Ингибирование ферментов.
Скорость ферментативной реакции определяется присутствием в среде эффекторов: активаторов и ингибиторов. Активаторы повышают скорость реакции и иногда модифицируют её, а ингибиторы - тормозят её.
Активаторы: коферменты, ионы Ме, SH- реагенты. Активизирующее влияние связано с оптимизацией структуры белковой молекулы и активного центра фермента. Это улучшает взаимодействие фермента и субстрата.
Активатор панкреатической липазы – желчные кислоты.
Активатор трипсиногена – энтерокиназы.
Активатор хематрипсиногена – трипсин.
Активатор пепсина и амилазы – ионы Са.
В качестве активаторов могут выступать и Ме:
Zn – активатор угольной ангидразы.
Ингибиторами принято называть вещества, вызывающее частичное или полное торможение реакции.
Любые агенты, вызывающие денатурацию фермента, являются ингибиторами. Однако такое ингибирование неспецифично потому, что не связано с механизмом действия ферментов. Гораздо больше специфических ингибиторов, которые оказывают действия на один какой – либо фермент или на группу родственных ферментов. Такие ингибиторы могут дать ценную информацию о природе активного центра фермента. На ингибировании ферментов основан механизм действия многих токсинов и ядов на организм. Так, при отравлении синильной кислотой спазм наступает вследствие полного торможения дыхательных ферментов (цитохромоксидазы).
Типы ингибирования: обратимое, необратимое.
Если молекула ингибитора вызывает стойкие изменения или модификацию активного центра фермента, то такой тип ингибирования называется необратимым.
Обратимое ингибирование встречается чаще, и его делят на конкурентное и неконкурентное, в зависимости от того удаётся или не удаётся преодолеть торможение ферментативной реакции путём повышения {S}. Конкурентное ингибирование возможно при наличии структурного сходства субстрата и ингибитора. Например, торможение активности сукцинатдегидрогеназы малоновой кислотой:
Если в среду вместо сукцината внести малонат, то в силу его структурного сходства с сукцинатом он будет реагировать с активным центром СДГ. Однако при этом перенос 2Н от малоната не происходит, так как структуры малоната и сукцината всё же несколько отличаются и они будут конкурировать за связывание с активным центром СДГ и степень торможения будет определена соотношением концентраций малоната и сукцината. Особенность этого ингибирования – обратимость за счёт увеличения {S}.
Неконкурентное (частично обратимое, но чаще всего необратимое) ингибирование вызывается веществами, не имеющими структурного сходства с субстратами и по этой причине не конкурирующее с ними за связывание с активным центром, а связывающиеся с ферментом в другом месте. Примером такого ингибирования является действие ядов тяжёлых металлов (Cu, Co, Mo), SH-реагентов, цианидов, угарного газа, синильной кислоты.
Часто имеет место частично неконкурентное ингибирование, при котором снижение Vmax сочетается с повышением Km. В редких случаях степень торможения активности фермента может повышаться с повышением {S}. Это так называемое бесконкурентное ингибирование. В этом случае возможно соединение ингибитора с комплексом ES, следовательно, образуется неактивный или медленно реагирующий комплекс
Действие многих лекарств основано как раз на этих всех методах ингибирования. Так, например, сульфаниламидные препараты применяются для лечения некоторых инфекций, которые имеют структурное сходство с ПАБК, которую бактериальная клетка использует в каестве субстрата для синтеза фолиевой кислоты. Благодаря сходству сульфаниламид блокирует действие фермента путём вытеснения ПАБК из комплекса ES , что ведёт к снижению роста бактерий. Это конкурентное ингибирование.