Влияние на ферменты активаторов и ингибиторов

Контроль количества фермента.

РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ

Активность фермента определяют по скорости реакции, катализируемой ферментом, при стандартных условиях измерения (оптимальных условиях температуры, рН среды и полном насыщении фермента субстратом). О скорости ферментативной реакции судят или по скорости убыли субстрата, или по скорости образования продукта реакции.

Одна стандартная единица активности фермента (Е или U) - такое количество фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоль вещества за 1 мин.

В связи с введением Международной системы единиц (СИ) предложено выражение активности фермента в каталах (кат, kat): 1 кат - каталитическая активность, способная осуществлять реакцию со скоростью, равной
1 моль/с. 1 U (международная единица) фермента составляет 16,67 нкат.

Удельная активность фермента - число единиц ферментативной активности на 1 мг белка (или число каталов на 1 кг активного белка).

Молярная активность равна числу единиц активности фермента, деленному на количество фермента, выраженное в микромоль. Она показывает, сколько молекул субстрата превращается одной молекулой фермента за
1 мин.

Существует два основных способа контроля скорости ферментативных реакций.

Количество фермента в клетке определяется соотношением скоростей его синтеза и распада. На скорость синтеза фермента влияют присутствие субстрата и продуктов реакции. В клетках имеются конститутивные ферменты - постоянно присутствующие в клетках - в отличие от индуцируемых ферментов, синтезирующихся в определенных условиях. Этот способ регуляции скорости ферментативной реакции является достаточно медленным процессом и проявляется спустя несколько часов.

2. Контроль активности фермента. В результате данного способа регуляции активность ферментов меняется очень быстро.

Активаторами ферментов являются катионы многих металлов, например, ионы кальция активируют липазу. Некоторые анионы также способны активировать ферменты: a-амилаза слюны активируется ионами хлора.

Активаторами ферментов могут быть разнообразные органические вещества (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 - 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 дегидрирует сукцинат, превращая его в фумарат. Малонат,структурно сходный с сукцинатом, связывается в активном центре фермента, но не может дегидрироваться (рис. 24).

Рис. 24. Схема конкурентного ингибирования

Степень торможения будет определяться 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. Сульфаниламиды – препараты, используемые для лечения инфекционных болезней, – 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 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 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, и в результате утрачивается способность нейронов проводить нервные импульсы.

Дата добавления: 2015-03-31