Конкурентное ингибирование

Классическим примером является ингибирование сукцинат-дегидрогеназы малоновой кислотой.

(Реакция катализируется суцинатдегидрогеназой).

Индол, фенол, бензол, связываясь в гидрофобном кармане химотрипсина, ингибируют гидролиз производных триптофана, фенилаланина, тирозина.

В этих случаях химические структуры ингибитора и субстрата аналогичны, поэтому вполне разумным кажется объяснение, что ингибитор связывается с той же группой (группами) на поверхности белка, что и субстрат. Поскольку из-за сходства химической структуры аналог занимает на поверхности фермента участок связывания субстрата, последний не может связаться с белком, и поэтому активность фермента уменьшается.

В случае конкурентного ингибирования аналог субстрата не влияет на скорость разложения уже образовавшегося комплекса фермент-субстрат, а влияет на величину K_s и K_m (при использовании “бесконечно-большого” избытка субстрата получается одна и та же максимальная скорость, как в присутствии, так и в отсутствии ингибитора).

K_I– константа ингибирования или константа диссоциации комплекса фермент–ингибитор.

Математической моделью является система дифференциальных уравнений:

Получим кинетическое уравнение для процесса бесконкурентного ингибирования:

1. Записываем принцип узкого места:

(1)

2. Используя принцип стационарности, запишем кинетические уравнения для веществ, концентрации которых становятся постоянными со временем:

(2)

(3)

3. Записываем материальный баланс по ферменту и концентрацию комплекса [EI] заменяем формулой (3):

4. Подставим (5) в (4)

(6)

5. Подставляем (6) в (1):

; (7)

(7) – Уравнение для скорости ферментативного процесса, ингибируемого конкурентным ингибитором.

Графическое определение параметров конкурентного ингибирования

1. Метод Лайнуивера-Берка Из графика Лайнуивера–Берка видно, что максимальная скорость реакции для процесса конкурентного ингибирования не изменяется, а Km – увеличивается.
2. Метод Хейнса
3. Метод Иди–Хофсти – С ингибитором –Без ингибитора
4. Метод Диксона

Бесконкурентное ингибирование

Щелочная фосфотаза ингибируется L-фенилаланином. Этот фермент состоит из двух идентичных субъединиц и, вероятно, фенилаланин связывается с одной из них, а субстрат с другой.

Характеристикой этого типа ингибирования является то, что ингибитор присоединяется к комплексу фермент-субстрат.

Математической моделью является система дифференциальных уравнений:

Получим кинетическое уравнение для процесса бесконкурентного ингибирования:

1. Записываем принцип узкого места:

(1)

1. Используя принцип стационарности, запишем кинетические уравнения для веществ, концентрации которых становятся постоянными со временем:

(2)

(3)

2. Записываем материальный баланс по ферменту и концентрацию комплекса [EIS] заменяем формулой (3):

Подставим (5) в (4)

(6)

Подставляем (6) в (1):

(7)