Viteza reacțiilor enzimatice poate fi parțial redusă sau complet blocată de anumite substanțe numite inhibitori de enzime. Unii inhibitori de enzime sunt substanțe medicinale eficiente pentru animale și oameni, în timp ce alții sunt otrăvuri mortale.

Inhibitori reversibile

Există trei tipuri de inhibare reversibilă a enzimelor: competitivă, necompetitivă și necompetitivă.

Competitiv numit inhibitor care interacționează reversibil cu centrul activ al enzimei. De regulă, inhibitorii competitivi sunt similari ca structură cu substratul și pot fi îndepărtați din complexul enzimă-inhibitor prin excesul de substrat. Interacțiunea cu un inhibitor competitiv nu duce la denaturarea sau inactivarea enzimei, prin urmare, la înlocuirea inhibitorului cu un substrat, rata reacție enzimatică nu scade (Fig. 6.Y).

Când o enzimă interacționează cu un inhibitor competitiv, valoarea se schimbă K m reacția enzimatică corespunzătoare.

Asemănarea substratului și a inhibitorului competitiv este suficientă pentru interacțiunea și formarea unui complex enzimă-inhibitor, dar nu suficientă pentru o reacție enzimatică. Un exemplu este efectul acidului malonic asupra unei reacții care este catalizată de succinat dehidrogenază și este asociată cu conversia acidului succinic în acid fumaric.

Orez. 6.10.

Adăugarea de acid malonic la amestecul de reacție reduce sau oprește complet reacția enzimatică deoarece este un inhibitor competitiv al succinat dehidrogenazei.

Asemănarea acidului malonic cu acidul succinic este suficientă pentru a forma un complex cu enzima, dar descompunerea acestui complex nu are loc. Când concentrația de acid succinic crește, acesta înlocuiește acidul malonic din complex, ca urmare, activitatea succinat dehidrogenazei este restabilită.

Multe medicamente inhibă competitiv enzimele umane și animale. Un exemplu sunt medicamentele sulfa, care sunt similare structural cu acidul l-aminobenzoic (PABA). Acest compus din celulele microbiene este un intermediar al acidului folic, o componentă importantă a metabolismului acidului nucleic. Când medicamentele sulfatice sunt introduse în organism, enzimele metabolismului PABA sunt inhibate, ceea ce duce la o scădere a sintezei. acizi nucleiciși moartea microorganismului.

În acest caz, sulfonamida este un inhibitor competitiv al enzimei de sinteză a acidului folic.

Structura peptoglicanului peretelui celular bacterian include D-alanina, care este absentă în corpul animalelor și al oamenilor. Pentru a sintetiza peretele celular, bacteriile folosesc enzima alanin racemaza pentru a transforma L-alanina animală în forma D. Alanin racemaza este caracteristică bacteriilor și nu se găsește la mamifere. Prin urmare, reprezintă o țintă bună pentru inhibarea medicamentului. Înlocuirea unuia dintre protonii grupei metil cu fluor produce fluoroalanina, de care se leagă alanin racemaza, ceea ce duce la inhibarea acesteia.

Astfel, este posibil să se proiecteze medicamente care inhibă enzimele în mod competitiv. Pentru a fi eficient, un inhibitor trebuie să aibă afinitate mare pentru enzimă. În caz contrar, este necesar să se prescrie doze mari de medicamente pentru a concura activ cu substratul endogen pentru locul activ al enzimei.

Necompetitiv inhibitorii interacționează cu enzimele nu în zona centrului activ, ci la o anumită distanță de acesta și nici un exces de substrat nu este îndepărtat din complex. Când un inhibitor interacționează cu o enzimă, are loc o modificare a conformației acesteia, urmată de dezintegrarea parțială a centrului activ. Când o enzimă interacționează cu un inhibitor necompetitiv, reacția enzimatică se modifică.

Necompetitiv inhibarea apare atunci când inhibitorul interacționează cu enzima doar ca parte a complexului enzimă-substrat, prevenind descompunerea acesteia. Un exemplu de efect ireversibil al inhibitorilor asupra enzimelor sunt substanțele organofosforice utilizate ca insecticide.

Orez. 6.11. Graficul Linewsr-Burk pentru a identifica diferite tipuri de inhibiție: O- inhibitie competitiva; b- inhibiţie necompetitivă

Tipul de inhibiție poate fi determinat grafic folosind metodele Lineweaver-Burk sau Edy-Hofstee (Fig. 6.11).

După cum se poate observa din fig. 6.11, influența unui inhibitor competitiv asupra vitezei de reacție duce la o modificare a /G m, în timp ce viteza maximă de reacție rămâne neschimbată. Inhibarea necompetitivă este asociată cu o scădere Vmax, fără a schimba constanta Mechaelis.

Activitatea multor enzime este inhibată de excesul de substrat și există mai multe mecanisme pentru acest proces.

• Dacă în formarea unui complex enzimă-substrat sunt implicate mai multe enzime grupuri functionale enzimă, atunci este posibilă atașarea simultană a două sau mai multe substraturi la centrul activ, ceea ce va duce cu siguranță la formarea unui complex inactiv.
• În cazul unui exces de substrat, acesta poate fi atașat nu numai centrului activ, ci și altor grupe chimice asociate funcțional cu centrul activ. Acest tip de interacțiune poate interfera cu reacția enzimatică.
• Creșterea concentrației de substrat poate crește puterea ionică mediu de reacție și, ca urmare, încetinește viteza reacției enzimatice.

Inhibarea prin produșii de reacție se datorează faptului că aceștia se pot lega la enzimă sau la o altă componentă a sistemului în așa fel încât viteza reacției directe este redusă.

Toate reacțiile biochimice care apar în organism sunt supuse unui control specific, care se realizează printr-un efect de activare sau inhibitor asupra enzimelor de reglare. Acestea din urmă sunt de obicei la începutul lanțurilor de transformări metabolice și fie încep un proces în mai multe etape, fie îl inhibă. Unele reacții individuale sunt, de asemenea, supuse reglementării. Inhibarea competitivă este unul dintre principalele mecanisme de control al activității catalitice a enzimelor.

Ce este inhibiția?

Mecanismul catalizei enzimatice se bazează pe legarea centrului activ al enzimei la o moleculă substrat (complex ES), rezultând o reacție chimică cu formarea și eliberarea produsului (E+S = ES = EP = E+). P).

Inhibarea enzimatică este o reducere a vitezei sau oprirea completă a procesului de cataliză. Într-un sens mai restrâns, acest termen înseamnă o scădere a afinității centrului activ pentru substrat, care se realizează prin legarea moleculelor de enzime de substanțe inhibitoare. Acesta din urmă poate acționa în diverse moduri, pe baza cărora sunt împărțite în mai multe tipuri, care corespund mecanismelor de inhibiție cu același nume.

Principalele tipuri de inhibiție

În funcție de natura procesului, inhibiția poate fi de două tipuri:

• Ireversibil- determină modificări persistente ale moleculei enzimatice, privându-l de activitate funcțională (cea din urmă nu poate fi restabilită). Poate fi atât specific, cât și nespecific. Inhibitorul se leagă strâns de enzimă prin interacțiune covalentă.
• Reversibil- principalul tip de reglare negativă a enzimelor. Se realizează datorită atașării specifice reversibile a inhibitorului la proteina enzimatică prin legături slabe necovalente, susceptibile de descriere cinetică conform ecuației Michaelis-Menten (excepția este reglarea alosterică).

Există două tipuri principale de inhibiție reversibilă a enzimelor: competitivă (poate fi slăbită prin creșterea concentrației de substrat) și necompetitivă. În acest din urmă caz, viteza maximă posibilă de cataliză scade.

Principala diferență dintre inhibiția competitivă și cea necompetitivă este locul în care substanța de reglementare se atașează de enzimă. În primul caz, inhibitorul se leagă direct la locul activ, iar în al doilea, la o altă parte a enzimei sau la complexul enzimă-substrat.

Există, de asemenea, un tip mixt de inhibiție, în care legarea la un inhibitor nu previne formarea ES, ci încetinește cataliza. În acest caz, substanța regulatoare face parte din complexe duble sau ternare (EI și EIS). În tipul necompetitiv, enzima se leagă numai de ES.

Caracteristici ale inhibiției reversibile a enzimelor competitive

Mecanismul competitiv de inhibiție se bazează pe asemănarea structurală a substanței de reglare cu substratul. Ca rezultat, se formează un complex al centrului activ cu inhibitorul, denumit în mod convențional EI.

Inhibarea competitivă reversibilă are următoarele caracteristici:

• legarea la inhibitor are loc în situsul activ;
• inactivarea moleculei de enzimă este reversibilă;
• efectul inhibitor poate fi redus prin creșterea concentrației de substrat;
• inhibitorul nu afectează viteza maximă de cataliză enzimatică;
• complexul EI se poate dezintegra, care se caracterizează printr-o constantă de disociere corespunzătoare.

Cu acest tip de reglare, inhibitorul și substratul par să concureze unul cu celălalt pentru un loc în centrul activ, de unde provine numele procesului.

Ca urmare, inhibiția competitivă poate fi definită ca un proces reversibil de inhibare a catalizei enzimatice, bazat pe afinitatea specifică a centrului activ pentru substanța inhibitoare.

Mecanismul de acțiune

Legarea inhibitorului la locul activ previne formarea complexului enzimă-substrat necesar catalizei. Ca urmare, molecula de enzimă devine inactivă. Cu toate acestea, centrul catalitic se poate lega nu numai de inhibitor, ci și de substrat. Probabilitatea formării unui anumit complex depinde de raportul de concentrație. Dacă există semnificativ mai multe molecule de substrat, enzima va reacționa cu ele mai des decât cu inhibitorul.

Efectul asupra vitezei unei reacții chimice

Gradul de inhibare a catalizei în timpul inhibării competitive este determinat de cantitatea de enzimă pe care o vor forma complecșii EI. În acest caz, este posibilă creșterea concentrației substratului într-o asemenea măsură încât rolul inhibitorului să fie deplasat, iar viteza de cataliză să atingă maximul său. sens posibil, corespunzătoare valorii lui V max conform ecuației Michaelis-Menten.

Acest fenomen se explică prin diluția puternică a inhibitorului. Ca urmare, probabilitatea ca moleculele de enzimă să se lege de acesta este redusă la zero, iar centrii activi reacţionează numai cu substratul.

Dependențe cinetice ale unei reacții enzimatice cu participarea unui inhibitor competitiv

Inhibarea competitivă crește constanta Michaelis (Km), care este egală cu concentrația de substrat necesară pentru a atinge ½ din viteza maximă de cataliză la începutul reacției. Cantitatea de enzimă ipotetic capabilă să intre în contact cu substratul rămâne constantă, iar numărul de complexe ES formate efectiv depinde doar de concentrația acestuia din urmă (complecșii EI nu sunt constanți și pot fi deplasați de substrat).

Inhibarea competitivă a enzimelor poate fi determinată cu ușurință din graficele de dependență cinetică reprezentate grafic pentru diferite concentrații de substrat. În acest caz, valoarea lui K m se va modifica, dar V max va rămâne constantă.

În cazul inhibiției necompetitive, opusul este adevărat: inhibitorul se leagă în afara locului activ și prezența substratului nu poate afecta în niciun fel acest lucru. Ca rezultat, unele molecule de enzime sunt „deconectate” de la cataliză, iar viteza maximă posibilă scade. Cu toate acestea, moleculele de enzime active se pot lega liber de substrat atât la concentrații scăzute, cât și la concentrații mari ale acestuia din urmă. Prin urmare, constanta Michaelis rămâne constantă.

Graficele inhibiției competitive în sistemul de coordonate duble inverse reprezintă mai multe drepte care intersectează axa ordonatelor în punctul 1/V max. Fiecare linie dreaptă corespunde unei anumite concentrații de substrat. Diferite puncte de intersecție cu axa x (1/[S]) indică o modificare a constantei Michaelis.

Efectul unui inhibitor competitiv folosind exemplul de malonat

Un exemplu tipic inhibiția competitivă este procesul de reducere a activității succinat dehidroginazei, o enzimă care catalizează oxidarea acidului succinic (succinat) în acid fumaric. Malonatul, care este similar structural cu succinatul, acţionează aici ca un inhibitor.

Adăugarea unui inhibitor la mediu determină formarea de complexe de malonat cu succinat dehidrogenază. O astfel de legătură nu dăunează centrului activ, ci blochează accesibilitatea acestuia la acidul succinic. Creșterea concentrației de succinat reduce efectul inhibitor.

Utilizare în medicină

Mecanismul de inhibiție competitivă stă la baza acțiunii multor medicamente, care sunt analogi structurali ai substraturilor unor căi metabolice, a căror inhibare este o parte necesară a tratamentului bolilor.

De exemplu, pentru a îmbunătăți conducerea impulsurilor nervoase în distrofiile musculare, este necesară creșterea nivelului de acetilcolină. Acest lucru se realizează prin inhibarea activității acetilcolinesterazei care o hidrolizează. Bazele cuaternare de amoniu care fac parte din medicamente (prorezin, endrofoniu etc.) acţionează ca inhibitori.

Un grup special include antimetaboliți, care, pe lângă efectul lor inhibitor, prezintă proprietățile unui pseudosubstrat. În acest caz, formarea complexului EI duce la formarea unui produs anormal inert biologic. Antimetaboliții includ sulfonamide (utilizate în tratamentul infecțiilor bacteriene), analogi nucleotidici (utilizați pentru a opri creșterea celulară a unei tumori canceroase) etc.

Există două clase mari de inhibitori ai activității enzimatice - competitivi și necompetitivi - în funcție de faptul că efectul lor inhibitor este slăbit (inhibarea competitivă) sau nu slăbit (inhibarea necompetitivă) odată cu creșterea concentrației de substrat. În practică, mulți inhibitori nu prezintă proprietățile caracteristice inhibiției pur competitive sau pur necompetitive. O altă modalitate de clasificare a inhibitorilor se bazează pe natura locului lor de legare. Unele dintre ele se leagă de enzimă în același loc cu substratul (în centrul catalitic), în timp ce altele se leagă la o distanță considerabilă de centrul activ (centrul valosteric).

Inhibarea competitivă prin analogi de substrat

Inhibarea competitivă clasică se bazează pe legarea inhibitorului la situsul (catalitic) de legare a substratului. Structura chimică Analogul de substrat care acționează ca un inhibitor (I) este de obicei similar ca structură cu substratul (S). Prin urmare, inhibitorul se poate lega reversibil de enzimă, formând în schimb un complex, de ex. complex enzimă-inhibitor. Când atât un substrat cât și un inhibitor de un anumit tip sunt prezenți într-un amestec de reacție în același timp, ei concurează pentru același loc de legare pe suprafața enzimei. Unul dintre cele mai larg studiate exemple de inhibiție competitivă este inhibarea succinat dehidrogenazei de către malonat (I), care concurează pentru același loc cu substratul succinat.

Succinat dehidrogenaza catalizează formarea fumaratului prin extracția unui atom de hidrogen din fiecare dintre cei doi atomi de carbon α ai succinatului (Figura 8.19). Malonatul este capabil să se lege de dehidrogenază, formând un complex. Atomul de hidrogen nu poate fi îndepărtat din malonatul Saagom. Complexul se poate descompune doar într-o enzimă liberă și un inhibitor. Pentru această reacție reversibilă

constanta de echilibru K este egală cu

Orez. 8.19. Reacția succinat dehidrogenază.

Acțiunea inhibitorilor competitivi poate fi reprezentată sub forma următoarelor reacții:

Viteza de formare a produsului - care este de obicei obiectul măsurării - depinde numai de concentrația complexului. Să presupunem că eu se leagă foarte strâns de enzima mala). Apoi, cantitatea de enzimă liberă care ar putea atașa S, formând un complex, și apoi și, va fi foarte mică. Astfel, viteza de reacție (formarea P) va fi scăzută. Din motive similare, la aceeași concentrație de inhibitor de legare slabă (L este mare), reacția catalizată nu va încetini semnificativ. Să presupunem acum că, la o concentrație fixă ​​de inhibitor 1, toate Mai mult substratul S. Aceasta crește probabilitatea formării complexului în comparație cu complexul . Pe măsură ce raportul crește, va crește și viteza de reacție. La o concentrație suficient de mare de S, concentrația complexului va deveni extrem de mică. Dar atunci viteza reacției catalizate va fi aceeași ca în absența lui I (Fig. 8.20).

Orez. 8.20. Graficul Lineweaver-Burk pentru cazul inhibiției competitive clasice. Rețineți lipsa completă a efectului inhibitor la valori mari [S] (valori scăzute (1/[S]).

Evaluarea grafică a constantelor de inhibiție competitivă

În fig. Figura 8.20 prezintă un caz tipic de inhibiție competitivă, prezentat sub forma unui diagramă Lineweaver-Burk. Viteza de reacție se măsoară la sensuri diferite concentrația de S și la o concentrație fixă ​​de inhibitor. Liniile drepte trasate prin punctele experimentale se intersectează în același punct pe axa y. Lungimea segmentului tăiat de pe axa y este egală cu aceasta, ceea ce înseamnă că la o concentrație infinit de mare va fi aceeași ca în absența unui inhibitor. Cu toate acestea, lungimea segmentului tăiat de axă (această valoare determină valoarea) scade în prezența unui inhibitor. Astfel, un inhibitor competitiv crește valoarea aparentă pentru substrat. Pentru inhibarea competitivă simplă, lungimea segmentului tăiat de axă va fi egală cu

După ce am determinat în absența lui I, se poate găsi din această ecuație dacă concentrația de 1 adăugat depășește semnificativ concentrația enzimei, atunci [I] poate fi considerat egal cu concentrația inhibitorului adăugat.. Valorile K. pentru un număr de analogi de substrat (inhibitori competitivi) arată care dintre ei este cel mai eficient. Cei mai mici inhibitori, chiar și la concentrații scăzute, pot avea un efect inhibitor puternic.

Multe medicamente utilizate pe scară largă în clinică acționează ca inhibitori competitivi ai enzimelor foarte importante care funcționează atât în ​​celulele microbiene, cât și în cele animale.

Inhibarea necompetitivă reversibilă

După cum sugerează și numele, în acest caz nu există concurență între S și I. În acest caz, inhibitorul de obicei nu seamănă în niciun fel cu S și, după cum se poate presupune, se leagă de un alt situs al enzimei. Inhibitorii reversivi necompetitivi reduc rata maximă care poate fi atinsă cu o anumită cantitate de enzimă (ei reduc, dar, de regulă, nu afectează Deoarece I și S se leagă de centri diferiți, este posibilă formarea atât a unui complex, cât și a unui complex. complexul se descompune, de asemenea, pentru a forma un produs, dar cu o rată mai mică decât ; prin urmare, reacția va încetini, dar nu se va opri.

urmatoarele reactii competitive:

În fig. Figura 8.21 arată dependența de prezența și absența unui inhibitor (se presupune că legarea lui I nu duce la modificări semnificative în funcționarea situsului activ).

Inhibarea necompetitivă ireversibilă

Activitatea enzimatică poate fi redusă în prezența multor „otrăvuri”, cum ar fi iodoacetamida, ioni de metale grele, agenți de oxidare etc. În prezența unuia sau mai multor substraturi sau produse, viteza de inactivare a enzimei poate fi redusă. Analiza cinetică discutată aici poate să nu fie suficientă pentru a distinge acțiunea otrăvurilor enzimatice de acțiunea inhibitorilor reversibili necompetitivi. Inhibarea necompetitivă reversibilă este relativ rară. Din păcate, nu este întotdeauna detectată, deoarece atât inhibiția necompetitivă reversibilă, cât și ireversibilă sunt caracterizate de cinetici similare.

Orez. 8.21. Graficul Lineweaver-Burk pentru cazul inhibiției necompetitive reversibile.

Efectul pH-ului asupra activității enzimelor

Efectul temperaturii asupra vitezei de reacție enzimatică

CINETICA REACȚIILOR ENZIMATIVE

Reacțiile enzimatice se accelerează odată cu creșterea temperaturii, iar cinetica lor este în concordanță cu regula lui Van't Hoff. Pentru catalizatorii biologici, care sunt proteine, această lege se aplică numai într-un interval de temperatură strict definit. Temperatura optimă pentru majoritatea enzimelor umane este de 37-38 o C. Când temperatura crește peste 40 o C, are loc denaturarea enzimei, însoțită de o modificare a conformației proteinei.

O scădere a temperaturii încetinește mișcarea moleculelor, interacțiunea enzimei cu substratul și, prin urmare, formarea produsului de reacție are loc la o viteză scăzută. La 0 o C, enzimele își păstrează o activitate slabă, dar în timpul procesului de congelare a celulelor, reacțiile biochimice sunt suspendate. După decongelare, procesele enzimatice se reiau.

Ionii (H+) influențează activitatea enzimatică în diferite moduri. Ele modifică gradul de ionizare a substratului, a produsului și a enzimei în sine. O importanță deosebită este ionizarea grupărilor funcționale ale centrului activ al enzimei și complexului enzimă-substrat, care determină viteza de reacție.

La valoarea optimă a pH-ului pentru fiecare enzimă, conformația centrului activ al enzimei este complementară substratului. Când pH-ul se modifică în raport cu valorile optime, se modifică conformația enzimei și a centrului activ, complementaritatea este întreruptă și viteza de reacție scade.

Inhibitori– acestea sunt substanțe naturale sau sintetice care suprimă sau reduc complet activitatea enzimelor. Elucidarea structurii centrilor activi ai enzimelor, mecanismele de acțiune a acestora, descifrarea multor procese biochimice, precum și înțelegerea acțiunii farmacologice substante medicinale posibil prin cercetarea inhibitorilor de enzime. Aceste substanțe pot avea naturi chimice diferite.

Ele interacționează cu enzima din regiunea centrului activ, schimbă conformația enzimei, centrul activ și îi reduc activitatea. În funcție de puterea interacțiunii dintre inhibitor și enzimă, se face o distincție între inhibitorii reversibili și ireversibili.

Inhibitori reversibili - se leagă de enzimă prin formarea de legături slabe necovalente. Enzima își restabilește conformația și activitatea nativă după disociarea inhibitorului. Există două tipuri de inhibitori reversibili: competitivi și necompetitivi.

Inhibitori competitivi reversibili sunt analogi structurali ai substraturilor. Ele se leagă de locul activ al enzimei, dar nu pot fi transformate într-un produs. Inhibitorii competitivi reversibili concurează cu substratul pentru situsul activ al enzimei. Pe măsură ce concentrația de substrat crește, acesta înlocuiește inhibitorul de la locul activ al enzimei. De exemplu, acidul malonic, care este foarte apropiat ca structură de acidul succinic, concurează cu acesta pentru locul activ al enzimei succinat dehidrogenază, care catalizează conversia succinatului în fumarat. Substratul și inhibitorul (malonatul) interacționează cu aceleași grupuri încărcate pozitiv ale centrului catalitic al enzimei, deoarece ambii acizi la valorile fiziologice ale pH-ului au două grupări carboxil încărcate negativ.

Inhibitori reversibile necompetitivi se atașează la enzimă nu în centrul activ, ci într-un alt loc, provocând o modificare a conformației enzimei și a centrului său activ. Prin urmare, inhibarea reversibilă necompetitivă a enzimei nu poate fi inversată prin creșterea concentrației de substrat. Un inhibitor necompetitiv se poate lega reversibil atât la enzima liberă, cât și la complexul enzimă-substrat.

Inhibitori specifici ireversibili leagă sau distrug covalent gruparea funcțională a moleculei centrului activ al enzimei, necesară pentru manifestarea activității sale catalitice.

Un exemplu de astfel de inhibare poate fi efectul derivaţilor de fluorofosfat. Fluorofosfatul de diizopropil formează o legătură covalentă puternică cu grupa OH a serinei în locul activ al enzimei acetilcolinesterazei. Acetilcolinesteraza este o serinhidrolază și catalizează descompunerea acetilcolinei în acetat și colină. Când este legată de un inhibitor, acetilcolinesteraza nu hidrolizează acetilcolina, care blochează transmiterea impulsurilor nervoase prin membrana celulară.

Un alt inhibitor specific ireversibil, iodoacetamida, poate interacționa cu grupările SH ale reziduului de cisteină din locul activ al enzimei.

În condiții optime, activitatea enzimatică depinde de:

cantitatea de substrat

cantitatea de produs

cantitatea de enzimă

concentrația de cofactori

prezența activatorilor sau inhibitorilor

Se face o distincție între inhibarea reversibilă și ireversibilă. Dacă un inhibitor provoacă modificări persistente în structura terțiară spațială a moleculei de enzimă sau modificarea grupelor funcționale ale enzimei, atunci acest tip de inhibiție se numește ireversibilă. Mai des, însă, apare o inhibiție reversibilă, care poate fi cuantificată folosind ecuația Michaelis-Menten. Inhibarea reversibilă, la rândul ei, se împarte în competitivă și necompetitivă, în funcție de faptul că este posibilă sau nu depășirea inhibării reacției enzimatice prin creșterea concentrației substratului.

Inhibarea competitivă poate fi cauzată de substanțe care au o structură similară cu cea a substratului, dar ușor diferită de structura substratului adevărat. Această inhibare se bazează pe legarea inhibitorului la situsul (activ) de legare a substratului. Un exemplu clasic al acestui tip de inhibiție este inhibarea succinat dehidrogenazei (SDH) de către acidul malonic. Această enzimă catalizează oxidarea prin dehidrogenarea acidului succinic (succinat) în acid fumaric:

Dacă în mediu se adaugă malonat (inhibitor), ca urmare a asemănării sale structurale cu adevăratul substrat succinat (prezența a două dintre aceleași grupări carboxil ionizate), acesta va interacționa cu centrul activ pentru a forma un inhibitor enzimatic. complex, cu toate acestea, transferul unui atom de hidrogen din malonat este complet eliminat. Structurile substratului (succinat) și inhibitorului (malonat) sunt încă oarecum diferite. Prin urmare, ei concurează pentru legarea la locul activ, iar gradul de inhibare va fi determinat de raportul dintre concentrațiile de malonat și succinat, și nu de concentrația absolută a inhibitorului. Astfel, inhibitorul se poate lega reversibil de sferm, formând un complex enzimă-inhibitor. Acest tip de inhibiție este uneori numit inhibiție a antagonismului metabolic (Fig. 4.20).

ÎN forma generala reacția dintre inhibitor și enzimă poate fi reprezentată prin următoarea ecuație:

Complexul rezultat, numit complex enzimă-inhibitor EI, spre deosebire de complexul enzimă-substrat ES, nu se descompune pentru a forma produși de reacție. Constanta de disociere a complexului EI sau constanta inhibitorie Ki poate fi definită, conform teoriei Michaelis–Menten, ca raportul constantelor reacțiilor inverse și directe:

Metoda inhibiției competitive și-a găsit o largă aplicare în practica medicală. Se știe, de exemplu, că medicamentele sulfonamide sunt folosite pentru a trata anumite boli infecțioase cauzate de bacterii. S-a dovedit că aceste medicamente sunt similare structural cu acidul para-aminobenzoic, care celula bacteriana utilizat pentru sinteza acidului folic, care este o parte integrantă

Orez. 4.20. Acțiunea unui inhibitor competitiv (schemă conform V.L. Kretovich). E - enzimă; S - substrat; P 1 şi P 2 - produşi de reacţie; I - inhibitor.

enzime bacteriene. Datorită acestei asemănări structurale, sulfonamida blochează acțiunea enzimei prin deplasarea acidului para-aminobenzoic din complexul cu enzima care sintetizează acidul folic, ceea ce duce la inhibarea creșterii bacteriene.

Inhibarea necompetitivă este cauzată de substanțe care nu sunt similare structural cu substraturile și adesea se leagă nu de centrul activ, ci în altă parte a moleculei enzimatice. Gradul de inhibiție în multe cazuri este determinat de durata de acțiune a inhibitorului asupra enzimei. Cu acest tip de inhibiție, datorită formării unui grajd legătură covalentă enzima suferă adesea o inactivare completă, iar apoi inhibarea devine ireversibilă. Un exemplu de inhibare ireversibilă este efectul iodoacetatului, DPP, precum și al fosfatului de dietil-n-nitrofenil și al sărurilor acidului cianhidric. Această acțiune constă în legarea și oprirea grupărilor funcționale sau ionilor metalici și a moleculei de enzimă.