Регуляция активности ферментов

Ферменты являются катализаторами с регулируемой активностью, поэтому через ферменты можно контролировать V_фр. Регуляция активности может осуществляться путем взаимодействия ферментов с различными биологическими компонентами или же чужеродными соединениями (лекарствами, ядами), которые называются модификаторами. Если в присутствии модификатора V_фр возрастает, то такие модификаторы называют активаторами, а если падает ингибиторами.

Активирование ферментов.

Существует несколько видов активации ферментов.

1. Активирование путем воздействия на субъединицы молекул фермента. Некоторые ферменты имеют ЧС в виде 2-х субъединиц: каталитической и регуляторной. При сохранении ЧС АЦФ скрыт.

Например, многие ферменты в организме вырабатываются в виде проферментов или зимогенов, то есть в неактивном состоянии. По мере необходимости определенное их количество активируется. Например, неактивный трипсиноген под действием фермента энтерокиназы превращается в активный трипсин.

2. На активирование ферментов влияют ионы:

а) катионы – их воздействие более специфично, чем анионов. Катионы могут сами выступать в виде простетических групп в ферментах (Fe в цитохроме) или своим присутствием воздействовать на фермент, активируя его. Например, угольная ангидраза активируется в присутствии Zn⁺².

б) анионы – действуют менее специфично и обычно виляют на 2-й этап ф.р. – распад ES-комплекса. Однако иногда и анионы являются непосредственными активаторами ферментов. Например, Cl^– активирует неактивный пепсиноген и превращает его в активный пепсин.

3. Активация путем защиты ферментов от инактивирующего влияния различных воздействий. Обеспечивается специфическими веществами, предупреждающими отрицательное влияние на ферменты.

Ингибирование ферментов.

Вещества, вызывающие частичное или полное торможение ферментов называются ингибиторами(I). Ингибиторы обладают свойством прочно связываться с ферментом. По этому признаку различают ингибирование: обратимое и необратимое.

При обратимом ингибировании I и Е вступают во взаимодействием. Если каким-нибудь образом ингибитор нейтрализовать (например, диализом), то активность Е восстанавливается. Если этого не удается достигнуть, то речь идет о необратимом ингибировании.

Обратимое ингибирование
конкурентное	неконкурентное

Конкурентное ингибирование может быть вызвано веществами со структурой, сходной со структурой истинного S.

I и S конкурируют за АЦФ, комплекс с ферментом образует то соединение, молекул которого больше. С ферментом связывается либо I, либо S, для такого ингибирования справедливо уравнение: .

НИКОГДА при конкурентном ингибировании не образуется тройной комплекс E·S·I, чем этот вид ингибирования отличается от других.

Например, сукцинат ДГ входит в состав ферм. системы ЦТК. Его природный S – сукцинат. Ингибиторами могут быть оксалоацетат, малонат (квази-субстраты).

При избытке ингибитор связывается поляризованными группами с АЦФ сукцинат ДГ.

При конкурентном ингибировании V_max никогда не меняется, но меняется K_m. Наклон кривых в присутствии I увеличивается, в результате K_m увеличивается

По результатам эксперимента по кривой Михаэлиса-Ментен можно установить конкурентную природу I (по увеличению Km и стабильности Vmax). Характер этой кривой свидетельствует и об обратимости процесса, то есть увеличивая [S], можно сократить время достижения Vmax.

Метод конкурентного ингибирования нашел широкое применение в медицинской практике.

Пара-аминобензойная кислота и сульфаниламид имеют сходную структуру. п-АБК-ту бактериальная клетка использует для синтеза фолиевой кислоты, являющейся составляющей частью ферментов бактерий. С/а блокирует действие ферментов, синтезирующих фолиевую кислоту, в результате рост бактерий останавливается.

Неконкурентное ингибирование – это обратимое торможение, когда I взаимодействует не с АЦФ, а с другими функциональными группами ферментов, то есть в данном случае I не имеет структурного сходства с S. Присоединение такого ингибитора снижает активность фермента, а не его сродство к S, то есть ингибитор не изменяет K_m, а снижает макс. V_фр.

При этом виде ингибирования образуется неактивные малодиссоциирующие комплексы E·I или E·I S. Например, действие HCN, других химических соединений, связывающих ионы Ме или других функциональных групп в молекуле фермента.

Смешанное ингибирование (или частично неконкурентный тип) - снижение V_max сочетается с увеличением K_m.

При этом образуется Е·I·S-комплекс, а S в нем подвергается медленному каталитическому превращению.

Субстратное ингибирование – это снижение V_фр при значительном повышении [S]. Первоначально, с увеличением [S] V_фр растет, достигая своего максимума, но при дальнейшем увеличении [S] V_фр начинает падать.

Механизм ингибирующего действия избытка S разнообразен. Чаще всего это взаимодействие промежуточных соединений E·S с еще одной иди несколькими молекулами S, в результате чего образуется неактивное соединение, то

есть комплекс, не дающий продуктов реакции.