Влияние на ферменты активаторов и ингибиторов

Активаторами ферментов являются катионы многих металлов, так, ионы кальция активируют липазу. Некоторые анионы также способны активировать ферменты: ионы хлора активируют a-амилазу слюны.

Активаторами ферментов могут являться различные органические вещества (желчные кислоты пувеличивают активность фермента панкреатической липазы).

Ингибиторы тормозят действие ферментов.

По характеру своего действия ингибиторы подразделяются на обратимые и необратимые. В основе такого деления лежит прочность связи, образуемой между ингибитором и ферментом.

Обратимые ингибиторы - 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. Конкурентный ингибитор увеличивает К_m.

Пример: фермент сукцинатдегидрогеназа катализирует дегидририрование сукцината; продуктом реакции является фумарат. Малонат,структурно сходный с сукцинатом, связывается в активном центре фермента, но не способен дегидрироваться (рис. 24).

Рис. 24. Схема конкурентного ингибирования

Степень торможения определяется соотношением концентраций малоната и сукцината. При высокой концентрации субстрата последний может полностью вытеснять ингибитор из активного центра, поэтому u_max не изменяется.

Метод конкурентного торможения широко применяется в медицинской практике. Парааминобензойная кислота – соединение, участвующее в метаболизме бактерий. Сульфаниламиды – препараты, используемые для лечения инфекционных болезней, – являются ее структурными аналогами. 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 u_max, а К_m не меняется.

Известно бесконкурентное ингибирование: ингибитор связывается с ферментом не в каталитическом центре только с ES-комплексом в виде тройного комплекса. Бесконкурентный ингибитор увеличивает К_m и уменьшает u_max.

Необратимые ингибиторы - соединения, которые могут специфически связывать функционально важные группы активного центра, образуя ковалентные прочные связи с ферментом.

Любые агенты, вызывающие денатурацию белка, приводят к необратимой инактивации фермента, но она не связана с механизмом действия ферментов.

Неконкурентное необратимое ингибирование вызывается солями тяжелых металлов (ртуть, свинец и др.), которые блокируют HS-группы полипептидной цепи, оксидом углерода (II), цианидами и др.

При конкурентном необратимом торможении ингибитор, обладающий структурным сходством с субстратом, соединяется с ферментом, подменяя собой субстрат.

Диизопропилфторфосфат является структурным аналогом нейромедиатора ацетилхолину и способен присоединяться к активному центру фермента ацетилхолинэстеразы, гидролизующего ацетилхолин. Он блокирует активный центр фермента, и в результате утрачивается способность нейронов проводить нервные импульсы.