27. Ингибиторы ферментов: обратимые и необратимые.

Типы ингибирования. Различают обратимое и необратимое ингибиро-вание. Если ингибитор вызывает стойкие изменения пространственной третичной структуры молекулы фермента или модификацию функциональ­ных групп фермента, то такой тип ингибирования называется необрати­мым. Чаще, однако, имеет место обратимое ингибирование, под­дающееся количественному изучению на основе уравнения Михаэлиса-Ментен. Обратимое ингибирование в свою очередь разделяют на кон­курентное и неконкурентное в зависимости от того, удается или не удается преодолеть торможение ферментативной реакции путем увеличения кон­центрации субстрата. Конкурентное ингибирование может быть вызвано веществами, имеющими структуру, похожую на структуру субстрата, но несколько отличающуюся от структуры истинного субстрата. Такое ингибирование основано на связывании ингибитора с субстратсвязывающим (активным) центром. Классическим примером подобного типа ингибирования является торможение сукцинатдегидрогеназы (СДГ) малоновой кислотой. Этот фер­мент катализирует окисление путем дегидрирования янтарной кислоты (сукцината) в фумаровую*. Если в среду добавить малонат (ингибитор), то в результате структур­ного сходства его с истинным субстратом сукцинатом (наличие двух таких же ионизированных карбоксильных групп), он будет взаимодействовать с активным центром с образованием фермент-ингибиторного комплекса, однако при этом полностью исключается перенос атома водорода от малоната. Структуры субстрата (сукцинат) и ингибитора (малонат) все же несколько различаются. Поэтому они конкурируют за связывание с актив­ным центром, и степень торможения будет определяться соотношением концентраций малоната и сукцината, а не абсолютной концентрацией ингибитора. Таким образом, ингибитор может обратимо связываться с ферментом, образуя фермент-ингибиторный комплекс. Этот тип ингиби­рования иногда называют ингибированием по типу метаболического анта­гонизма. В общей форме реакция взаимодействия ингибитора с ферментом может быть представлена следующим уравнением:* Образовавшийся комплекс, называемый фермент-ингибиторным комп­лексом El, в отличие от фермент-субстратного комплекса ES не распадается с образованием продуктов реакции. Константу диссоциации комплекса El, или ингибиторную константу К_i, можно, следуя теории Михаэлиса-Ментен, определить как отношение констант обратной и прямой реакций:* т.е. ингибиторная константа прямо пропорциональна произведению кон­центрации фермента и ингибитора и обратно пропорциональна концент­рации комплекса El.

28. ФАД - зависимые дегидрогеназы: сукцинатдегидрогеназы. Путь водорода и электронов в дыхательной цепи.

Во флавиновых коферментах (ФАД или ФМН), активной частью моле­кул которых является изоаллоксазиновое кольцо, в результате восстанов­ления чаще всего наблюдается присоединение 2 протонов и 2 электронов одновременно: * Восстановленные формы этих кофакторов способны транспортировать водород и электроны к дыхательной цепи митохондрий или иных энергосопрягающих мембран. Организация и функционирование дыхательной цепи. В клетках эукариот дыхательная цепь расположена во внутренней мембране митохондрий, у дышащих бактерий - в цитоплазматической мембране и специализирован­ных структурах- мезосомах, или тилакоидах. Компоненты дыхательной цепи митохондрий в порядке убывания окислительно-восстановительного потенциала можно расположить. KoQ10. оказался обязательным компонентом дыхательной цепи: осуществляет в митохондриях перенос электронов от мембранных дегидрогеназ (в частности, НАДН-дегидрогеназы дыхательной цепи, СДГ и т.д.) на цитохромы. Таким образом, если никотинамидные коферменты участвуют в транспорте электронов и водорода между водорастворимыми ферментами, то KoQ10 благодаря своей растворимости в жирах осуществляет такой перенос в гидрофобной митохондриальной мембране. Пластихиноны выполняют аналогичную функцию переносчиков при транспорте электронов в процессе фотосинтеза. В организме человека KoQ может синтезироваться из мевалоновой кислоты и продуктов обмена фенилаланина и тирозина.

30. НАД – зависимые дегидрогеназы. Строение окисной и восстановительной формы.

Потребление кислорода тканями зависит от интенсивности реакций тканевого дыхания. Наибольшей скоростью тканевого дыхания характери­зуются почки, мозг, печень, наименьшей- кожа, мышечная ткань (в покое). Уравнение (2) описывает суммарный результат многоступенчатого процес­са, приводящего к образованию молочной кислоты (см. главу 10) и проте­кающего без участия кислорода: С6Н12О6 = 2С3Н6О3 + 65 кДж/моль. Использование клетками кислорода открывает возможности для более полного окисления субстратов. В аэробных условиях продукты бескисло­родного окисления становятся субстратами цикла трикарбоновых кислот (см. главу 10), в ходе которого образуются восстановленные дыхательные переносчики НАДФН, НАДН и флавиновые коферменты. Способность НАД+ и НАДФ + играть роль промежуточного переносчика водорода связана с наличием в их структуре амида никотиновой кислоты. При взаимодействии этих кофакторов с атомами водорода имеет место обрати­мое гидрирование (присоединение атомов водорода):* При этом в молекулу НАД+ (НАДФ +) включаются 2 электрона и один протон, а второй протон остается в среде. Окислительное фосфорилирование и дыхательный контроль. Функция дыхательной цепи - утилизация восстановленных дыхательных переносчи­ков, образующихся в реакциях метаболического окисления субстратов (главным образом в цикле трикарбоновых кислот). Каждая окислительная реакция в соответствии с величиной высвобождаемой энергии «обслужива­ется» соответствующим дыхательным переносчиком: НАДФ, НАД или ФАД. Соответственно своим окислительно-восстановительным потенциа­лам эти соединения в восстановленной форме подключаются к дыхательной цепи. В дыхательной цепи происходит дискриминация прото­нов и электронов: в то время как протоны переносятся через мембрану, создавая DрН, электроны движутся по цепи переносчиков от убихинола к цитохромоксидазе, генерируя разность электрических потенциалов, необ­ходимую для образования АТФ протонной АТФ-синтазой. Таким образом, тканевое дыхание «заряжает» митохондриальную мембрану, а окисли­тельное фосфорилирование «разряжает» ее.