Ферменты, яды и лекарства.

 


 

 

ИНГИБИТОРЫ ФЕРМЕНТОВ: ЯДЫ И ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ.

Дьявольский свинец и коварная ртуть. В связи с ростом загрязненности окружающей среды в последнее время в живой природе сильно возросла роль тяжелых металлов. Опасность состоит в том, что часто тяжелые металлы, поглощаемые в небольших дозах, накапливаются в организме в течение длительного времени. Каждый год в мире перерабатывается более 2 млн. тонн свинца. Уже в течение многих нет только в реки ФРГ ежегодно попадает 2500 тонн свинца и 60 тонн ртути. Содержание свинца и цинка в илистых отложениях дельты Рейна в 5-6 раз выше нормы. По статистическим данным, каждый американец, имеющий автомашину, расходует в год 1 кг свинца, который добавляется к бензину в качестве антидетонатора в виде тетраэтилсвинца и с выхлопными газами попадает в атмосферу, а следовательно, в организм человека, в овощи и фрукты.

Уже в древности периодически наблюдались вспышки эпидемий, связанных с отравлением свинцом. Они были вызваны применением столовых приборов, посуды, красок и лекарственных средств, содержащих свинец. Состоятельные римляне имели винные сосуды из меди, покрытые изнутри свинцом, кроме того, при строительстве водопроводов использовались свинцовые трубы. Очевидно, это приводило к хроническому отравлению населения свинцом. Впрочем, нельзя считать, что причиной духовного упадка господствующего класса в Риме и в конечном счете распада Римской империи был только свинец, как любят утверждать некоторые американские историки. Свинец накапливается прежде всего в печени и почках, а потом в костях и волосах. Следовательно, он поступает в организм человека и при включении в питание печени и почек животных. Кроме того, накопителями тяжелых металлов могут быть и дикорастущие съедобные грибы. Отравление тяжелыми металлами может стать угрожающим для жизни, когда "аккумуляторы" организма "переполнены" и тяжелые металлы поступают в кровь.

ингибирование ферментов

Ртутные катастрофы в Японии привлекли внимание всего мира к этому жидкому тяжелому металлу с блеском серебра. Не желая нести высокие расходы по очистке сточных вод, одно промышленное предприятие портового города Минамата спустило их в неочищенном виде в морскую бухту.

Рис.8 Ингибирование ферментов. При конкурентном ингибировании ингибитор конкурирует с истинным субстратом за активный центр фермента благодаря сходству их пространственных структур и блокирует его. Неконкурентные ингибиторы, напротив, атакуют группы фермента, находящиеся вне активного центра, изменяют его пространственную структуру и тем самым подавляют активность фермента.

В этих сточных водах содержался 1% ртути. В илистых отложениях морского дна бактерии превратили ртуть в значительно более ядовитые метилртутные соединения, которые через рыб попали в организм людей. У заболевших наблюдались тяжелые расстройства нервной системы. Почти каждый третий ребенок рождался с умственными и физическими недостатками.

Шведские ученые, занимающиеся проблемами окружающей среды, с интуицией, достойной хороших следователей, определили опасность, которую представляет ртуть для природы Швеции. Для этого они определяли содержание ртути в перьях ястребов, причем прослеживалось изменение концентрации ртути за период с 1890 г. по настоящее время, для чего использовали и чучела из музеев. Было установлено, что в 1940 г. произошло десятикратное увеличение содержания ртути, связанное с тем, что в это время в стране начали применять для протравливания семян препарат, содержащий ртуть. Параллельно с ястребом аналогичная серия исследований проводилась с перьями орлана-белохвоста, что позволило обнаружить также загрязнение ртутью водоемов. Дневные хищные птицы могут служить надежными индикаторами загрязнения окружающей среды, поскольку они, как и человек, находятся в конце длинной пищевой цепи и поэтому концентрируют яды. Следствиями отравления дневных хищных птиц ртутью были нарушения в постройке гнезд и в поведении при выведении птенцов, что отрицательно сказалось на их численности.

Ртуть, свинец и другие тяжелые металлы - это яды для большинства живых существ, поскольку они подавляют работу важных ферментативных систем. Незначительные по размеру ионы тяжелых металлов могут легко проникать во внутренние области молекул ферментов, где они главным образом реагируют с SH-группой аминокислоты цистеина. На примере лизоцима мы уже выяснили, какое принципиально важное значение имеют именно эти группы для стабилизации пространственной структуры белков. Не только ионы свинца и ртути, но и ионы мышьяка - наиболее распространенный яд средневековых "отравителей" - поражают все доступные SH-группы, образуя с ними комплексы и тем самым" влияя на пространственную структуру фермента, деформируют ее, а с нею и активный центр таким образом, что субстраты больше не связываются и, следовательно, не превращаются. Тяжелые металлы могут блокировать и другие боковые группы аминокислот, входящих в состав ферментов, например группы OH,*NH2, COOH, имидазольную и др. Поскольку ионы тяжелых металлов не конкурируют с субстратом за активный центр, а "нападают" на фермент вне активного центра, их называют неконкурентными ингибиторами.

Наряду с тяжелыми металлами, взаимодействие которых с ферментами обратимо (с помощью соответствующих взаимодействий связь фермента с этими металлами можно разорвать), есть еще и крайне прочно (необратимо) связываемые ингибиторы, такие, как определенные яды грибов, отравляющее действие которых практически невозможно устранить.

Яд мухоморов.

На мухоморовые грибы приходится большая часть смертельных случаев при отравлении грибами. Как действует яд мухоморов? Эти «лесные белые убийцы» содержат наряду с не столь ядовитыми фаллотоксинами еще очень сильно ядовитые аматоксины. Их основным представителем является альфа-аманитин, циклический пептид, содержащий восемь аминокислот. действие яда мухоморов В крайне низких концентрациях а-аманитин целенаправленно ингибирует полимеразу рибонуклеиновой кислоты (РНК-полимеразу)

Рис.9 а-Аманитин - яд мухоморовых грибов, подавляет РНК-полимеразу клеточного ядра, препятствуя тем самым считыванию генетиче­ской информации с ДНК в мРНК и последующему синтезу белка. В результате клетка обречена на медленную смерть.

клеток печени и почек; фермент РНК-полимераза синтезирует на определенных участках носителя наследственной информации дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) ядра клетки соответствующие копии информационной РНК. Как показано на рис. 9, эта мРНК несет «указания» от ядра к рибосомам, «белковым фабрикам клетки», о синтезе соответствующих белков. Следовательно, подавление РНК-полимеразы в конечном счете блокирует синтез белка. Это ведет к медленному отмиранию клеток. Поскольку последний процесс не происходит мгновенно, человек замечает отравление бледными поганками практически всегда слишком поздно. Первые симптомы отравления в виде неукротимой рвоты с расстройством кишечника проявляются лишь через 8-48 часов после попадания в организм ядовитых грибов. До этого организм не подает никаких предупредительных сигналов.

Тем не менее а-аманитин играет большую роль в биологических и медицинских исследованиях. Его можно использовать для выяснения механизма определенных процессов жизнедеятельности, а именно участия в них синтеза мРНК.

В опытах по обучению проводили дрессировку крыс с помощью легких «ударов» электрического тока. Вопреки привычке этих животных, их учили избегать темной части клетки. Перед дрессировкой некоторым крысам в мозговую жидкость была введена незначительная доза а-аманитина. Сначала эти крысы поддавались дрессировке так же быстро, как и остальные подопытные животные. Однако когда через 24 часа опыт повторили, оказалось, что животные, которым не вводили а-аманитин, помнили, чему их учили, в то время как крысы, которым был инъецирован а-аманитин, полностью забыли о наказании, грозящем им за то, что они будут прятаться в темной части клетки. Таким образом, возможно, по крайней мере у крыс, что ферментативный синтез мРНК участвует в формировании длительной памяти.

Предыдущая     Следующая

Вернуться на главную

загрузка...

Для чего нужны витамины.
Для чего нужны микроэлементы.
Ферменты, яды и лекарства.
Ферменты, сульфамиды и антибиотики.
Как действуют нервно-паралитические газы.
Подвижное равновесие живой клетки.
Стрессовый гормон адреналин.
Регуляторные ферменты.
Почему нельзя пить спиртное во время приема лекарств.
Накопление вредных веществ в организме человека.
Превращение безвредных веществ в ядовитые (мутагенные).
Алкоголь и ферменты печени.
Диагностика - ферменты, тест-полоски.
Использование ферментов в терапии.
Ферменты и гемофилия.


 

Новое на сайте:
Серия статей о анализах крови, мочи, кала
Серия статей по биохимии крови
Серия статей о шейном остеохондрозе
Комплекс утренней зарядки
Простатит
Нефрит