ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В. Г. БЕЛИНСКОГО
Факультет
естественно-географический Кафедра биохимии
КУРСОВАЯ РАБОТА
«Креатинфосфокиназа»
Выполнил: студентка гр. БХ-31
Юматова Екатерина
Преподаватель: Соловьев В. Б.
Пенза, 2009
Содержание
Введение
Классификация
Изоферменты креатинфосфокиназы
Диагностическое значение исследования активности изоферментов КФК
Методы определения активности КФК
Стандартные клинико-лабораторные показатели
Роль креатинфосфокиназы в метаболизме мышечной ткани
Кинетика действия КФК
Перенос энергии из митохондрий в цитоплазму клетки миокарда с помощью изоферментов КФК
Активность КФК в мембранах саркоплазматического ретикулума миокарда в условиях экспериментальной коронарной недостаточности
Влияние алкогольной интоксикации и процессов старения на активность креатинфосфокиназы и ее ферментов
Заключение
Список литературы
История изучения креатинфосфокиназы (КФК) интересна и необычна: несмотря на то, что она началась более 80 лет тому назад (с открытия креатинфосфата в 1927 г.), а креатинкиназная реакция была открыта Ломаном и Леманом в 1934- 1936 годах, исследователи все еще открывают новые функции креатинкиназной системы и проблема остается далекой от разрешения. Развитие идей о физиологической роли креатинкиназной системы с самого начала было тесно связано с успехами в области изучения мышечной физиологии и биоэнергетики. Со своей стороны, исследования креатинкиназной системы вносят заметный вклад в формирование представлений об общих принципах организации метаболизма и метаболического контроля в клетке.
Цель работы: исследование современных взглядов на строение и биологическую роль креатинфосфокиназы.
Креатинкиназа (КФ 2. 7. 3. 2) - относится к фосфотрансферазам с азотсодержащей группой в качестве акцептора.
К классу трансфераз относят ферменты, катализирующие различные превращения, представляющие собой перенос радикала от молекулы-донора к молекуле-акцептору и не являющиеся процессом гидролиза. Наименование их составляется по форме: «донор - транспортируемая группа - трансфераза».
Креатинфосфокиназа относится к одному из самых больших подклассов трансфераз - киназам - ферментам, катализирующим перенос остатков фосфорной кислоты, ее ангидридов и эфиров (подкласс 2.7). Креатинкиназа обладает узкой субстратной специфичностью. (Кнооре Д. Г., Биологическая химия, М., 2000, с. 135, 137, 229).
В 1964 г. были открыты изоферменты креатинфосфокиназы: цитоплазматические ВВ-КФК (от англ. brain - мозг), ММ-КФК (от англ. muscle - мышца) и гибридная форма - МВ-КФК, а также митохондриальный изофермент - мт-КФК.
В сердце цитоплазма содержит половину ММ-формы, а также всю МВ- и ВВ-КФК; их суммарная активность составляет 40-50% от общей активности.
В скелетных мышцах, где содержание митохондрии невелико, на их долю приходится только 2,5-6 % от общей активности КФК, хотя удельная активность мт-КФК в скелетных мышцах не ниже, чем в сердце.
В миофибриллах сердца и скелетных мышц млекопитающих ММ-КФК является интегральной частью М-линии; в скелетных мышцах на долю этой КФК приходится 5% от общей активности фермента, а большая часть остальной активности присутствует в цитоплазме. (Липская Т. Ю. Физиологическая роль креатинкиназной системы: эволюция представлений, М., 2001).
Исследование активности изоферментов КФК в сыворотке крови имеет важное диагностическое значение. Изоферменты креатинкиназы особо важно исследовать при остром инфаркте миокарда, так как МВ-форма в значительном количестве содержится практически только в сердечной мышце. Повышение активности МВ-формы в сыворотке крови свидетельствует о поражении именно сердечной мышцы.
Возрастание активности ферментов сыворотки крови при многих патологических процессах объясняется, прежде всего, двумя причинами: 1) выходом в кровяное русло ферментов из поврежденных участков органов или тканей на фоне продолжающегося их биосинтеза в поврежденных тканях; 2) одновременным повышением каталитической активности некоторых ферментов, переходящих в кровь. Возможно, что повышение активности ферментов при «поломке» механизмов внутриклеточной регуляции обмена веществ связано с прекращением действия соответствующих регуляторов и ингибиторов ферментов, изменением под влиянием различных факторов строения и структуры макромолекул ферментов. (Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф., Биологическая химия, М., 1998, с. 580).
Унифицированным методом определения активности креатинфосфокиназы служит метод с использованием в качестве субстрата реакции креатина. Активность фермента пропорциональна количеству неорганического фосфора, образующегося в результате кислотного гидролиза продукта креатинкиназной реакции - креатинфосфата. Неорганический фосфор определяется по цветной реакции с молибдатом аммония. В норме активность креатинкиназы в крови, установленная с помощью этого метода, достигает 100 нмоль/(с*л), или до 6 МЕ. Активность МВ-формы креатинкиназы составляет менее 2 % от общей активности фермента. Вторым методом определения активности креатинкиназы, также принятым в качестве унифицированного, является метод с использованием в качестве субстрата креатинфосфата. Активность фермента пропорциональна количеству креатина, образующегося в результате ферментативной реакции. Креатин определяется по цветной реакции с -нафтолом. В норме активность креатинкиназы в сыворотке крови, установленная с помощью этого метода, составляет от 0 до 220 нмоль/(с*л), или от 0 до 13 МЕ [Международная единица = 16,67 нмоль/(с*л)]. (Ленинджер А., Биохимия, М., 1976, с. 382).
Креатинфосфокиназа (КФК) в сыворотке
Норма: 10-50 МЕ/л при 30С0 (варьирует в зависимости от метода определения).
А. Предосторожности при проведении опыта: фермент нестабилен, содержимое эритроцитов ингибирует активность фермента. Сыворотка должна быть быстро отделена от сгустка. Если исследование не может быть произведено немедленно, сыворотку следует заморозить.
Б. Физиологическая основа: КФК расщепляет креатинфосфат (при участии АДФ) с образованием креатина и АТФ. КФК много в скелетной и сердечной мышцах, в мозге.
В. Интерпретация полученных данных:
Повышение показателя имеет место при мышечных нарушениях (инфаркт миокарда, травма мышцы), при мышечной дистрофии, полимиозите, сильном мышечном напряжении (беге), гипотиреозе, инсульте. После инфаркта миокарда КФК повышается быстро (за 3-5 часов) и сохранятся повышенной 2-3 дня.
Показатель не повышается при инфаркте легкого или поражении паренхимы печени.
Изоферменты креатинфосфокиназы в сыворотке (таблица №1)
А. Предосторожности при проведении опыта: такие же, как и в случае исследования КФК (см. выше).
Б. Физиологическая основа: КФК представлена тремя изоферментами, разделяющимися при электрофорезе. Для скелетной мышцы характерен изофермент ММ, для миокарда МВ, для мозга - ВВ.
В. Интерпретация полученных данных: Содержание КФК-ММ повышается при повреждении скелетных мышц, мышцы сердца, мозга; при заболеваниях мышц (дистрофия, гипотиреоз, дерматомиозит, полимиозит); при рабдомиолизе; после тяжелой физической нагрузки. Содержание КФК-МВ повышается сразу после инфаркта миокарда (в течение 2-4 часов) и сохраняется повышенным до 72 часов; при тяжелом поражении мышц; синдроме Рейе; при пятнистой лихорадке Скалистых гор. Уровень КФК-ВВ иногда повышается при тяжелом шоке; при некоторых карциномах (особенно при овсяноклеточной карциноме, а также карциноме яичников, молочной железы или простаты) или при атрезии желчных протоков.
Таблица №1. Изоферменты креатинфосфокиназы
Изоферменты
Нормальный уровень (% от общего)
Наиболее быстрый
Фракция 1, ВВ
0
Фракция 2, МВ
0-3
Наиболее медленный
Фракция 3, ММ
97-100
( Марри Р., Биохимия человека, Т.2, М.,1993, с. 372, 373).
АТФ, необходимый в качестве постоянного источника энергии для мышечного цикла сокращение-расслабление, может образовываться засчет гликолиза, окислительного фосфорилирования, креатинфосфата или двух молекул АДФ. Запасы АТФ в скелетной мышце при сокращении быстро истощаются, и их хватает менее чем на секундное сокращение. В медленных скелетных мышцах, обладающих значительными резервами О2 в миоглобине, основной источник регенерации АТФ - окислительное фосфорилирование. Быстрые скелетные мышцы регенирируют АТФ главным образом в ходе гликолиза.
Фосфагены, такие как креатинфосфат, предотвращают быстрое истощение запасов АТФ, поставляя легко используемый макроэргический фосфат, необходимый для ресинтеза АТФ из АДФ. Креатинфосфат образуется из АТФ и креатина в период расслабления мышцы, когда потребность в АТФ не столь велика. Фосфорилирование креатина катализируется креатинфосфокиназой - специфичным для мышц ферментом. ( Марри Р., Биохимия человека, Т.2, М.,1993, с. 340, 341).
Креатинфосфокиназа функционирует по неупорядоченному равновесному механизму.
Этот механизм может быть представлен следующей схемой:
(1)
где стадия, характеризующаяся константой k, является лимитирующей.
Для четырех равновесных реакций
Е + А ЕА, (2)
Е + В ЕВ, (3)
ЕА + В ЕАВ, (4)
ЕВ + А ЕАВ, (5)
получаем четыре уравнения
(e - xa - xb - x)a = KSAxa , (6)
(e - xa - xb - x)b = KSBxb , (7)
xab = KMBx , (8)
xba = KMAx , (9)
где а, b, x, xa, xb - концентрации соответственно А, В, ЕАВ, ЕА и ЕВ; KSA, KSB, KMA, KMB - константы диссоциации четырех равновесных реакций. Скорость суммарной реакции пропорциональна концентрации ЕАВ. Таким образом,
V = kx. (10)
Исключая х из приведенных выше уравнений, получаем:
Это уравнение содержит только три из четырех констант равновесия. Четвертая оказывается «излишней», так как она связана с тремя остальными константами соотношением
Страницы: 1, 2
