Активаторы и ингибиторы

Каталитическая функция ферментов зависит от влияния различных веществ, одни из которых повышают скорость реакций, а другие – понижают. В соответствии с воздействием на фермент все вещества можно разделить на активаторы и ингибиторы.

Активаторы – вещества, повышающие активность ферментов. Они способны защищать ферменты от агрессивных химических воздействий. В ряде случаев, например, свободный цистеин защищает сульфгидрильные (SH-) группы цистеиновых остатков фермента от окисления. Mg²⁺ - активирует реакции с участием АДФ и АТФ.

Ингибиторы – вещества, угнетающие действие ферментов. Механизм их действия состоит в том что ингибитор вступает в соединение с ферментом, образуя неактивный ингибитор-фермент комплекс вместо комплекса фермент-субстрат, что приводит к блокированию фермента.

Ингибирование может быть неспецифическим и специфическим.

При неспецифическом ингибировании наблюдается действие солей тяжелых металлов (Pb²⁺; Hg²⁺; Cd²⁺), тонина; CCl₃COOH на белковые молекулы, которые образуют с белками нерастворимые осадки, вызывая их осаждение. Его могут вызывать также концентрированные кислоты и щелочи, органические растворители.

Действие специфических ингибиторов основано на специфическом связывании с определенными группами в активном центре фермента. Например, СО (окись углерода) специфически ингибирует ряд окислительных ферментов, соединенных в активном центре Fe или Cu. Они вступают во взаимодействие с металлами, блокируют активный центр.

Ингибирование может быть обратимым и необратимым.

При необратимом ингибировании ингибитор ковалентно соединяется с ферментом или связывается очень прочно. Примером может служить действие нервнопаралитических газов на ацетилхолинэстеразу, играющую важную роль в передаче нервных импульсов. При этом ингибитор приводит к необратимому изменению структуры фермента и его инактивации, являясь денатурирующим агентом. Необратимые ингибиторы - это сильные кислоты, щелочи, спирт, цианиды и т.д.

Примером обратимого ингибирования служит конкурентное ингибирование. В качестве конкурентных ингибиторов могут выступать соединения близкие по структуре к субстрату, обладающие иногда большим сродством к ферменту, чем субстрат. Они занимают место в активном центре фермента, блокируя его. Этот тип ингибирования является обратимым. Чем выше концентрация субстрата, тем меньше сказывается действие ингибитора. Например, малоновая кислота COOH-CH₂-COOH – конкурентный ингибитор сукцинатдегидрогеназы, субстратом которой является янтарная кислота (сукцинат) COOH- CH₂ -CH₂-COOH.

Частным случаем конкурентного ингибирования является субстратное ингибирование. Оно наблюдается при слишком высоких концентрациях субстрата. В этом случае активный центр фермента блокируется за счет того, что одновременно несколько молекул пытаются с ним связаться.

Неконкурентное ингибирование. В этом случае ингибитор соединяется с ферментом не по активному центру, при этом меняется конфигурация всей молекулы фермента, в том числе и активного центра, ингибируя его (снижая его активность). Например, HCN (синильная кислота) действует на железосодержащие ферменты, осуществляющие перенос электронов при окислительно-восстановительных реакциях. Тяжелые металлы действуют путем присоединения по тиоловым SH– группам ферментов. Их действие не снимается добавлением субстрата.

Часто активаторы и ингибиторы называют эффекторами.

Эффекторы – химические соединения, влияющие на ход ферментативных реакций. Они могут быть активаторами («+» эффекторами) или ингибиторами («-» эффекторами).

Классификация ферментов

Официальная классификация ферментов была принята в 1961 г. В соответствии с этой классификацией название фермента должно отра­жать тип катализируемой реакции.

Все ферменты подразделяют на 6 групп:

1. Оксидоредуктазы - катализируют реакции окисления и восс­тановления. Большая часть оксидоредуктаз имеет коферменты.

Оксидазы - ферменты, использующие для окисления субстрата молекулярный кислород.

Гидроксилазы - ферменты, преобразующие в присутствии О₂

-СН₃ → -СН₂-ОН

-СН₂- → -СН-ОН

| |

Дегидрогеназы - катализируют отщепление водорода от окисляе­мых субстратов.

2. Трансферазы - отрывают химическую группу от одного соеди­нения, связывают ее, а затем присоединяют к другому соединению:

Трансаминазы - переносят аминогруппу с АК на кетокислоты.

Фосфокиназы (или просто киназы) - переносят остаток фосфорной кислоты на АДФ или от АТФ на субстрат.

3. Гидролазы - катализируют разрыв химической связи с присо­единением молекулы воды.

Эстеразы - гидролизуют сложные эфиры с образованием кислоты и спирта.

Липазы - гидролизуют глицериды на глицерин и жирные кислоты.

Гликозидазы - гидролизуют гликозиды на сахарид и спирт.

4. Лиазы - катализируют разрыв связей С-С, C-N, C-O, C-S.

Декарбоксилазы - катализируют реакции декарбоксилирования:

R-CO-COOH → R-CHO + CO₂.

Альдолазы - катализируют разрыв гексозофосфатов на 2 молеку­лы триозофосфатов.

5. Изомеразы - катаризируют различные процессы изомеризации.

Эпимеразы - вызывают взаимные переходы сахаров, например, галактоза ↔ глюкоза.

Мутазы - катализируют перенос химических групп с одной части молекулы на другую, например глюкозо-6-фосфатмутаза катализирует превращение глюкозо-6 фосфата в глюкозо-1 фосфат.

6. Лигазы - катализируют процессы конденсации двух сочетаю­щихся молекул за счет энергии распада АТФ:

Аминоацил-тРНК-синтетазы - присоединяют АК к молекуле транс­портной РНК. Это первый этап синтеза белка.

Дата добавления: 2014-11-25