50/Кинетика ингибирования ферментативных реакций. Обратимое и необратимое ингибирование. Типы обратимого ингибирования.

ТИПЫ ИНГИБИТОРОВ:

1) ОБРАТИМЫЕ

2) НЕОБРАТИМЫЕ (КАК ПРАВИЛО- НЕПРИРОДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ - NaF (ингибитор фосфатаз), п-хлормеркурибензоат (связывает группировки -SH), диизопропилфторфосфат (протеиназ и эстераз)- эти ингибиторы действуют необратимо.

ОБРАТИМЫЕ ИНГИБИТОРЫ- клеточные метаболиты и типы ингибирования

а) КОНКУРЕНТНОЕ ингибирование

б) НЕКОНКУРЕНТНОЕ ингибирование

в) БЕСКОНКУРЕНТНОЕ ингибирование

а) КОНКУРЕНТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ- когда за активный центр фермента вместе с субстратом конкурирует ИНГИБИТОР:

Е + I = EI Ki = [E][I] / [EI], чем меньше Ki, тем сильнее ингибитор.

Так, малоновая (1), щавелевоуксусная (2) и глутаровая (3) кислоты ингибируют фермент СУКЦИНАТДЕГИДРОГЕНАЗУ, субстратом которой является янтарная кислота (4) (СУКЦИНАТ), так как они сходны по строению с субстратом: Другой пример. Сульфаниламидные антибактериальные препараты имеют сходное строение с парааминобензойной кислотой и являются конкурентными ингибиторами в синтезе бактериями фолиевой кислоты (фактора роста бактерий). У человека нет такого метаболического пути и в лечебных дозах они не влияют на жизнедеятельность человека, оказывая общий БАКТЕРИОСТАТИЧЕСКИЙ эффект (нарушая в некоторой степени деятельность кишечной микрофлоры):

2) НЕКОНКУРЕНТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ ПРОЯВЛЯЕТСЯ ПРИ СВЯЗЫВАНИИ ИНГИБИТОРА С ФЕРМЕНТОМ ВНЕ АКТИВНОГО ЦЕНТРА, но при этом меняется структура активного центра и связь с субстратом становится невозможной.

E + I ---> EI, EI + S ----> (невозможно)

3) БЕСКОНКУРЕНТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ - результат присоединения ингибитора ТОЛЬКО ПОСЛЕ образования ЭНЗИМСУБСТРАТНОГО КОМПЛЕКСА:

E + S = ES, ES + I = ESI

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ИНГИБИРОВАНИЯ 1) КОНКУРЕНТНЫЙ ИНГИБИТОР увеличивает Кm и не изменяет V max. 2) НЕКОНКУРЕНТНЫЙ ингибитор не изменяет Кm и снижает V max. 3) БЕСКОНКУРЕНТНЫЙ ингибитор в одинаковой степени снижает Кm и V max: Некоторые продукты ферментативных реакций также выступают в роли ингибиторов. Так, глюкоза ингибирует фермент Г-6-фосфатазу: Глюкозо-6-фосфат + Н₂О -- Глюкоза + Н₃РО₄

51. Графический анализ конкурентного ингибирования по уравнению Лайнуивера-Берка

КОНКУРЕНТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ- когда за активный центр фермента вместе с субстратом конкурирует ИНГИБИТОР:

Е + I = EI Ki = [E][I] / [EI], чем меньше Ki, тем сильнее ингибитор.

скор р-ции.

Зависимость в координатах Лайнуивера-Берка имеет вид пучка прямых, пересекающихся на оси ординат. КОНКУРЕНТНЫЙ ИНГИБИТОР увеличивает Кm и не изменяет V max.

Ингибирование происходит из-за образование фермент-субстратного комплекса и уменьшении концентрации фермента в системе

-30 – без ингибирования

-20 – с уменьшением концентрации ингибирования

-5 - с увеличением концентрации ингибирования

52. Графический анализ неконкурентного ингибирования по уравнению Лайнуивера-Берка

НЕКОНКУРЕНТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ ПРОЯВЛЯЕТСЯ ПРИ СВЯЗЫВАНИИ ИНГИБИТОРА С ФЕРМЕНТОМ ВНЕ АКТИВНОГО ЦЕНТРА, но при этом меняется структура активного центра и связь с субстратом становится невозможной.

E + I ---> EI, EI + S ----> (невозможно)

скор р-ции

Зависимость в координатах Лайнуивера-Берка имеет вид пучка прямых, пересекающихся на оси абсцисс. ингибитор не изменяет Кm и снижает V max.

Нет разницы сколько субстрата в системе

53 Определение и физический смысл константы ингибирования (К_i) ферментативных реакций

1) КОНКУРЕНТНЫЙ ИНГИБИТОР увеличивает Кm и не изменяет V max.

2) НЕКОНКУРЕНТНЫЙ ингибитор не изменяет Кm и снижает V max.

3) БЕСКОНКУРЕНТНЫЙ ингибитор в одинаковой степени снижает Кm и V max:

КОНКУР ИНГИБИРОВАНИЕ: (α → ∞, β не имеет определенного смысла).

Зависимость в координатах Лайнуивера-Берка имеет вид пучка прямых, пересекающихся на оси ординат.

Константу конкурентного ингибирования К_i можно определить, зная величину

если отложить экспериментальные данные в координатах (К_М(каж), [I]).

неконкурентное ингибирование (α → 1, β =0)

(6.5)

Зависимость в координатах Лайнуивера-Берка имеет вид пучка прямых, пересекающихся на оси абсцисс.

Константу неконкурентного ингибирования К_i можно определить, зная величину

(6.6)

если представить экспериментальные данные в координатах (1/k_kat, [I])

Бесконкурентное ингибирование (α=β<1)

(6.7)

Значения констант k_kat и К_М(каж) ферментативной реакции при увеличении концентрации эффектора уменьшаются в одинаковой степени, поэтому графики в координатах Лайнуивера-Берка имеют вид семейства параллельных прямых.

Для анализа уравнения выражение для каталитической константы

удобно преобразовать к следующему виду:

(6.9)

Из графика, построенного в координатах (1/(k_kat/k₂ -1), 1/[I]), можно раздельно найти значения α и К_i.