσι, είναι δυνατόν να προσδιοριστούν σε εργαστηριακές δοκιμές μόνο εκείνα τα κλάσματα ενζύμων που προέρχονται από ένα συγκεκριμένο όργανο.
Οι μηχανισμοί δράσης των ενζύμων είναι διαφορετικοί, αλλά από χημική άποψη, το καθήκον τους είναι πάντα να μειώσουν την ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης. Αυτή είναι η ποσότητα ενέργειας που πρέπει να έχουν τα υποστρώματα για να πραγματοποιηθεί η διαδικασία.
Αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί δημιουργώντας ένα κατάλληλο περιβάλλον για την πραγματοποίηση της αντίδρασης, χρησιμοποιώντας διαφορετική χημική οδό για την απόκτηση των ίδιων προϊόντων, ή κατάλληλη χωρική διάταξη των υποστρωμάτων.
Κάθε ένας από αυτούς τους μηχανισμούς μπορεί να χρησιμοποιηθεί από ένζυμα.
Ρύθμιση της ενζυματικής δραστηριότητας
Η δράση των ενζύμων εξαρτάται από περιβαλλοντικές παραμέτρους: θερμοκρασία, pH και άλλα. Καθένας από τους φυσικούς καταλύτες έχει τη δική του βέλτιστη απόδοση υπό ορισμένες συνθήκες, οι οποίες μπορεί να διαφέρουν σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με την ανοχή του στις περιβαλλοντικές συνθήκες.
Στην περίπτωση της θερμοκρασίας, οι περισσότερες ενζυματικές αντιδράσεις τρέχουν γρηγορότερα σε υψηλότερες θερμοκρασίες, αλλά σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, η αποτελεσματικότητα της αντίδρασης μειώνεται γρήγορα, η οποία προκαλείται από θερμική βλάβη στο ένζυμο (μετουσίωση).
Όσον αφορά τη δομή τους, οι ορμόνες μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες:
- απλό - αυτά είναι μόνο σωματίδια πρωτεΐνης
- σύμπλοκο - το οποίο απαιτεί τη σύνδεση μιας μη πρωτεϊνικής ομάδας - ενός συμπαράγοντα στη δραστηριότητά τους
Οι τελευταίοι παίζουν βασικό ρόλο στη σωστή δραστηριότητα και ρύθμιση των ενζύμων.
Με τη σειρά τους, οι συμπαράγοντες μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες: εκείνους που είναι απαραίτητοι για να λειτουργήσει το ένζυμο, που συνδέεται στενά με αυτό - αυτές είναι οι λεγόμενες προσθετικές ομάδες, μπορούν να είναι μέταλλα, οργανικά μόρια, όπως η αίμη.
Η δεύτερη ομάδα είναι συνένζυμα, συνήθως είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά υποστρωμάτων ή ηλεκτρονίων και η δέσμευσή τους στο ένζυμο είναι αδύναμη, αυτή η ομάδα περιλαμβάνει, για παράδειγμα, φολικό οξύ, συνένζυμο Α. Αξίζει να γνωρίζουμε ότι πολλές βιταμίνες παίζουν το ρόλο των συμπαράγοντων.
Οι αναστολείς εκτελούν μια εντελώς διαφορετική εργασία, είναι σωματίδια που αναστέλλουν την ενζυματική δραστικότητα συνδέοντας το ένζυμο.
Υπάρχουν διάφοροι τύποι αναστολέων:
- μη αναστρέψιμη - προκαλούν μόνιμη απενεργοποίηση του μορίου και η αντίδραση μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο μετά την παραγωγή ενός νέου ενζύμου
- ανταγωνιστική - σε αυτήν την περίπτωση, ο αναστολέας έχει δομή παρόμοια με το υπόστρωμα, οπότε ανταγωνίζονται για την ενεργή τοποθεσία. Εάν είναι συνδεδεμένος ένας αναστολέας, η αντίδραση αποτυγχάνει όσο το υπόστρωμα είναι φυσιολογικό
- μη ανταγωνιστική - αυτοί οι αναστολείς δεσμεύουν το ένζυμο σε μέρος διαφορετικό από το υπόστρωμα, έτσι μπορεί να προσκολληθεί στο ένζυμο, αλλά η αντίδραση δεν λαμβάνει χώρα
Σε πολύ υψηλότερη συγκέντρωση του υποστρώματος από τον αναστολέα, η επίδραση του ανταγωνιστικού αναστολέα ξεπερνιέται επειδή ξεπερνά τον «ανταγωνισμό» για τη δραστική τοποθεσία, στην περίπτωση μη ανταγωνιστικής, η επίδρασή του δεν μπορεί να ξεπεραστεί αυξάνοντας τη συγκέντρωση του υποστρώματος.
Εκτός από τη ρύθμιση των συστημάτων ενεργοποιητή και αναστολέα, υπάρχουν πολλές άλλες μέθοδοι ελέγχου της δραστικότητας του ενζύμου.
Αφορούν τον έλεγχο της παραγωγής του κυττάρου στο επίπεδο σχηματισμού πρωτεϊνών, καθώς και τη ρύθμιση της λεγόμενης μετα-μεταφραστικής επεξεργασίας, δηλαδή αλλαγές στη δομή ενός μορίου πρωτεΐνης που συμβαίνουν αμέσως μετά τη σύνθεσή του στο ριβόσωμα. Αυτές οι τροποποιήσεις, για παράδειγμα, συντομεύουν την πολυπεπτιδική αλυσίδα.
Άλλες μέθοδοι ρύθμισης αφορούν το διαχωρισμό και την τοποθέτηση ενζύμων σε κατάλληλες περιοχές: κυτταρικά και σε συγκεκριμένα οργανίδια, ή στο εξωκυτταρικό διαμέρισμα.
Υπάρχει ένας άλλος σημαντικός ρυθμιστικός μηχανισμός - αρνητική ανατροφοδότηση - είναι το βασικό σύστημα ελέγχου στο ενδοκρινικό σύστημα. Λειτουργεί με την αρχή της αναστολής.
Αυτό σημαίνει ότι εάν ένα ένζυμο παράγει πάρα πολύ από μια συγκεκριμένη ορμόνη, δεσμεύεται σε αυτό, αναστέλλοντας τη δραστηριότητά του και μειώνοντας τη σύνθεση, έτσι το ίδιο το προϊόν αντίδρασης αναστέλλει την παραγωγή του.
Ένζυμα: Ρόλος
Κάθε ιστός του ανθρώπινου σώματος παράγει ένα συγκεκριμένο σύνολο ενζύμων, το οποίο καθορίζει το ρόλο αυτών των κυττάρων στη λειτουργία του σώματος. Ποια είναι αυτά τα ένζυμα ορίζεται από τον γενετικό κώδικα και ποιες περιοχές είναι ενεργές σε ένα δεδομένο κύτταρο.
Χιλιάδες χημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στο ανθρώπινο σώμα ανά πάσα στιγμή, καθεμία από τις οποίες απαιτεί ένα συγκεκριμένο ένζυμο, οπότε θα ήταν δύσκολο να απαριθμηθούν όλα αυτά τα σωματίδια που υπάρχουν στο σώμα μας.
Ωστόσο, αξίζει να μάθετε για μερικά από τα πιο χαρακτηριστικά:
- Πεπτικά ένζυμα - που παράγονται από τους ιστούς του πεπτικού συστήματος, διασπώνται τα τρόφιμα σε απλές ενώσεις, επειδή μόνο αυτά μπορούν να απορροφηθούν στο αίμα. Είναι εξωκυτταρικά ένζυμα, οπότε εκπληρώνουν το κύριο καθήκον τους έξω από τα κύτταρα όπου παράγονται. Μερικά από αυτά τα ένζυμα σχηματίζονται σε ανενεργή μορφή, τα λεγόμενα προένζυμα ή ζυμογόνα, και ενεργοποιούνται στο γαστρεντερικό σωλήνα. Τα πεπτικά ένζυμα περιλαμβάνουν π.χ. αμυλάση, λιπάση, θρυψίνη.
- Η μυοσίνη είναι ένα ένζυμο που βρίσκεται στους μυς, διαλύει τα μόρια ATP που είναι φορείς ενέργειας, χάρη στο οποίο προκαλεί τη συστολή των μυϊκών ινών.
- Οι υπεροξειδάσες είναι οξειδωτικά ένζυμα και καταλάσες, δηλαδή αναγωγικά ένζυμα
- Η ακετυλοχολινεστεράση είναι ένα ένζυμο που διασπά την ακετυλοχολίνη, έναν από τους αγγελιοφόρους στο νευρικό σύστημα
- Η μονοαμινοξειδάση είναι το ένζυμο που είναι πιο άφθονο στο ήπαρ και είναι υπεύθυνο για τη διάσπαση της αδρεναλίνης, της νορεπινεφρίνης και ορισμένων φαρμάκων
- Η οξειδάση του κυτοχώματος, ένα πολύ σημαντικό ενδοκυτταρικό ένζυμο υπεύθυνο για τις ενεργειακές αλλαγές
- Η λυσοζύμη, μια ουσία που υπάρχει π.χ. στα δάκρυα ή στο σάλιο που εκπληρώνει τις προστατευτικές λειτουργίες, καταστρέφει τα παθογόνα
- Αλκοόλη αφυδρογονάση, ένα ένζυμο στο ήπαρ που είναι υπεύθυνο για τη διάσπαση της αιθανόλης
- Η αλκαλική φωσφατάση, συμμετέχει στην ανάπτυξη οστών από οστεοβλάστες
Ένζυμα: Ονοματολογία
Τα ονόματα των ενζύμων είναι συχνά αρκετά περίπλοκα καθώς προέρχονται από το όνομα της αντίδρασης που εκτελούν και το υπόστρωμα που εμπλέκεται στην αντίδραση, π.χ. 5-υδροξυτρυπτοφάνη αποκαρβοξυλάση.
Συνήθως, το επίθημα "-aza" προστίθεται στο γενικό όνομα μιας αντίδρασης και το δεύτερο μέρος του ενζύμου σχηματίζει το όνομα της ένωσης που υποβάλλεται σε αυτήν την αντίδραση.
Συμβαίνει ότι το όνομα είναι ενιαίο και στη συνέχεια προέρχεται από ένα υπόστρωμα, π.χ. λακτάση (ένζυμο που διασπά τη λακτόζη).
Πιο σπάνια, τα ονόματα των ενζύμων προέρχονται από μια γενική διαδικασία που λαμβάνει χώρα με τη συμμετοχή τους, π.χ. DNA γυράση, δηλαδή το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για την περιστροφή των κλώνων DNA.
Μερικά ένζυμα έχουν τελικά κοινά ονόματα ή ονόματα που δίδονται από τον ερευνητή τους, όπως η πεψίνη (η οποία διασπά τις πρωτεΐνες στον πεπτικό σωλήνα) ή η λυσοζύμη (ένα βακτηριοκτόνο ένζυμο που περιέχεται στα δάκρυα).
Υπάρχει επίσης μια μικρή ομάδα ενζύμων περιορισμού που είναι υπεύθυνα για την κοπή κλώνων DNA, στην περίπτωση αυτή το όνομα προέρχεται από τον μικροοργανισμό από τον οποίο απομονώθηκε το ένζυμο.
Η Διεθνής Ένωση Βιοχημείας και Μοριακής Βιολογίας εισήγαγε τους κανόνες για την ονομασία των ενζύμων και τους διαιρέθηκε σε διάφορες κατηγορίες προκειμένου να τυποποιήσει την ονοματολογία.
Δεν αντικατέστησε τα ονόματα που περιγράφηκαν νωρίτερα, είναι μάλλον συμπλήρωμα σε αυτά που χρησιμοποιούνται κυρίως από επιστήμονες.
Σύμφωνα με τους κανόνες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, κάθε ένζυμο περιγράφεται από μια ακολουθία χαρακτήρων: EC x.xx.xx.xx - όπου το πρώτο ψηφίο αντιπροσωπεύει την κλάση, τις επόμενες υποκατηγορίες και υποκατηγορίες και τέλος τον αριθμό ενζύμου. Οι αναφερόμενες κατηγορίες ενζύμων είναι:
• 1 - οξειδορεδουκτάσες: καταλύει τις αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής
• 2 - τρανσφεράσες: μεταφορά λειτουργικών ομάδων (π.χ. φωσφορικό)
• 3 - υδρολάσες: αντιστοιχούν στην υδρόλυση (αποσύνθεση) των δεσμών
• 4 - λυάσες: σπάστε τους δεσμούς με μηχανισμό διαφορετικό από την υδρόλυση
• 5 - ισομεράσες: είναι υπεύθυνες για τις χωρικές αλλαγές μορίων
• 6 - λιγάσες: συνδέστε μόρια με ομοιοπολικούς δεσμούς
Ένζυμα και φάρμακα
Η σημασία των ενζύμων για την ανθρώπινη υγεία είναι τεράστια. Η σωστή λειτουργία τους επιτρέπει μια υγιή ζωή, και χάρη στην ανάπτυξη αναλυτικών συσκευών, μάθαμε να διαγιγνώσκουμε διάφορες ασθένειες μέσω προσδιορισμού ενζύμων. Επιπλέον, είμαστε σε θέση να αντιμετωπίσουμε με επιτυχία τις ανεπάρκειες ορισμένων ενζύμων και τις ασθένειες που προκύπτουν, αλλά δυστυχώς υπάρχουν ακόμα πολλά να κάνουμε σε αυτό το θέμα.
Η θεραπεία των αιτίων των μεταβολικών παθήσεων δεν είναι ακόμη δυνατή, διότι δεν μπορούμε να τροποποιήσουμε με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα το γενετικό υλικό για την επιδιόρθωση των κατεστραμμένων γονιδίων και, ως εκ τούτου, εσφαλμένα παραγόμενα ένζυμα.
Ασθένειες που προκύπτουν από δυσλειτουργικά ένζυμα
Η σωστή λειτουργία του σώματός μας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ορθή λειτουργία των ενζύμων. Σε πολλές περιπτώσεις, οι καταστάσεις ασθένειας επηρεάζουν την ποσότητα ενζύμων, προκαλώντας την απελευθέρωση υπερβολικά από τα κύτταρα ή, αντιθέτως, ανεπαρκή.Τα παρακάτω είναι μόνο παραδείγματα ασθενειών που προκαλούνται από μη φυσιολογικές ενζυματικές λειτουργίες, υπάρχουν πολλές περισσότερες από αυτές.
- Μεταβολικά μπλοκ ή μεταβολικές ασθένειες
Τα μεταβολικά μπλοκ ή οι μεταβολικές ασθένειες είναι μια ομάδα κληρονομικών ασθενειών που προκαλούνται από τη συσσώρευση ουσιών στο κύτταρο λόγω της έλλειψης ενός ενζύμου υπεύθυνου για τον μεταβολισμό τους. Υπάρχουν τόσα πολλά υποστρώματα που συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου που γίνονται τοξικά για τα κύτταρα και ολόκληρο τον οργανισμό.
Αυτές οι ασθένειες είναι αρκετές χιλιάδες, ο αριθμός τους αντικατοπτρίζει το πλήθος των ενζύμων που βρίσκονται στο ανθρώπινο σώμα, επειδή οι μεταβολικές ασθένειες μπορούν να επηρεάσουν τα περισσότερα γονίδια που κωδικοποιούν τα ένζυμα.
Παραδείγματα είναι η γαλακτοσαιμία ή η ομοκυστενουρία, που είναι σπάνιες ασθένειες, οι οποίες συχνά εκδηλώνονται αμέσως μετά τη γέννηση ή τα πρώτα χρόνια της ζωής.
- Όγκοι
Μια άλλη ομάδα ασθενειών στις οποίες μπορεί να εμπλέκεται δυσλειτουργία του ενζύμου είναι ο καρκίνος. Εκτός από πολλές άλλες λειτουργίες, τα ένζυμα είναι επίσης υπεύθυνα για τη ρύθμιση της κυτταρικής διαίρεσης, τις λεγόμενες τυροσίνη κινάσες. Εάν αυτά τα ένζυμα αποτύχουν σε αυτήν την περιοχή, μπορεί να εμφανιστεί ανεξέλεγκτη κυτταρική διαίρεση και επομένως μπορεί να συμβεί νεοπλαστική διαδικασία.
- Έμφυσμα
Μια λιγότερο συχνή ασθένεια είναι το εμφύσημα, οπότε η ελαστάση γίνεται υπερδραστήρια. Είναι ένα ένζυμο που υπάρχει στον πνευμονικό ιστό που είναι υπεύθυνο για τη διάσπαση της πρωτεΐνης ελαστίνης που υπάρχει στους πνεύμονες, μεταξύ άλλων.
Εάν είναι πολύ ενεργό, διαταράσσεται η ισορροπία μεταξύ καταστροφής και οικοδόμησης, εμφανίζεται ουλές και αναπτύσσεται το εμφύσημα.
Ένζυμα: χρήση στη διαγνωστική
Η σύγχρονη ιατρική διάγνωση βασίζεται στη χρήση ενζύμων στους προσδιορισμούς τους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι καταστάσεις της νόσου οδηγούν άμεσα ή έμμεσα σε ανισορροπία των ενζύμων, προκαλώντας αυξήσεις ή μειώσεις στην ποσότητα τους στο αίμα.
Αυτό μπορεί να προκύψει όχι μόνο από διαταραχές της παραγωγής, αλλά επίσης π.χ. από την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας ενδοκυτταρικού ενζύμου στο αίμα ή στα ούρα ως αποτέλεσμα βλάβης στην κυτταρική μεμβράνη του.
Παραδείγματα ενζύμων που χρησιμοποιούνται σε εργαστηριακές δοκιμές είναι:
- Κρεατίνη κινάση - ένα ένζυμο που υπάρχει στους μυς, επίσης στον καρδιακό μυ, η πολλαπλή αύξηση του μπορεί να υποδηλώνει καρδιακή προσβολή, μυοκαρδίτιδα, μυϊκές παθήσεις - τραυματισμούς, δυστροφία.
- Γαλακτική αφυδρογονάση - παρούσα σε όλα τα κύτταρα του σώματος, ειδικά στον εγκέφαλο, τους πνεύμονες, τα λευκά αιμοσφαίρια και τους μυς. Η μεγάλη αύξηση παρατηρείται σε καρδιακές προσβολές, μυϊκές και ηπατικές ασθένειες ή καρκίνο.
- Η αλκαλική φωσφατάση βρίσκεται κυρίως στο ήπαρ και στα οστά, εδώ απελευθερώνεται από οστεοβλάστες. Οι ασθένειες αυτών των οργάνων μπορεί να προκαλέσουν την ανάπτυξή της, αλλά η περίσσεια της αλκαλικής φωσφατάσης μπορεί επίσης να υποδηλώνει τη διαδικασία αναγέννησης των οστών - μετά από χειρουργική επέμβαση ή κάταγμα.
- Η όξινη φωσφατάση εμφανίζεται σε πολλά όργανα - συκώτι, νεφρά, οστά, προστάτη, από διαγνωστική άποψη, η αύξηση του μπορεί να υποδηλώνει ασθένειες των οστών και του προστάτη.
- Ασπαρτική αμινοτρανσφεράση και αλανίνη αμινοτρανσφεράση - αυτά είναι ένζυμα που χαρακτηρίζουν το ήπαρ, που εμφανίζονται σχεδόν αποκλειστικά σε ηπατοκύτταρα, χρησιμοποιούνται στη βασική διαγνωστική διάγνωση ηπατικών παθήσεων και οι πολλαπλές αυξήσεις της αξίας τους πάντα οδηγούν σε περαιτέρω διάγνωση ηπατικών παθήσεων.
- Γλουταμική αφυδρογονάση και γαμμαγλουταμυλοτρανσφεράση - άλλα ένζυμα του ήπατος, παρόμοια με αυτά που αναφέρθηκαν προηγουμένως, είναι σημαντικά στη διάγνωση ασθενειών αυτού του οργάνου και της χολικής οδού.
- Η αμυλάση είναι ένα ένζυμο που υπάρχει σε πολλά όργανα, αλλά η υψηλότερη συγκέντρωση επιτυγχάνεται στα κύτταρα του παγκρέατος και των σιελογόνων αδένων, η διάγνωσή της έχει τη μεγαλύτερη σημασία για τις ασθένειές τους.
- Η λιπάση είναι ένα άλλο παγκρεατικό ένζυμο, διαφέρει στην ειδικότητα από την αμυλάση, πράγμα που σημαίνει ότι η λιπάση υπάρχει μόνο στο πάγκρεας και οι αποκλίσεις από τον κανόνα στον προσδιορισμό αυτού του ενζύμου υποδηλώνουν παγκρεατική νόσο.
- Η χολινεστεράση είναι ένα ένζυμο που διασπά την ακετυλοχολίνη - έναν πομπό στο νευρικό σύστημα, όπου υπάρχει επίσης στη μεγαλύτερη ποσότητα, στη διάγνωση χρησιμοποιείται για δηλητηρίαση με οργανοφωσφόρους.
- Παράγοντες πήξης και ινωδόλυσης - πρόκειται για ουσίες που παράγονται από το ήπαρ που εμπλέκονται στην πήξη του αίματος, οι προσδιορισμοί τους είναι σημαντικοί όχι μόνο στην αξιολόγηση αυτής της διαδικασίας, αλλά και στην παρακολούθηση της ηπατικής λειτουργίας.
- Alpha-fetoprotein - ένα ένζυμο του ήπατος, το ποσό του οποίου αυξάνεται σε ασθένειες αυτού του οργάνου, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου.
- C-αντιδρώσα πρωτεΐνη - που παράγεται από το ήπαρ, συμμετέχοντας στην ανοσοαπόκριση, η ποσότητα της αυξάνεται στο αίμα σε φλεγμονώδεις καταστάσεις - λοιμώξεις, τραυματισμοί, αυτοάνοσες ασθένειες
- Ceruloplasmin - ένα άλλο ένζυμο του ήπατος, μια αύξηση στην οποία είναι χαρακτηριστικό της νόσου του Wilson.
- Η πυριδινολίνη και η δεοξυπυριδινολίνη είναι δείκτες επαναρρόφησης των οστών (καταστροφή) και χαρακτηρίζουν τη λειτουργία των οστεοκλαστών (οστεογονικά κύτταρα).
- Η μυοσφαιρίνη - όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, είναι ένα σύνθετο χαρακτηριστικό των μυών, επομένως η αύξηση του θα δείξει βλάβη στους σκελετικούς ή καρδιακούς μυς.
- Οι τροπονίνες - οι λεγόμενοι δείκτες καρδιακής προσβολής, είναι ένζυμα που ρυθμίζουν τη συστολή των μυϊκών ινών, είναι ιδιαίτερα άφθονα στον καρδιακό μυ. Η βλάβη του προκαλεί την απελευθέρωση μεγάλων ποσοτήτων τροπονινών στο αίμα, το οποίο χρησιμοποιείται στη διάγνωση καρδιακών παθήσεων. Αξίζει να θυμόμαστε, ωστόσο, ότι η αύξηση των τροπονινών μπορεί να υποδηλώνει όχι μόνο καρδιακή προσβολή, αλλά και ανεπάρκεια, βαλβικά ελαττώματα ή πνευμονική εμβολή.
Όλα τα ένζυμα που αναφέρονται παραπάνω μπορούν να ταξινομηθούν σε διάφορες ομάδες:
- Εκκριτικά ένζυμα - το κατώτερο όριο του κανόνα είναι διαγνωστικό. Αυτά είναι ένζυμα που παράγονται φυσιολογικά από όργανα, αλλά στην περίπτωση ασθενειών ο αριθμός τους μειώνεται, π.χ. παράγοντες πήξης
- Ένζυμα δείκτη - η ανάπτυξη είναι σημαντική. Αυτή η ομάδα ενζύμων εμφανίζεται σε μεγάλες ποσότητες λόγω βλάβης οργάνων και διαρροής ενζύμων, περιλαμβάνουν π.χ. τροπονίνες
- εκκριτικά ένζυμα - αυτά είναι ένζυμα που παράγονται κανονικά στον αυλό διαφόρων οργάνων - το στόμα, τα έντερα ή το ουροποιητικό σύστημα. Εάν η έξοδος τους είναι μπλοκαρισμένη, εισέρχονται στο αίμα, π.χ. αμυλάση
Αξίζει να θυμόμαστε ότι τα ένζυμα χρησιμοποιούνται στην ιατρική διάγνωση. Οι βιοχημικές αναλύσεις πραγματοποιούνται με τη χρήση ενζύμων, και η κατάλληλη ερμηνεία των αποτελεσμάτων των ενζυματικών αντιδράσεων επιτρέπει την παροχή του αποτελέσματος μιας εργαστηριακής δοκιμής.
Ένζυμα και θεραπεία
Πολλά φάρμακα λειτουργούν επηρεάζοντας τη δράση των ενζύμων, είτε προκαλώντας τη δράση τους, είτε, αντιθέτως, ως αναστολείς. Υπάρχουν υποκατάστατα ενζύμων όπως η λιπάση που περιέχει παγκρεατίνη και η αμυλάση που χρησιμοποιούνται στην παγκρεατική ανεπάρκεια.
Από την άλλη πλευρά, ορισμένες ομάδες φαρμάκων αναστέλλουν τη δράση των ενζύμων, π.χ. αναστολείς ενζύμου μετατροπής της αγγειοτενσίνης, που χρησιμοποιούνται, μεταξύ άλλων, σε υπέρταση και καρδιακή ανεπάρκεια ή ορισμένα αντιβιοτικά, π.χ. αμοξικιλλίνη, που αναστέλλουν το ένζυμο βακτηριακή τρανσπεπτιδάση, η οποία εμποδίζει την οικοδόμηση του βακτηριακού κυτταρικού τοιχώματος, και έτσι αναστέλλει μόλυνση.
Ορισμένα δηλητήρια λειτουργούν επίσης επηρεάζοντας τα ένζυμα. Το κυανίδιο είναι ένας ισχυρός αναστολέας της οξειδάσης του κυτοχρώματος, ένα βασικό συστατικό της αναπνευστικής αλυσίδας. Το μπλοκάρισμα εμποδίζει το κύτταρο να αποκτήσει ενέργεια, γεγονός που οδηγεί στο θάνατό του.
Για την ορθή πορεία των διαδικασιών ζωής των κυττάρων, είναι απαραίτητο για την παρουσία πολλών χημικών ουσιών, που παραμένουν σε αυστηρές αναλογίες μεταξύ τους, και μεταξύ των οποίων συμβαίνουν συνεχώς χημικές αντιδράσεις.
Αυτή η εργασία εκτελείται από σωστά λειτουργικά ένζυμα, τα οποία είναι απαραίτητα για να πραγματοποιηθεί σχεδόν οποιαδήποτε χημική αντίδραση με την ταχύτητα και την αποτελεσματικότητα που απαιτείται για την ορθή λειτουργία του ανθρώπινου σώματος.
Η δράση των ενζύμων επιταχύνει αυτές τις διεργασίες πολλές φορές, συχνά ακόμη και εκατοντάδες φορές, κάτι που είναι σημαντικό, τα ίδια τα ένζυμα δεν φθείρονται κατά τη διάρκεια των αντιδράσεων.
Η έλλειψη καταλυτών ή η ακατάλληλη λειτουργία τους μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση πολλών ασθενειών. Από την άλλη πλευρά, η επιδέξια τροποποίηση της δραστηριότητάς τους σάς επιτρέπει να αντιμετωπίζετε με επιτυχία πολλές ασθένειες.
Η ενζυμολογία (η επιστήμη των ενζύμων) είναι εξαιρετικά εκτεταμένη και η ανάπτυξή της μπορεί να επιφέρει όχι μόνο επιστημονική πρόοδο, αλλά και να συμβάλει ενεργά στην ανάπτυξη της ιατρικής στον τομέα όχι μόνο της θεραπείας, αλλά και της διαγνωστικής.
Σχετικά με τον Συγγραφέα
