Ингибирование ферментативной активности

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Ингибирование ферментативной активности

Содержание

2. Ингибирование ферментативной активности - снижение каталитической активности в присутствии определённых веществ - ингибиторов. К ингибиторам следует
3. Ингибиторы вызывают большой интерес для выяснения механизмов ферментативного катализа, помогают установить роль отдельных ферментов в метаболических
4. Обратимое ингибирование
5. Обратимые ингибиторы связываются с ферментом слабыми нековалентными связями и при определённых условиях легко отделяются от фермента.
6. 1. Конкурентное ингибирование К конкурентному ингибированию относят обратимое снижение скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором, связывающимся с
8. Для конкурентного типа ингибирования справедливы следующие уравнения: Е + S ⇔ ES → E + P,
9. I - сукцинат связывается с активным центром фермента сукцинатдегидрогеназы; II - в ходе ферментативной реакции происходит
10. Кинетические зависимости Конкурентные ингибиторы уменьшают скорость химической реакции. Конкурентный ингибитор повышает Кm для данного субстрата (уменьшает
12. Лекарственные препараты как конкурентные ингибиторы Многие лекарственные препараты оказывают своё терапевтическое действие по механизму конкурентного ингибирования.
14. А - присоединение ацетилхолина в активном центре фермента. Стрелкой указано место гидролиза эфирной связи в молекуле
15. Антиметаболиты как лекарственные препараты В качестве ингибиторов ферментов по конкурентному механизму в медицинской практике используют вещества,
16. Неконкурентное ингибирование Неконкурентным называют такое ингибирование ферментативной реакции, при котором ингибитор взаимодействует с ферментом в участке,
18. Кинетические зависимости Этот тип ингибирования характеризуется снижением Vmax и постоянством Кm.
19. Бесконкурентное ингибирование При бесконкурентном ингибировании ингибитор связывается только с фермент-субстратным комплексом, но не со свободным ферментом.
20. Схема и уравнение Михаэлиса-Ментен в случае бесконкурентного ингибирования: Максимальная скорость реакции и константа Михаэлиса уменьшаются в
21. Ингибирование субстратом частный случай бесконкурентного ингибирования, когда две молекулы субстрата связываются с ферментом, что препятствует образованию
22. Необратимое ингибирование
23. Необратимое ингибирование наблюдают в случае образования ковалентных стабильных связей между молекулой ингибитора и фермента. Чаще всего
25. Специфические и неспецифические ингибиторы Использование необратимых ингибиторов представляет большой интерес для выяснения механизма действия ферментов. С
26. Роль гидроксильных групп серина в механизме катализа исследуют с помощью фторфосфатов, например диизопропилфторфосфата. Диизопропилфторфосфат (ДФФ) специфически
27. Ацетат йода, п-хлормеркурибензоат легко вступают в реакции с SH-группами остатков цистеина белков. Эти ингибиторы не относят
28. Необратимые ингибиторы ферментов как лекарственные препараты Пример лекарственного препарата, действие которого основано на необратимом ингибировании ферментов,
30. Скачать презентацию

Слайд 2

Ингибирование ферментативной активности - снижение каталитической активности в присутствии определённых веществ

- ингибиторов.
К ингибиторам следует относить вещества, вызывающие снижение активности фермента.
Все денатурирующие агенты также вызывают уменьшение скорости любой ферментативной реакции, вследствие неспецифической денатурации белковой молекулы, поэтому денатурирующие агенты к ингибиторам НЕ относят.

Слайд 3

Ингибиторы вызывают большой интерес для выяснения механизмов ферментативного катализа, помогают установить

роль отдельных ферментов в метаболических путях организма.
В основе действия многих лекарственных препаратов и ядов лежит ингибирование активности ферментов, поэтому знание механизмов этого процесса крайне важно для молекулярной фармакологии и токсикологии.
Ингибиторы способны взаимодействовать с ферментами с разной степенью прочности.
На основании этого различают обратимое и необратимое ингибирование.
По механизму действия ингибиторы подразделяют на конкурентные и неконкурентные.

Слайд 4

Обратимое ингибирование

Слайд 5

Обратимые ингибиторы связываются с ферментом слабыми нековалентными связями и при определённых

условиях легко отделяются от фермента.
Характерная черта обратимого ингибирования – наличие равновесия между ферментом и ингибитором. При этом константа равновесия или константа ингибирования (Кi) служит мерой сродства фермента и ингибитора и выражает эффективность действия ингибитора.
Обратимые ингибиторы бывают конкурентными, неконкурентными и бесконкурентным.

Слайд 6

1. Конкурентное ингибирование
К конкурентному ингибированию относят обратимое снижение скорости ферментативной реакции,

вызванное ингибитором, связывающимся с активным центром фермента и препятствующим образованию фермент-субстратного комплекса.
Такой тип ингибирования наблюдают, когда ингибитор - структурный аналог субстрата, в результате возникает конкуренция молекул субстрата и ингибитора за место в активном центре фермента. В этом случае с ферментом взаимодействует либо субстрат, либо ингибитор, образуя комплексы фермент-субстрат (ES) или фермент-ингибитор (EI). При формировании комплекса фермента и ингибитора (EI) продукт реакции не образуется.

Слайд 7

Слайд 8

Для конкурентного типа ингибирования справедливы следующие уравнения:
Е + S ⇔ ES

→ E + P,
E + I ⇔ EI.
Классический пример конкурентного ингибирования - ингибирование сукцинатдегидрогеназной реакции малоновой кислотой (рис).
Малоновая кислота - структурный аналог сукцината (наличие двух карбоксильных групп) и может также взаимодействовать с активным центром сукцинатдегидрогеназы. Однако отщепление двух атомов водорода от малоновой кислоты невозможно; следовательно, скорость реакции снижается.

Слайд 9

I - сукцинат связывается с активным центром фермента сукцинатдегидрогеназы; II -

в ходе ферментативной реакции происходит отщепление двух атомов водорода от сукцината и присоединение их к ко-ферменту FAD. В результате образуется фумарат, который высвобождается из активного центра сукцинатдегидрогеназы; ill - малоновая кислота - структурный аналог сукцината, она также связывается с активным центром сукцинатдегидрогеназы. При этом химическая реакция не идёт.

Слайд 10

Кинетические зависимости
Конкурентные ингибиторы уменьшают скорость химической реакции. Конкурентный ингибитор повышает Кm для

данного субстрата (уменьшает сродство субстрата к ферменту). Vmax не изменяется.
Это означает, что в присутствии конкурентного ингибитора необходима большая концентрация субстрата для достижения 1/2 Vmax.
Увеличение соотношения концентрации субстрата и ингибитора снижает степень ингибирования. При значительно более высоких концентрациях субстрата ингибирование полностью исчезает, потому что активные центры всех молекул фермента будут находиться преимущественно в комплексе с субстратом.

Слайд 11

Слайд 12

Лекарственные препараты как конкурентные ингибиторы
Многие лекарственные препараты оказывают своё терапевтическое действие

по механизму конкурентного ингибирования. Например, четвертичные аммониевые основания ингибируют ацетилхолинэстеразу, катализирующую реакцию гидролиза ацетилхолина на холин и уксусную кислоту.
При добавлении ингибиторов активность ацетилхолинэстеразы уменьшается, концентрация ацетилхолина (субстрата) увеличивается, что сопровождается усилением проведения нервного импульса. Ингибиторы холинэстеразы используют при лечении мышечных дистрофий. Эффективные антихолинэстеразные препараты - прозерин, эндрофоний и др.

Слайд 13

Слайд 14

А - присоединение ацетилхолина в активном центре фермента. Стрелкой указано место

гидролиза эфирной связи в молекуле ацетилхолина;
Б - присоединение конкурентного ингибитора - прозерина в активном центре фермента. Указано место гидролиза прозерина, однако реакция идёт намного медленнее, чем с ацетилхолином;
В - присоединение конкурентного ингибитора в активном центре фермента - эндрофония. Эндрофоний связывается в активном центре ацетилхолинэстеразы, препятствуя присоединению ацетилхолина.

Слайд 15

Антиметаболиты как лекарственные препараты
В качестве ингибиторов ферментов по конкурентному механизму в

медицинской практике используют вещества, называемые антиметаболитами. Эти соединения, будучи структурными аналогами природных субстратов, вызывают конкурентное ингибирование ферментов, с одной стороны, и, с другой - могут использоваться этими же ферментами в качестве псевдосубстратов, что приводит к синтезу аномальных продуктов. Аномальные продукты не обладают функциональной активностью; в результате наблюдают снижение скорости определённых метаболических путей.
В качестве лекарственных препаратов используют следующие антиметаболиты: сульфаниламидные препараты (аналоги парааминобензойной кислоты), применяемые для лечения инфекционных заболеваний, аналоги нуклеотидов для лечения онкологических заболеваний

Слайд 16

Неконкурентное ингибирование
Неконкурентным называют такое ингибирование ферментативной реакции, при котором ингибитор

взаимодействует с ферментом в участке, отличном от активного центра. Неконкурентные ингибиторы не являются структурными аналогами субстрата.
Неконкурентный ингибитор может связываться либо с ферментом, либо с фермент-субстратным комплексом, образуя неактивный комплекс.
Присоединение неконкурентного ингибитора вызывает изменение конформации молекулы фермента таким образом, что нарушается взаимодействие субстрата с активным центром фермента, что приводит к снижению скорости ферментативной реакции.

Слайд 17

Слайд 18

Кинетические зависимости
Этот тип ингибирования характеризуется снижением Vmax и постоянством Кm.

Слайд 19

Бесконкурентное ингибирование
При бесконкурентном ингибировании ингибитор связывается только с фермент-субстратным комплексом, но

не со свободным ферментом. Субстрат, связываясь с ферментом, изменяет его конформацию, что делает возможным связывание с ингибитором. Ингибитор, в свою очередь, так меняет конформацию фермента, что катализ становится невозможным.

Слайд 20

Схема и уравнение Михаэлиса-Ментен в случае бесконкурентного ингибирования:
Максимальная скорость реакции и

константа Михаэлиса уменьшаются в одинаковое число раз.

Слайд 21

Ингибирование субстратом
частный случай бесконкурентного ингибирования, когда две молекулы субстрата связываются с

ферментом, что препятствует образованию продукта.
Схема и уравнение Михаэлиса-Ментен в случае ингибирования субстратом:

Слайд 22

Необратимое ингибирование

Слайд 23

Необратимое ингибирование наблюдают в случае образования ковалентных стабильных связей между молекулой

ингибитора и фермента. Чаще всего модификации подвергается активный центр фермента, В результате фермент не может выполнять каталитическую функцию.
К необратимым ингибиторам относят ионы тяжёлых металлов, например ртути (Hg2+), серебра (Ag+) и мышьяка (As3+), которые в малых концентрациях блокируют сульфгидрильные группы активного центра. Субстрат при этом не может подвергаться химическому превращению.
При наличии реактиваторов ферментативная функция восстанавливается. В больших концентрациях ионы тяжёлых металлов вызывают денатурацию белковой молекулы фермента, т.е. приводят к полной инактивации фермента.

Слайд 24

Слайд 25

Специфические и неспецифические ингибиторы
Использование необратимых ингибиторов представляет большой интерес для выяснения

механизма действия ферментов.
С этой целью применяют вещества, блокирующие определённые группы активного центра ферментов. Такие ингибиторы называют специфическими. Ряд соединений легко вступает в реакции с определенными химическими группами. Если эти группы участвуют в катализе, то происходит полная инактивация фермента.

Слайд 26

Роль гидроксильных групп серина в механизме катализа исследуют с помощью фторфосфатов,

например диизопропилфторфосфата.
Диизопропилфторфосфат (ДФФ) специфически реагирует лишь с одним из многих остатков серина в активном центре фермента.

Слайд 27

Ацетат йода, п-хлормеркурибензоат легко вступают в реакции с SH-группами остатков цистеина

белков.
Эти ингибиторы не относят к специфичным, так как они
реагируют с любыми свободными SH-группами белков и называются неспецифическими ингибиторами. Если SH-группы принимают участие непосредственно в катализе, то с помощью этих ингибиторов представляется возможным выявление роли SH-групп фермента в катализе.

Слайд 28

Необратимые ингибиторы ферментов как лекарственные препараты
Пример лекарственного препарата, действие которого основано

на необратимом ингибировании ферментов, - широко используемый препарат аспирин. Противовоспалительный нестероидный препарат аспирин обеспечивает фармакологическое действие за счёт ингибирования фермента циклооксигеназы, катализирующего реакцию образования простагландинов, которые обладают широким спектром биологических функций, в том числе являются медиаторами.

Ингибирование ферментативной активности

Содержание

Ингибирование ферментативной активности - снижение каталитической активности в присутствии определённых веществ

Ингибиторы вызывают большой интерес для выяснения механизмов ферментативного катализа, помогают установить

Обратимое ингибирование

Обратимые ингибиторы связываются с ферментом слабыми нековалентными связями и при определённых

1. Конкурентное ингибированиеК конкурентному ингибированию относят обратимое снижение скорости ферментативной реакции,

Для конкурентного типа ингибирования справедливы следующие уравнения:Е + S ⇔ ES

I - сукцинат связывается с активным центром фермента сукцинатдегидрогеназы; II -

Кинетические зависимостиКонкурентные ингибиторы уменьшают скорость химической реакции. Конкурентный ингибитор повышает Кm для

Лекарственные препараты как конкурентные ингибиторыМногие лекарственные препараты оказывают своё терапевтическое действие

А - присоединение ацетилхолина в активном центре фермента. Стрелкой указано место

Антиметаболиты как лекарственные препаратыВ качестве ингибиторов ферментов по конкурентному механизму в

Неконкурентное ингибированиеНеконкурентным называют такое ингибирование ферментативной реакции, при котором ингибитор

Кинетические зависимостиЭтот тип ингибирования характеризуется снижением Vmax и постоянством Кm.

Бесконкурентное ингибированиеПри бесконкурентном ингибировании ингибитор связывается только с фермент-субстратным комплексом, но

Схема и уравнение Михаэлиса-Ментен в случае бесконкурентного ингибирования:Максимальная скорость реакции и

Ингибирование субстратомчастный случай бесконкурентного ингибирования, когда две молекулы субстрата связываются с