Неконкурентное ингибирование:
Если ингибитор по своей структуре не сходен со структурой субстрата и присоединяется к участку, отличному от активного центра, то наблюдается неконкурентное ингибирование. Неконкурентный ингибитор может связываться либо с ферментом, либо с фермент-субстратным комплексом, образуя неактивный комплекс по уравнениям реакций:
Присоединение неконкурентного ингибитора вызывает изменение конформации молекулы фермента таким образом, что нарушается взаимодействие субстрата с активным центром фермента и снижается скорость ферментативной реакции. Степень неконкурентного ингибирования зависит только от концентрации ингибитора и не зависит от концентрации субстрата, поскольку ингибитор не конкурирует с субстратом за связывание с активным центром фермента и присоединяется к участку, отличному от центра связывания субстрата. Эффект неконкурентного ингибирования не может быть устранен избытком субстрата, поскольку не влияет на связывание субстрата с ферментом.
Например, синильная кислота связывается с гемовым железом ферментов дыхательной цепи и блокирует клеточное дыхание.
Необратимое ингибирование:
При необратимом ингибировании ингибитор прочно связывается прочными ковалентными связями с функциональными группами фермента, что приводит к безвозвратной потере активности фермента. Чаще всего ингибитор связывается с активным центром фермента, который становится неактивным. Чаще всего необратимое ингибирование вызывают ионы тяжелых металлов (Hg2+, Ag+) и мышьяка (As3+), которые прочно связываются с сульфгидрильными группами (-SH) активного центра фермента. Если концентрации ионов малы, то активность фермента восстанавливается введением веществ, которые более прочно связываются с ними. Вещества, восстанавливающие активность фермента за счет более прочного связывания с ингибитора, называются реактиваторами. При высоких концентрациях токсичных ионов происходит денатурация белковой молекулы фермента с полной потерей активности.
Ингибиторы часто используются для выяснения механизма действия ферментов. С этой целью применяют вещества, блокирующие определенные группы активного центра изучаемого фермента.
Некоторые лекарственные препараты оказывают свое лечебное действие за счет необратимого ингибирования фермента. Например, аспирин ингибирует фермент циклооксигеназу, катализирующую образование простагландинов из арахидоновой кислоты путем переноса ацетильной группы на активный центр фермента. Уровень простагландинов снижается, а картина воспаления стирается.
Примером необратимого ингибирования может служить инактивация фермента ацетилхолинэстеразы под влиянием ядов нервно-паралитического действия — фосфорорганических соединений.
Особенности строения и функционирования олигомерных белков. Аллостерические ферменты.
Олигомерные белки проявляют свойства, отсутствующие у мономерных белков. Влияние четвертичной структуры на функциональные свойства белка можно рассмотреть, сравнивая строение и функции двух родственных гемсодержащих белков: миоглобина и гемоглобина. Оба белка имеют общее эволюционное происхождение, сходную конформацию отдельных полипептидных цепей и сходную функцию (участвуют в транспорте кислорода), но миоглобин — мономерный белок, а гемоглобин — тетрамер. Наличие четвертичной структуры у гемоглобина придаёт этому белку свойства, отсутствующие у миоглобина.
Структура и функции миоглобина
Миоглобин относят к классу гемсодержащих белков, т. е. он содержит простетическую группу — гем, довольно прочно связанную с белковой частью. Миоглобин относят к глобулярным белкам; он имеет только одну полипептидную цепь.
Клеточная локализация и функция
Миоглобин содержится в красных мышцах и участвует в запасании кислорода. В условиях интенсивной мышечной работы, когда парциальное давление кислорода в ткани падает, O2 освобождается из комплекса с миоглобином и используется в митохондриях клеток для получения необходимой для работы мышц энергии.
Строение миоглобина
Миоглобин содержит небелковую часть (гем) и белковую часть (апомиоглобин).
Гем — молекула, имеющая структуру циклического тетрапиррола, где 4 пиррольных кольца соединены метиленовыми мостиками и содержат 4 метальные, 2 винильные и 2 пропионатные боковые цепи. Эта органическая часть гема называется протопорфирином. Возможны 15 вариантов расположения боковых цепей, но в составе гемопротеинов присутствует только один изомер, называемый протопорфирин IX. В геме 4 атома азота пиррольных колец протопорфирина IX связаны четырьмя координационными связями с Fе2+, находящимся в центре молекулы (рис. 1-29).
