Конкурентное ингибирование
Конкурентный ингибитор – это соединение, обладающее структурным сходством с субстратом. Поэтому такой ингибитор способен взаимодействовать с активным центром фермента, конкурируя с истинным субстратом (рис.2.3.6).
Схема конкурентного ингибирования
Рис. 2.3.6. Взаимодействие фермента, субстрата и конкурентгого ингибитора
График ингибирования в координатах Лайнуивера-Берка выглядит следующим образом (рис. 2.3.7.).
Рис. 2.3.7. Конкурентное ингибирование
При этом типе ингибирования увеличивается Km. Скорость реакции снижается, так как комплекс фермент-ингибитор является неактивным (не распадается с образованием продуктов). Однако максимальная скорость реакции (Vmax) не изменяется.
Уравнение Михаэлиса-Ментен в данном случае имеет вид:
(1)
Где Km(каж) имеет значение:
(2)
Степень ингибирования зависит от концентраций субстрата и ингибирования, и при достаточно большой концентрации субстрата ингибирование может быть подавлено (рис. 2.3.8.).
Рис. 2.4.8. Подавление конкурентного ингибирования
Пример конкурентного ингибирования – ингибирование сукцинатдегдрогеназы малоновой кислотой (рис 2.3.9.).
Рис. 2.3.9. Малонат – конкурентный ингибитор сукцинатдегидрогеназы
Неконкурентное ингибирование
В случае неконкурентного ингибирования ингибитор не оказывает влияния на взаимодействие фермента и субстрата (рис. 2.3.10.), уменьшая скорость реакции (Vmax(каж)<Vmax).
Схема неконкурентного ингибирования
При этом Ki1=Ki2=Ki. Уравнение Михаэлиса-Ментен выглядит следующим образом:
(3)
Где Vmax(каж) имеет значение:
(4)
Рис. 2.3.10. Неконкурентное ингибирование
Линейный график в координатах двойных обратных величин имеет следующий вид (рис. 2.3.11.).
Степень ингибирования зависит от концентрации ингибитора и не зависит от концентрации субстрата.
Примером неконкурентного ингибирования является ингибирование α-амилазы мальтозой (продуктом реакции). В промышленности применяется противогрибковый препарат этоний, который является неконкурентным ингибитором сахаразы грибов. В медицине его используют как антисептик.
Рис. 2.3.11. Неконкурентное ингибирование.
Бесконкурентное ингибирование
Этот тип ингибирования наблюдается в случае, когда ингибитор способен связываться исключительно с фермент-субстратным комплексом (рис. 2.3.12.).
Схема бесконкурентного ингибирования:
При данном типе ингибирования в равной степени изменяется как константа Михаэлиса, так и максимальная скорость реакции:
.
(5)
Где
,
а
.
(7)
Рис. 2.3.12. Бесконкурентное ингибирование
Так как и константа Михаэлиса и максимальная скорость изменяются в равной степени, то в координатах Лайнуивера-Берка графики имеют вид параллельных прямых (рис.2.3.13).
Рис. 2.3.13. Бесконкурентное ингибирование.
Бесконкурентный тип ингибирования часто встречается в сложных полисубстратных реакциях.