40. Активаторы =44

41. Ингибиторы =44

42. Способы регуляции активности ферментов.

Активность ферментов, а значит и скорость химической реакции, можно регулировать, изменяя следующие параметры:

1) Абсолютное количество фермента.

2) Условия протекания реакции (рН, t, р), количество субстрата, наличие активаторов, ингибиторов.

3) Каталитическую эффективность фермента.

(есть в 36-39)

43. Регуляция количества ферментов.

Абсолютное количество фермента в клетке определяется скоростями его синтеза и распада. В клетке существует два вида ферментов:

1. Конститутивные ферменты – всегда присутствуют в клетках данного организма. Они являются обязательными компонентами клетки, синтезируются с постоянной скоростью в постоянных количествах.

2. Адаптивные ферменты – их образование зависит от условий, складывающихся в клетке. Среди них выделяют индуцируемые и репрессируемые ферменты.

Индуцируемыми обычно бывают ферменты с катаболической функцией (катаболизм – процессы распада). Их образование может быть вызвано или ускорено субстратом данного фермента.

Репрессируемыми обычно бывают анаболические ферменты (анаболизм – процессы синтеза). Ингибитором (репрессором) синтеза ферментов может быть конечный продукт данной ферментативной реакции.

44. Влияние активаторов и ингибиторов на активность ферментов, активаторы ферментов, ингибиторы ферментов.

Активаторы ферментов – вещества, которые разными путями повышают способность ферментов ускорять реакцию.

Свойства активаторов:

1. Формируют активный центр фермента (Со²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺, Cu²⁺). 2. Облегчают образование фермент-субстратного комплекса (Mg²⁺,

Мn²⁺).

3. Стабилизируют нативную структуру фермента.

4. Защищают функциональные группы активного центра от повреждения, например, восстанавливают SH-группы активного центра (глутатион, цистеин).

5. Воздействуют на субъединицы молекулы фермента (протеин-киназа регулируется цАМФ).

Активаторами обычно бывают катионы (в таблице Менделеева с 19 по 30), реже анионы. Исключение: ионы хлора и анионы других галогенов активируют пепсин, амилазу, аденилатциклазу. Активаторами могут быть белки: апопротеины АI активирует ЛХАТ, апопротеины СII → ЛПЛ.

Ингибиторы ферментов

Это соединения, которые взаимодействуя с ферментом, препятствуют образованию нормального фермент-субстратного комплекса, уменьшая тем самым скорость реакции или прекращая её.

·

Неспецифические ингибиторы вызывают денатурацию фермента (соли тяжелых металлов, кислоты, щелочи). Их действие не связано с механизмом ферментативного катализа.

· Специфические ингибиторы – их действие связано с механизмом ферментативного катализа.

При необратимом ингибировании образуется прочный комплекс фермента и ингибитора, и фермент частично или полностью теряет свою активность. Даже если удалить свободный ингибитор из среды, та часть молекул фермента, которая успела связаться с ингибитором, остается угнетенной длительное время.

Примеры необратимых ингибиторов

1. Ингибиторы металлосодержащих ферментов – НСN, KCN, CO, NaN3 – дыхательные яды, они стойко меняют валентность Fe и Сu, входящих в состав ферментов дыхательной цепи, препятствуя переносу электронов на О2.

2. Вещества, связывающие SH группы активного центра – моноиодацетат, соединения ртути и мышьяка.

3. Вещества, связывающие OH-группы серина в активном центре – фосфорорганические соединения – боевые отравляющие вещества.

В случае обратимого действия ингибитор образует с ферментом непрочный комплекс, способный распадаться, в результате чего снова возникает активный фермент. Обратимые ингибиторы бывают конкурентные и неконкурентные.

Конкурентный ингибитор – эта молекула очень похожая на субстрат и фермент не может различить их, т.е. ингибитор и субстрат конкурируют за активный центр фермента.

В результате связывания конкурентного ингибитора с активным центром фермента падает концентрация фермент-субстратных комплексов и скорость реакции уменьшается, т.к. комплекс ингибитор-фермент I-Е не способен давать продукт. Однако для активного центра фермента все же лучше подходит субстрат. Поэтому при достаточно большой концентрации субстрата его молекулы начнут вытеснять ингибитор I из активного центра фермента, увеличится число молекул фермент-субстратного комплекса ЕS и скорость реакции увеличится.

Т.е. путем увеличения концентрации субстрата можно нейтрализовать действие конкурентного ингибитора и достичь максимальной скорости реакции (реакция 7.1). Однако для ее достижения потребуется гораздо большая концентрация субстрата (рисунок 7.1).

Действие конкурентных ингибиторов:

Вывод: конкурентные ингибиторы увеличивают K_m реакции, но не влияют на V_max.

Неконкурентные ингибиторы связываются не с активным центром фермента, а с каким-либо другим участком фермента (часто с аллостерическим центром). В результате активный центр фермента свободен и к нему может присоединиться субстрат, т.е. образуется комплекс ЕSI (реакция 7.2).

Механизм ингибирования состоит в том, что комплекс ЕSI медленно образует продукт и увеличение [S] не влияет на V_mах, V_mах реакции будет снижена (рисунок 7.2). Поскольку эти ингибиторы не мешают связыванию субстрата с активным центром – величина К_m не меняется.

Действие неконкурентных ингибиторов:

Реакция 7.2— Кинетика ферментативных реакций при действии неконкурентных ингибиторов

Вывод: неконкурентные ингибиторы понижают Vmax, но не влияют на Km.