13. Обратимые и необратимые ингибиторы ферментов. Характерные черты конкурентного, неконкурентного и бесконкурентного ингибирования.
Ингибиторы – вещества подавляющие или задерживающие активность ферментов.
Различают обратимое и необратимое ингибирование. Необратимый ингибитор или каталитический яд, взаимодействуя с ферментом, снижает его активность до нуля. Обратимые ингибиторы, в отличие от необратимых образуют с ферментом динамический комплекс, отличающийся по своим кинетическим свойствам от свободного фермента. Характерная черта обратимого ингибирования – наличие равновесия между ферментом и ингибитором. При этом константа равновесия или константа ингибирования (Кi) служит мерой сродства фермента и ингибитора и выражает эффективность действия ингибитора.
Можно выделить три основных типа обратимого ингибирования: конкурентное, неконкурентное и бесконкурентное
К
онкурентный
ингибитор – это соединение, обладающее
структурным сходством с субстратом.
Поэтому такой ингибитор способен
взаимодействовать с активным центром
фермента, конкурируя с истинным
субстратом.
Н
еконкурентное
ингибирование - В случае неконкурентного
ингибирования ингибитор не оказывает
влияния на взаимодействие фермента и
субстрата, уменьшая скорость реакции.
Способен связываться с субстрат-ферментным
комплексом (ES+I)
Бесконкурентное
ингибирование: Этот тип ингибирования
наблюдается в случае, когда ингибитор
способен связываться исключительно с
фермент-субстратным комплексом. Схема
бесконкурентного ингибирования:
14. Регуляция активности ферментов.
Вещества, изменяющие активность ферментов, называют регуляторами. Они делятся на ингибиторы, снижающие ферментативную активность, и активаторы, повышающие ферментативную активность.
Большинство ферментативных процессов в клетке протекают не в одну стадию, а представляют собой совокупность ферментативных реакций, объединенных в ферментативные цепи (метаболические пути), которые могут быть линейными (гликолиз), разветвленными, циклическими (цикл Кребса). Чтобы воздействовать на скорость метаболического пути, достаточно регулировать количество или активность ферментов. В метаболических путях нет надобности регулировать активность всех ферментов, обычно регулируется активность ключевых ферментов, которые определяют скорость метаболического процесса в целом.
Регуляция ферментов происходит путём:
Регулирование количества ферментов
Регулирование количество субстрата
Аллостерическая регуляция
Частичный протеолиз
Фосфорилирование-дефосфорилирование
Механизм обратной связи
1. Аллостерическая регуляция
Включает изменение активности фермента за счёт связывания с ним аллостерического эффектора (молекулы-активатора или ингибитора) аллостерическом центре фермента. Принцип работы:
Эффектор изменяет конформацию фермента, что снижает или увеличивает сродство к субстрату, а значит, соответственно, уменьшает или увеличивает каталитическую активность фермента. Активаторы — усиливают. Ингибиторы — снижают.
Пример: АТФ как активатор или конечные продукты метаболического пути как ингибиторы.
2. Частичный протеолиз
Частичный протеолиз — это процесс, при котором ферментативное расщепление определённых пептидных связей в белке приводит к его переходу из неактивной формы (профермента) в активную (некоторые ферменты синтезируются в виде неактивных предшественников – проферментов). В отличие от полного протеолиза, этот процесс не разрушает белок до аминокислот, а лишь активирует его или изменяет функциональные свойства.
Частичный протеолиз необратим, так как разрезание пептидных связей приводит к структурным изменениям белка, которые нельзя восстановить.
Частичный протеолиз обычно применяется для активации проферментов или для других ключевых процессов, например, свертывания крови или переваривания пищи.