Влияние активаторов и ингибиторов на активность ферментов

Активаторы ферментов — вещества, которые разными путями повышают способность ферментов ускорять реакцию.

Свойства активаторов:

• 2₊ 2+ 2+ 2+ 2+
• 1. Формируют активный центр фермента (Со, МЈ, Ъп, Бе, Си).
• 2_|_
• 2. Облегчают образование фермент-субстратного комплекса (М§, Мп²+).
• 3. Стабилизируют нативную структуру фермента.
• 4. Защищают функциональные группы активного центра от повреждения, например, восстанавливают 8Н-группы активного центра (глутатион, цистеин).
• 5. Воздействуют на субъединицы молекулы фермента (протеинкиназа регулируется цАМФ).

Активаторами обычно бывают катионы (в таблице Менделеева с 19 по 30), реже анионы. Исключение: ионы хлора и анионы других галогенов активируют пепсин, амилазу, аденилатциклазу. Активаторами могут быть белки: апопротеины АІ активирует ЛХАТ, апопротеины СІІ —" ЛИЛ.

Ингибиторы ферментов Это соединения, которые взаимодействуя с ферментом, препятствуют образованию нормального фермент-субстратного комплекса, уменьшая тем самым скорость реакции или прекращая её.

Неспецифические ингибиторы вызывают денатурацию фермента (соли тяжелых металлов, кислоты, щелочи). Их действие не связано с механизмом ферментативного катализа.

Специфические ингибиторы — их действие связано с механизмом ферментативного катализа.

При необратимом ингибировании образуется прочный комплекс фермента и ингибитора, и фермент частично или полностью теряет свою активность. Даже если удалить свободный ингибитор из среды, та часть молекул фермента, которая успела связаться с ингибитором, остается угнетенной длительное время.

Примеры необратимых ингибиторов.

• 1. Ингибиторы металлосодержащих ферментов — ИСК, КС1Ч, СО, №N3 — дыхательные яды, они стойко меняют валентность Бе и Си, входящих в состав ферментов дыхательной цепи, препятствуя переносу электронов на Ог.
• 2. Вещества, связывающие 8Н группы активного центра — моноиодацетат, соединения ртути и мышьяка. Вещества, связывающие ОН-группы серина в активном центре — фосфорорганические соединения — боевые отравляющие вещества.

В случае обратимого действия ингибитор образует с ферментом непрочный комплекс, способный распадаться, в результате чего снова возникает активный фермент. Обратимые ингибиторы бывают конкурентные и неконкурентные.

Конкурентный ингибитор — эта молекула очень похожая на субстрат и фермент не может различить их, т. е. ингибитор и субстрат конкурируют за активный центр фермента.

В результате связывания конкурентного ингибитора с активным центром фермента падает концентрация фермент-субстратных комплексов и скорость реакции уменьшается, т.к. комплекс ингибиторфермент 1-Е не способен давать продукт. Однако для активного центра фермента все же лучше подходит субстрат. Поэтому при достаточно большой концентрации субстрата его молекулы начнут вытеснять ингибитор I из активного центра фермента, увеличится число молекул фермент-субстратного комплекса Е8 и скорость реакции увеличится. Т. е. путем увеличения концентрации субстрата можно нейтрализовать действие конкурентного ингибитора и достичь максимальной скорости реакции. Однако для ее достижения потребуется гораздо большая концентрация субстрата.

Сукцинат (янтарная кислота) — истинный субстрат для фермента сукцинатдегидрогеназы, который превращает ее в фумарат.

Малонат похож по строению на сукцинат и может взаимодействовать с активным центром фермента (конкурентный ингибитор), но фумарат не образуется.

Неконкурентные ингибиторы связываются не с активным центром фермента, а с каким-либо другим участком фермента (часто с аллостерическим центром). В результате активный центр фермента свободен и к нему может присоединиться субстрат, т. е. образуется комплекс Е8І.

Механизм ингибирования состоит в том, что комплекс Е8І медленно образует продукт и увеличение [8] не влияет на Ушах, Ушах реакции будет снижена. Поскольку эти ингибиторы не мешают связыванию субстрата с активным центром — величина Км не меняется.

Действие неконкурентных ингибиторов.

Кинетика ферментативных реакций при действии конкурентных ингибиторов.

В медицине широко применяются антиметаболиты. Это структурные аналоги природных субстратов (метаболитов). Антиметаболиты выступают в роли конкурентных ингибиторов ферментов, превращающих природные метаболиты. Пример: сульфаниламидные препараты:

Для роста и размножения бактерий необходима фолиевая кислота, которая синтезируется из ПАБК (природного субстрата) под действием фермента. Сульфаниламиды, будучи похожими по строению на ПАБК, вытесняют ее из активного центра ферментов, фолиевая кислота не синтезируется, микробы не размножаются.