Контроль активности фермента2.1. Влияние на ферменты активаторов и ингибиторов. Активаторами ферментов являются ионы многих металлов, например, ионы кальция активируют липазу. Некоторые анионы также способны активировать ферменты, например, a-амилаза слюны активируется ионами хлора. Активаторами ферментов могут быть разнообразные вещества: так, желчные кислоты повышают активность панкреатической липазы. Ингибиторы тормозят действие ферментов. По характеру своего действия ингибиторы подразделяются на обратимые и необратимые. В основе такого деления лежит прочность соединения ингибитора с ферментом. Обратимые ингибиторы — это соединения, которые нековалентно взаимодействуют с ферментом и могут отделяться от фермента. Обратимое ингибирование может быть конкурентным. Конкурентный ингибитор имеет структуру, похожую на структуру субстрата, но несколько от нее отличающуюся. Он конкурирует с субстратом за связывание в субстратсвязывающем участке активного центра. Конкурентное ингибирование можно ослабить или полностью устранить, повысив концентрацию субстрата. Конкурентный ингибитор увеличивает Кm, но не изменяет Vmax. Пример: фермент сукцинатдегидрогеназа дегидрирует сукцинат, превращая его в фумарат. Малонат, который структурно похож на сукцинат, связывается в активном центре фермента, но не может дегидрироваться.
Степень торможения будет определяться соотношением концентраций малоната и сукцината. Метод конкурентного торможения нашел широкое применение в медицинской практике. Сульфаниламиды – препараты, используемые для лечения инфекционных болезней – это структурные аналоги парааминобензойной кислоты, участвующей в метаболизме бактерий. Сульфаниламид вытесняет пара-аминобензойную кислоту из комплекса с ферментом, что приводит к гибели микроорганизмов. При обратимом неконкурентном ингибировании субстрат и ингибитор связываются с разными центрами. Увеличение концентрации субстрата не препятствует связыванию ингибитора. Неконкурентный ингибитор уменьшает Vmax, а Кm не меняется. Известно бесконкурентное ингибирование, когда ингибитор связывается с ферментом также не в каталитическом центре, однако не со свободным ферментом, а только с ES-комплексом в виде тройного комплекса. Бесконкурентный ингибитор уменьшает Кm и Vmax. Любые агенты, вызывающие денатурацию белка, приводят к необратимой инактивации фермента. Но она не связана с механизмом действия ферментов. Необратимые ингибиторы — это соединения, которые могут специфически связывать функционально важные группы активного центра, образуя ковалентные прочные связи с ферментом. Неконкурентное необратимое ингибирование вызывается тяжелыми металлами (ртуть, свинец и др. присоединяются к HS-группам полипептидной цепи), солями синильной кислоты, оксидом углерода (II) и др.. При конкурентном необратимом торможении ингибитор, обладающий структурным сходством с субстратом, соединяется с ферментом, подменяя собой субстрат. Диизопропилфторфосфат структурно близок к нейромедиатору ацетилхолину и присоединяется вместо него к ферменту ацетилхолинэстеразе. Он блокирует активный центр фермента. В результате утрачивается способности нейронов проводить нервные импульсы.
|
