2. Активирование и ингибирование ферментов

Скорость ферментативной реакции зависит от присутствия в среде активаторов и ингибиторов.

Активаторы — вещества органической и неорганической природы, повышающие скорость реакции. Соляная кислота по­вышает активности пепсина желудочного сока, желчные кисло­ты активируют липазу панкреатического сока и т. д. Наиболее часто активаторами являются ионы металлов. Они могут играть роль простетических групп ферментов, выступать в качестве ак­цепторов или донаторов протонов, электро- или нуклеофилов, сохраняя ориентацию реактивных групп. Ионы металлов способ­ствуют присоединению субстрата к активному центру и образо­ванию фермент-субстратного комплекса. Металл при соедине­нии с субстратом может образовывать истинный субстрат, с которым реагирует фермент. Ионы металлов могут участвовать в формировании и стабилизации активного центра фермента, а также выступать в роли аллостерических модуляторов.

Ингибиторы — вещества, вызывающие частичное или пол­ное торможение ферментативных реакций. Они подразделяют­ся на обратимые и необратимые. Антиферменты — белки, дей­ствующие как ингибиторы ферментов. Неспецифическое ингибирование ферментов происходит под действием любых денатурирующих агентов. Специфическое ингибирование проис­ходит в отношении одного фермента или группы ферментов.

Различают обратимое и необратимое ингибирование. Необра­тимое ингибирование происходит, когда ингибитор вызывает стойкие изменения третичной структуры фермента или модифи­кацию его функциональных групп. Обратимое ингибирование не вызывает структурных изменений фермента, оно подразделяется на конкурентное и неконкурентное. Конкурентное ингибирова- ние вызывается веществами, структура которых сходна со структурой субстрата, но несколько отличается от нее. Такое ингибирование основано на связывании ингибитора с активным центром. Субстрат и ингибитор конкурируют за связывание с активным центром, степень торможения реакции определяет­ся соотношением концентраций фермента и ингибитора.

Неконкурентное ингибирование вызывается веществами, структура которых отлична от структуры субстрата, ингибито­ры связываются как в активном центре, так и в другом месте молекулы фермента путем образования ковалентной связи. Сте­пень ингибирования часто определяется продолжительностью действия ингибитора на фермент. Неконкурентное ингибирова- ние может быть обратимым и необратимым. Необратимое инги- бирование возникает при образовании стабильной ковалентной связи, фермент подвергается полной инактивации. Примером является действие йодацетата, ДФФ и солей синильной кисло­ты, заключающееся в связывании и выключении функциональ­ных групп в молекуле фермента.

При обратимом неконкурентном ингибировании ингибитор I и субстрат S связываются с разными центрами, и появляется воз­можность образования тройного комплекса EIS, который, как и комплекс ES, способен распадаться с образованием продуктов реак­ции, но с меньшей скоростью. Такой тип ингибирования встречает­ся у ферментов, катализирующих превращение нескольких субстра­тов. Существует также бесконкурентное ингибирование, когда ин­гибитор связывается с некаталитическим центром фермента уже после образования фермент-субстратного комплекса.