DIAGNOSTYKA ENZYMOLOGICZNA:

ENZYMY:

*Wskaźnikowe: pojawiają się w większych ilościach przy chorobach

*Ekskrecyjne: produkowane przez komórki wydzielnicze narządów

*Sekrecyjne: wytwarzane przez komórki i wydzielane do krwi

ENZYMY WSKAŹNIKOWE:

*Aminotransferaza asparaganinowa(AST) – występuje głównie w mięśniu sercowym, m. szkieletowych, wątrobie i krwinkach czerwonych.

Standardowo: 20 j.m./l w temp. 37 stopni; podwyższona wartość – hemoliza, zawał, choroby wątroby, niewydolność krążenia.

*Aminotransferaza alaninowa(ALT) – występuje w hepatocytach. Standardowo: 18 j.m./l; podwyższona wartość – WZW, niewydolność krążenia

*Dehydrogenaza mleczanowa(LDH) – występuje w komórkach mięśni szkieletowych, wątrobie, nerkach i układzie nerwowym. Standardowo: 120-240 j.m./l; podwyższona wartość – białaczka, zawał

*Dehydrogenaza glutaminianowa(GLD) – występuje w mitochondriach komórek wątrobowych. Standardowo: 3 j.m./l; podwyższona wartość – śpiączka wątrobowa, żółtaczka

*Kinaza keratynowa(CK) – występuje w mięśniu sercowym i mięśniach szkieletowych. Standardowo: 10-80 j.m./l; podwyższona wartość – po wysiłku, przy zawale, przy wstrząsach

*Gamma - glutamino transferaza(GGT) – występuje w wątrobie, trzustce, nerkach. Standardowo: 25 j.m./l; podwyższona wartość – chora wątroba i drogi żółciowe, nowotwory wątroby i trzustki, zawał serca

ENZYMY EKSKRECYJNE:

*Fosfolaza alkaliczna(ALP) – występuje w kościach, wątrobie, nerkach, ścianie jelita, łożysku i gruczole sutkowym. Standardowo: 60-170 j.m./l; podwyższona wartość – WZW, zapalenie żółci, ostre, przewlekłe uszkodzenie toksyczne, przerzuty nowotworowe do wątroby, krzywica, nadczynność tarczycy

*Fosfolaza kwaśna(ACP) – występuje w gruczole krokowym, wątrobie, nerkach, krwinkach czerwonych, trombocytach i tkance kostnej. Standardowo: 10 j.m./l

*α-amylaza(AMS) – rozkłada skrobię i glikogen, występuje w ślinie, soku trzustkowym i jelitowym, wątrobie i mięśniach. Standardowo: 100-350 j.m./l 100-2000 j.m./l(w moczu); podwyższona wartość – choroby trzustki, nerek, przewodu pokarmowego

*Lipaza Trzustkowa(LP) – występuje w soku trzustkowym – rozkłada tłuszcze; zwiększona aktywność – zapalenie trzustki.

CUKRY

Najobficiej występujące w przyrodzie składniki organizmów żywych. Ich główna funkcja to stanowienie źródła energii dla procesów przebiegających w komórkach. W roślinach stanowią materiał zapasowy i strukturalny a w połączeniu z białkami i lipidami jest składnikiem wydzielin i wydalin o charakterze śluzowym. Glikogen to wielocukier zapasowy u zwierząt. Glikoproteidy i glikolipidy mają duże znaczenie w utrzymaniu odpowiedniej konformacji białek, lipidów i błon białkowo-lipidowych. Bogata i różnorodna glikozylacja występująca w komórkach różnych tkanek i narządów dowodzi że struktury cukrowe mogą pełnić określone funkcje biologiczne np. uczestniczyć w fagocytozie. W stanach patologicznych często zachodzą zmiany w glikozydacji białek.

MONOSACHARYDY – wielowodorotlenowe alkohole zawierające jedną grupę karbonylową. W zależności od ilości atomów węgla w cząsteczce wyróżniamy triozy, tetrozy, pentozy, heksozy, heptozy. Heksozy i pentozy występują powszechnie u wszystkich organizmów, ich cecha charakterystyczna to zdolność do cyklizacji. W roztworach wodnych formy cykliczne i łańcuchowe występują w równowadze. Wszystkie monocukry wykazują właściwości redukujące związane z obecnością wolnej grupy karbonylowej. Redukcja jest mało specyficzna, ale może być wykorzystana do stwierdzenia obecności cukru i jego oznaczenia. W środowisku zasadowym cukry redukują jony Cu 2+ do Cu1+(np. metoda Nelsona)

METODA NELSONA:

Cukier redukuje jon Cu2+ do jonu Cu1+. Ten redukuje kwas arseno-molibdenowy. Powstaje niebieski mieszany tlenek molibdenu i wydziela się CO2. Do odczytania wyniku niezbędna jest krzywa standardowa.

Utlenowanie cukru polega na odwodorowaniu grupy karbonylowej i utworzeniu kwasu aldonowego, który jest dalej utleniany.

Z innych właściwości cukrów wykorzystuje się ich zdolność do skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego. Kąt skręcania mierzony jest polimetrycznie, a jego wielkość jest charakterystyczna dla poszczególnych monocukrów

Ogrzewanie cukrów z kwasami stężonymi prowadzi do ich odwodnienia i cyklizacji. Powstają pochodne: furfural( z pentoz) i 5-hydroksymetylo-furfural(z heksoz), które tworzą z fenolami barwne produkty kondensacji i są podstawą wielu metod identyfikacji cukrów. Pozwala to odróżnić pentozy od heksoz.

Oznaczenie glukozy we krwi:

1.Glukoza + O2 + H2O = GOD = Kwas glikonowy + H2O2

2.H2O2 + fenol + 4-amino-antypiryna = POD = 4-(p-benzochinonomonoimino)-fenazon + 4H2O

Natężenie 4-(p-benzochinonomonoimino)-fenazonu jest proporcjonalne do stężenia glukozy. Po zakończeniu reakcji ( w temp.37stopni C) odczytuje się wartość absorbancji próby badanej i wzorcowej wobec próby ślepej, przy długości dali - 500nm

C= A próby badanej/A próby wzorcowej x C próby wzorcowej

Wartość prawidłowa(surowicza, osocze):

*noworodki 2,8-4,4mmol/L(50-80mg%)

*dzieci 3,9-5,8mmol/L(70-105mg%)

*dorośli 3,9-6,4mmol/L(70-115mg%)

Oznaczanie składników kwasów nukleinowych:

To polimery zbudowane z mononukleotydów. Można je rozłożyć na kwas fosforowy i nukleozydy, a te ostatnie na pentozy i zasady purynowe lub pirymidynowe.

Wykrywanie kwasów nukleinowych opiera się na reakcjach charakterystycznych dla ich składników uwalnianych w wyniku częściowej lub całkowitej hydrolizy. Całkowite uwalnianie zasad purynowych, pirymidynowych, cukrów, kwasu fosforowego odbywa się po działaniu mocnych kwasów w podwyższonej temperaturze.

Zastosowanie kwasów nukleinowych w medycynie klinicznej:

1.Zastosowanie w terapiach genowych

2.Scedy Hybrydyzacyjne – wykorzystywane w identyfikacji w diagnostyce medycznej i weterynaryjnej

3.Powtarzające się sekwencje – ustalenie ojcostwa

4.Ekspresja obcych białek przez mikroorganizmy(np. insulina)

CHOLESTEROL

Organiczny związek chemiczny, lipid z grupy steroidów zaliczany także do alkoholi. Cząsteczka cholesterolu posiada 8 asymetrycznych atomów węgla i może mieć 256 izomerów optycznych.(128 par enancjomerów)

REAKCJE CHEMICZNE:

*Addycja do wiązania podwójnego: wiązanie podwójne cholesterolu może przyłączyć np. atomy bromu. Oba atomy przyłączą się analogicznie jak w przypadku prostych alkenów. Podobnie przyłączają się chlorowodory.

*Utlenianie: grupa hydroksylowa utlenia się do karbonylowej dzięki zastosowaniu utleniaczy. Powstały produkt zaliczyć można do ketonów.

BIOSYNTEZA: pula cholesterolu organizmu pochodzi ze źródeł pokarmowych. Produkcja zachodzi we wszystkich komórkach jądrzastych, lecz głównie w wątrobie, jelitach oraz w skórze. Do zastosowań przemysłowych jest on pozyskiwany ze źródeł naturalnych.

*Utworzenie mewalonianu: początkowa synteza cholesterolu z acetylo- CoA nie różni się zbytnio od tej zachodzącej w przypadku kwasów tłuszczowych. Dwie cząsteczki acetylo- CoA reagują ze sobą w reakcji katalizowanej przez tiolazę cytozolową. W rezultacie powstaje acetoacetylo-CoA i wolny koenzym A. Acetoacetylo-CoA kondensuje z kolejną cząsteczką acetylo-CoA tym razem katalizatorem jest syntaza HMG-CoA kolejny wolny koenzym A ulega odszczepieniu, a głównym produktem jest 3-hydroksy-3-metyloglutarylo-CoA czyli HMG-CoA. Ulega ono redukcji, dzięki czemu odłącza się ostatnia trzecia cząsteczka koenzymu A.

*Stworzenie fragmentu pięciowęglowego:

Mewalonian posiada 6 atomów węgla. Do syntezy pierścienia steroidowego używana jest jedna grupa pięciowęglowa, tzw. Jednostka izoprenoidowa nazwana tak od węglowodoru posiadającego podobny szkielet węglowy.

Mewalonian musi pozbyć się jednego atomu węgla, jest to proces kosztowny energetycznie. Wytwarza się 3-fosfo-5-difosforan mewalonianu, który następnie ulega dekarboksylacji, oprócz CO2 odłącza się również jedna grupa fosforanowa. Przejście to przeprowadza dekarboksylaza difosfomawalonianowa.

ŁĄCZENIE JEDNOSTEK IZOPRENOIDOWYCH:

Część cząsteczek difosforanu izopentylu ulega izomeryzacji katalizowanej przez izomerazę izopentenydifosforanową do difosforanu 3,3-dimetyloallilu. Cały ten proces polega po prostu na zmianie położenia wiązania podwójnego.

difosforan izopentylu i difosforan 3,3-dimetyloallilu kondensują się dzięki cis-prenylotransferazie tworząc difosforan geranylu. Związek ten posiada już 10 atomów węgla.

Difosforan geranylu łączy się z kolejną cząsteczką difosforanu izopentylu, dzięki czemu powstaje difosforan farnezylu o 15 atomach węgla. Może on wejść w kilka różnych szlaków metabolicznych, np. tworząc łańcuch boczny ubichinonu. By stać się w końcu cholesterolem albo innym sterydem, musi on jednak zostać połączony z drugą taką samą cząsteczką przez syntezę skwalerzu. Potrzebuje także NADPH. W rezultacie powstaje liczący 30 atomów węgla skwalen. Mechanizm tej reakcji obejmuje utworzenie difosforanu preskwalenu, który jest redukowany i odłącza pirofosforan.

CYKLIZACJA:

Spośród wielu możliwych konformacji jakie może przyjąć skwalen, niektóre szczególnie sprzyjają cyklizacji łańcucha. Wpierw jednak epoksydaza skwalenowa przy udziale tlenu, NADPH i FAD utlenia pierwsze wiązanie podwójne licząc od początku łańcucha, tworząc pierścień trójczłonowy charakterystyczny dla epoksydów. Powstały epitlenek nazywamy oksydoskwalenem albo tlenkiem cholesterolu.

Następnie do akcji wkracza lanosterolocyklaza oksydoskwalenowa. Dzięki niej następuje zamknięcie się łańcucha w trzy pierścienie cykloheksanowe u jeden cyklopentanowy z przemieszczeniem grup metylowych przy C14 i C8 na odpowiednio C13 i C14. W efekcie powstaje 30węglowy lanosterol.

OBRÓBKA LANOSTEROLU:

Lanosterol posiada już grupę hydroksylową przy C3, ale dysponuje także nadmiarowymi grupami metylowymi, a jego wiązanie podwójne jest w złym miejscu. Musi więc nastąpić utlenienie wspomnianych grup do CO2 a wiązanie podwójne powinno zmienić pozycję.

Wchłanianie: Cholesterol pochodzi z diety, przy czym zazwyczaj dzienne spożycie oscyluje w granicach 0,5-1g. Związek ten występuje obficie w pokarmach zwierzęcych, natomiast śladowe jego ilości można znaleźć w pokarmie roślinnym. Bardzo dużą jego ilość zawiera żółtko jaja.

Jednak nie cały wchłaniany w przewodzie pokarmowym cholesterol pochodzi z konsumpcji. Związek ten dostaje się do dwunastnicy razem z żółcią wydzielaną przez wątrobę(ok. 2g/dziennie), a także ze złuszczonym nabłonkiem wyściełającym przewód trawienny. W rezultacie blisko połowa wchłanianego cholesterolu nie pochodzi z pożywienia. Z uwagi na niską rozpuszczalność lipidów cholesterol przebywa w świetle jelit w micelach mieszanych. Do wchłaniania cholesterolu konieczna jest obecność soli kwasów żółciowych. Niezależnie od pochodzenia najważniejszy ze steroidów wchłaniany jest w większości w proksymalnej części jelita cienkiego.

KRĄŻENIE:

Wchłonięty w jelitach cholesterol zostaje rozdzielony na dwie pule. Większa stanowiąca 70% przepływa przez naczynia limfatyczne, by znaleźć się w żyłach. Mniejsza część trafia natomiast do żyły wrotnej. W ten sposób cholesterol trafia do wątroby, skąd jego część zostanie ponownie wydzielona do dwunastnicy. Żółć zawiera bowiem cholesterol w postaci wolnej oraz estrów, jego stężenie szacuje się na 1,6-4,4mmol/L, co w przeliczeniu na gramy daje 0,6-1,7g/L.

ZNACZENIE BIOLOGICZNE:

Cholesterol odgrywa kluczową rolę w wielu procesach biochemicznych m.in.: syntezie witaminy D3 oraz hormonów o budowie sterydowej takich jak kortyzon, progesteron, estrogeny i testosteron. Jego obecność w błonach komórek nerwowych ma duże znaczenie dla funkcjonowania synaps.

Cholesterol bierze udział w formowaniu raftów lipidowych i membrany plazmowej, redukuje także przepuszczalność błony komórkowej dla kationów wodoru i sodu.

CHOLESTEROL A CHOROBY UKŁADU KRĄŻENIA:

Dobry cholesterol – HDL, zły cholesterol – LDL

Nadmiar cholesterolu – kamienie żółciowe.