2.6.7.2. Влияние ингибиторов ферментов
Ингибиторы – вещества, понижающие активность фермента. Выделяют различные виды ингибиторов.
По специфичности выделяют специфичные и неспецифичные ингибиторы
По обратимости эффекта различают обратимые и необратимые ингибиторы.
По месту действия встречаются ингибиторы, действующие на активный центр и вне активного центра.
По механизму действия различают конкурентные и неконкурентные ингибиторы.
Конкурентные ингибиторы имеют структуру, близкую к структуре субстрата. В силу этого ингибитор и субстрат конкурируют за связывание активного центра фермента. Конкурентное ингибирование - это обратимое ингибирование Эффект конкурентного ингибитора может быть уменьшен путём повышения концентрации субстрата реакции
Примером конкурентного ингибирования может служить угнетение активности сукцинатдегидрогеназы, катализирующей окисление дикарбоновой янтарной кислоты, дикарбоновой малоновой кислотой, сходной по структуре с янтарной кислотой.
Принцип конкурентного ингибирования широко используется при создании лекарственных средств. Например, сульфаниламидные препараты имеют структуру, близкую к структуре парааминобензойной кислоты, необходимой для роста микроорганизмов. Сульфаниламиды блокируют ферменты микроорганизмов, необходимые для усвоения парааминобензойной кислоты. Некоторые противоопухолевые препараты являются аналогами азотистых оснований и, тем самым, ингибируют синтез нуклеиновых кислот (фторурацил).
Графически конкурентное ингибирование имеет вид, представленный на рисунке.
Неконкурентные ингибиторы структурно не схожи с субстратами реакций и поэтому не могут вытесняться при высокой концентрации субстрата. Существует несколько вариантов действия неконкурентных ингибиторов:
Блокирование ингибитором функциональной группы активного центра фермента и, вследствие этого, уменьшение активности. Например, активность SН - групп могут уменьшать тиоловые яды обратимо (соли металлов, ртути, свинца) и необратимо (монойодацетат). Эффект ингибирования тиоловых ингибиторов может быть уменьшен введением добавочных веществ, богатых SH группами (например, унитиол). Существуют сериновые ингибиторы, блокирующие ОН - группы активного центра ферментов. Таким эффектом обладают органические фосфофторсодержащие вещества. Эти вещества могут, в частности, ингибировать ОН - группы в ферменте ацетилхолинэстеразе, разрушающей нейромедиатор ацетилхолин.
Блокирование ингибитором ионов металлов, входящих в состав активного центра ферментов. Например, цианиды блокируют атомы железа, ЭДТА (этилендиаминтетраацетат) блокирует ионы Са 2+, Mg 2+.
Аллостерический ингибитор взаимодействует с аллостерическим участком, опосредованно через него по принципу кооперативности, меняя структуру и активность каталитического участка. Графически неконкурентное ингибирование имеет вид:
Как видно из рисунка, максимальная скорость реакции при неконкурентном ингибировании не может быть достигнута путём повышения концентрации субстрата.