Субстраты торможение активности фермента

При неконкурентном ингибировании ингибитор необратимо реагирует с иным (по сравнению с тем, который атакуется субстратом) активным центром фермента, и за счет этого понижает активность, фермента. Максимальная скорость реакции ниже, чем з отсутствие ингибитора значение К остается неизменным. Действие лекарственных препаратов, ядов и ряда боевых отравляющих веществ основано на торможении действия ферментов. [c.660]

Механизм ингибирующего действия также различен, но в своем большинстве сводится к двум типам торможения конкурентному и неконкурентному. При конкурентном торможении ингибитор, обладая сродством (изостерией) с субстратом, соединяется с ферментом, т. е. конкурирует с ним за фермент. Прн добавлении большого количества субстрата (вытеснении ингибитора) активность фермента восстанавливается. Если торможение реакции не снимается добавленным субстратом, происходит неконкурентное ингибирование. [c.121]

Значение результатов исследований по торможению активности ферментов соединениями, сходными по структуре с естественными субстратами, выходит за рамки исследования изолированных ферментных систем. Так, фармакологам уже давно известно, что соединения, имеющие структуру, сходную со структурой определенных физиологически активных веществ, могут конкурировать с последними. Хотя во многих случаях сведения о ферментах, участвующих в реализации рассматриваемого физиологического явления, отсутствуют, имеются указания, что многие фармакологически активные соединения изменяют течение метаболических процессов в результате их действия на ферменты или ферментные системы. [c.266]

Во время неконкурентного торможения ингибитор не влияет на соединение фермента с субстратом вообще присоединение к ферменту субстрата или ингибитора не влияет на его сродство к другому компоненту (т. е. к ингибитору или субстрату). Образуется соединение Е15. Чаще всего этот комплекс совсем не распадается, тогда скорость реакции полностью определяется распадом ЕЗ или, иными словами, действие неконкурентного ингибитора соответствует уменьшению количества активного фермента в системе, выключению некоторой части его. Этот случай может быть выражен следующими уравнениями [c.63]

В окружении различных веществ в клетке ферменты взаимодействуют не только с субстратами. При этом скорость превращения субстратов может увеличиваться (активация фермента) или снижаться (торможение, ингибирование ( рмента). Изучение влияния на активность ферментов различных веществ имеет большое практическое значение, а также очень важно для понимания механизма действия ферментов. Например, действие ряда лекарств обусловлено тем, что они являются ингибиторами ферментов. [c.77]

Вторым направлением развития метода потенциометрического титрования является создание способа поддержания в ходе ферментативной реакции постоянства концентрации субстрата в реакционной среде. Необходимость такого метода диктуется особенностями кинетики реакций, катализируемых ацетилхолинэстеразой и некоторыми другими ферментами, активность которых тормозится уже при сравнительно низких концентрациях субстрата. Прн изучении кинетики таких реакций во избежание субстратного торможения приходится работать в области концентраций, не достигающих насыщения фермента. С другой стороны, при высокой молекулярной активности фермента (как, например, в случае ацетилхолинэстеразы) это приводит к быстрому снижению концентрации субстрата и переходу из кинетической области нулевого порядка к мономолекулярной, что затрудняет вычисление начальной скорости реакции. [c.152]

Помимо того, нельзя забывать, что поддержание постоянства концентрации субстрата при длительном сохранении относительно высокой скорости процесса может привести к более быстрому накоплению продуктов реакции и, следовательно, к возможности торможения ими активности фермента. Для холинэстераз это имеет большое значение в связи с ингибирующим действием холина. Значение такого торможения должно проверяться экспериментально. [c.153]

Вещества, получающиеся в результате ферментной реакции, в той или иной степени похожи на субстрат, который связывается с активной группой фермента. Следовательно, возможно и связывание продуктов с ферментом, блокирующее его активные участки. Это явление называется конкурентным торможением. Оно делает возможным изменение активности фермента за счет обратимой адсорбции на его поверхности продуктов реакции и стерических аналогов субстрата. [c.114]

Если аллостерическое присоединение ингибитора понижает активность фермента, но не изменяет его сродство к субстрату, т. е. если образуется малоактивный комплекс EIS, то такое торможение ферментативной реакции называется неконкурентным ингибированием. Такой термин возник потому, что образование комплекса EIS обусловлено присоединением ингибитора и субстрата к разным частям молекулы белка. При этом отсутствует конкуренция за обладание активными центрами фермента, а каталитическая активность фермента из-за малой активности комплекса EIS понижается. [c.518]

В 1953 году Новик и Сцилард в своих опытах с одним из таких мутантов, выделявшим в среду промежуточный продукт биосинтеза триптофана — шикимовую кислоту,— показали, что добавление к среде триптофана в значительном количестве вызывало торможение выделения шикимовой кислоты. Полученные данные указывали на то, что триптофан способен угнетать непосредственно первые этапы своего биосинтеза. Ряд других исследований показал, что конечный продукт ферментной системы может угнетать действие ее первого фермента. Это явление было обозначено как аллостерическое угнетение, обратное угнетение, угнетение посредством обратной связи, ретроингибирование. Поскольку мы применяли уже термин угнетение синтеза фермента, то по аналогии можно воспользоваться термином угнетение активности (фермента) конечным продуктом. Конечный продукт обычно не влияет на активность промежуточных ферментов системы, а действует исключительно и непосредственно на ее первый фермент. Таким образом, первый фермент проявляет специфичность не только по отношению к субстрату и коферменту, но и к регулирующему метаболиту. [c.241]

Если в среду добавить малонат (ингибитор), то в результате структурного сходства его с истинным субстратом сукцинатом (наличие двух таких же ионизированных карбоксильных групп) он будет взаимодействовать с активным центром с образованием фермент-ингибиторного комплекса, однако при этом полностью исключается перенос атома водорода от малоната. Структуры субстрата (сукцинат) и ингибитора (малонат) все же несколько различаются. Поэтому они конкурируют за связывание с активным центром, и степень торможения будет определяться соотношением концентраций малоната и сукцината, а не абсолютной концентрацией ингибитора. Таким образом, ингибитор может обратимо связываться с ферментом, образуя фермент-ингибиторный комплекс. Этот тип ингибирования иногда называют ингибированием по типу метаболического антагонизма (рис. 4.20). [c.149]

Для понимания механизма действия ферментов большое значе ние имеет исследование кинетики торможения ферментов высокими концентрациями субстрата. Как уже говорилось выше, при взаимодействии фермента с субстратом происходит образование сразу нескольких связей между реакционными центрами в молекуле субстрата и фермента. Именно такой мультиплетный характер взаимодействия лежит в основе субстратной специфичности ферментов и их высокой активности. [c.90]

Вследствие того, что сродство субстрата к ферменту измеряется обратными величинами, можно сделать заключение, что в стационарной системе фосфатаза — фенилфосфат образование неактивного комплекса имеет преимущество перед образованием активного комплекса. По этой причине уже при сравнительно низких концентрациях субстрата наблюдается торможение ферментативного гидролиза фенилфосфата. [c.98]

Есть основания считать, что изменение концентрации водород-. ных ионов может привести к существенным, хотя и обратимым нарушениям конформации белковой молекулы, к изменениям вторичной и третичной ее структуры [10], а это, в свою очередь. Может привести к вторичным трансформациям в районе активного центра — в частности, к нарушениям комплементарности фермента и субстрата, к изменениям расстояний между функциональными группами участвующими в реакции с субстратом. С точки зрения кинетической классификации реакций ингибирования, такой эффект ионов водорода следует рассматривать как неконкурентное торможение. Естественно, что в каждом конкретном случае изучения зависимости действия фермента от pH кинетические исследования должны-помогать решению вопроса о механизме влияния Н и ОН"-ионов. [c.104]

Другой механизм, значительно быстрее срабатывающий и тонко сбалансированный, заключается в воздействии на скорость и интенсивность одной или нескольких чувствительных ферментативных реакций. Иными словами, это механизм, действующий на уровне обмена веществ в собственном смысле слова. Обычно особенно чувствительны к этому общему регуляторному механизму начальные и завершающие реакции специфических метаболических цепей, т. е. те задающие скорость ферменты, о которых мы говорили выше. Часто бывает также, что эта регуляция, которая может быть как положительной активация), так и отрицательной ингибирование), осуществляется одним из конечных продуктов данной цепи реакций. По этой причине ингибиторный тип регуляции, который был открыт первым — при изучении торможения одного из начальных этапов биосинтетической цепи реакций конечным продуктом этой цепи,— был назван ингибированием по типу обратной связи, или ретроингибированием. Поскольку такое ингибирование первых этапов катаболизма (или противоположный процесс — активация) вызывается веществами, весьма далекими как в метаболическом, так и в структурном отношении от субстратов ингибируемых реакций, то можно предположить, что здесь имеют место аллостерические эффекты, т. е. конформационные изменения соответствующих ферментных белков, обусловленные наличием второго контактного участка, независимого от активного центра фермента. [c.277]

Предполагается, что активный центр блокирован и Е1 не подвергается дальнейшим превращениям, а соединение фермента с субстратом и ингибитором (комплекс Е18) образоваться не может. Иногда при образовании Е1 торможение бывает неполным, когда комплекс фермента с конкурентным ингибитором по сути представляет собой новый фермент, с другим сродством к субстрату. Процесс протекает иначе, более медленно. [c.63]

Существует большое количество веществ, взаимодействие которых с ферментом снижает активность такие вещества называют ингибиторами. Если фермент не абсолютно специфичен, то ингибитор, имеющий некоторое сходство с субстратом данного фермента, может вступать во взаимодействие с активной группой и блокировать ее. Это явление называется конкурентным торможением. Если же ингибитор совершенно иначе взаимодействует с ферментом, чем субстрат, то повышение концентрации субстрата не может привести к вытеснению ингибитора, и торможение [c.57]

Строение молекулы продукта Р не соответствует строению активного центра фермента, и ингибирование фермента продуктом часто не носит характера конкурентного торможения (т. е. борьбы между субстратом и ингибитором за активный центр фермента). Хотя конкурентное торможение и само по себе является средством регулирования и наблюдается в ряде случаев, все же ингибирование неконкурентного типа более интересно оно свидетельствует о наличии специфической связи между активным центром и точками молекулы фермента, которые, казалось бы, не имеют прямого отношения к каталитическому акту. [c.187]

Конкурентные ингибиторы имеют структуру, подобную субстрату, и конкурируют с ним за место связывания в активном центре фермента. Как видно из рис. 41, в случае конкурентного торможения ингибитор И) присоединяется к ферменту в том же участке, что и субстрат, в результате чего субстрат уже не может соединиться с ферментом. Конкурентное ингибирование обратимо и зависит от концентрации ингибитора и субстрата. При высокой концентрации субстрата такие ингибиторы неэффективны. [c.102]

Когда ингибитор имеет по своей структуре сродство к биосиеци-([)ическому субстрату конкретного фермента, происходит его присоединение к активному участку катализатора. Ингибитор мещает присоединению субстрата к ферменту, конкурируя с ним. Такое торможение называется конкурентным или компетитивным. В случае повыщения концентрации субстрата торможение прекращается. При неконкурентном ингибировании ингибитор присоединяется не там, где связывается субстрат, и от внесения избытка субстрата фермент не освобождается. В случае неконкурентного ингибирования фермент может одновременно связываться и с ингибитором, и с субстратом. [c.205]

Молекулярный вес энзима в тысячи раз превышает молекулярный вес субстрата. Размеры частиц ферментов лежат в коллоидной области, во много,раз превышая размеры молекул субстрата. Поэтому при образовании промежуточного соединения на молекуле фермента должна быть область, к которой присоединяются как продукт, так и субстрат. Промежуточное соединение представляет собой своеобразное переходное состояние субстрат-фермент и фермент-продукт. Имеется ряд доказательств того, что в молекуле фермента каталитически активными являются определенные группы. Активная часть ферментов составляет малую долю от всей его молекулы. Для выявления этой активной части применяют специфические реагенты, не вызывающие денатурации фермента, но реагирующие с активной группой. Такой реагент должен тормозить действие фермента и связывать определенную группу в низкомолекулярных соединениях. Торможение активности под действием ингибитора обычно обратимо и по удалении ингибитора активность восстанавливается. Так, например, п-хлормеркурибензоат реагирует с 5Н-группой низкомолекулярных веществ, образуя меркаптиды. 5Н-группа часто является активной функциональной группой ферментов, в частности дегидраз. При добавлении п-хлормерку-рибензоата происходит торможение дегидраз за счет реакции [c.258]

Неконкурентное ингибирование вызывается веществами, не имеющими структурного сходства с субстратами и часто связывающимися не с активным центром, а в другом месте молекулы фермента. Степень торможения во многих случаях определяется продолжительностью действия ингибитора на фермент. При данном типе ингибирования благодаря образованию стабильной ковалентной связи фермент часто подвергается полной инактивации, и тогда торможение становится необратимым. Примером необратимого ингибирования является действие йодацетата, ДФФ, а также диэтил-и-нитрофенилфосфата и солей синильной кислоты. Это действие заключается в связывании и выключении функциональных групп или ионов металлов и молекуле фермента. [c.150]

Весьма распространенная форма торможения (блокирования) ферментов наблюдается тогда, когда ингибитор по своей структуре близок к специфическому субстрату данного катализатора. Присоединяясь к активному участку фермента, он мешает присоединению к нему естественного субстрата, конкурирует с ним. Такое специфическое торможение называют конкурентным, или компетитивным. Если же ингибитор присоединяется к ферменту не в том месте, где субстрат, или не только в нем, то говорят [c.62]

Описаны [518—520] искусственные комплексы дезоксинуклеиновых кислот с протаминами 1515], гистонами [516], полилизином, поливиниламином [517] и разнообразными белками. Образование комплекса с альбумином сыворотки крови быка, вызванное нагреванием, происходит в результате термической денатурации обеих компонентов, причем связывание осуществляется главным образом водородными связями [521]. Одна молекула ДНК может связать до 1800 альбуминовых молекул [521, 522], и защитное действие дезоксирибонуклеиновой кислоты из зобной железы на тепловую коагуляцию растворов альбумина [520] может быть приписано этому связыванию, которое предотвращает самоагрегацию. Подобным образом можно объяснить тормозящее действие ДНК на расщепление белков трипсином, т. е. действие направлено на субстрат, а не фермент [523]. Однако изучение подавления ДНК активности химотрипсина с применением синтетических субстратов позволяет предположить, что между ферментом и нуклеиновой кислотой также образуются стехиометрические комплексы. Максимальное торможение происходит при отношении белка к ДНК, равном 20 1, соответствующем приблизительно четырем нуклеотидным звеньям на молекулу химотрипсина [524]. Для трипсина это отношение равно 7 1. [c.449]

Регуляция активности ферментов чаще всего осуществляется торможением реакции ее конечными продуктами, репрессией по типу обратной связи, или ретроингибированием . Если бы в клетке присутствовал только один тип молекул фермента, то ретроингибирование продуктом реакции могло бы остановить реакцию. Однако в случае пероксидазы давно замечено, что если один изоэнзим репрессируется продуктами своей деятельности, то другой, наоборот, этими же продуктами может активизироваться. Индивидуальные изопероксидазы различаются по своей способности катализировать реакции окисления различных субстратов [Gibson, Liu, 1978]. [c.23]

Контрольные эксперименты показали, что ни неорганический фосфат, ни увеличение концентрации Н+, ни убыль субстрата, ни преинкубация фермента в течение времени измерения не приводят к торможению АТФазной активности А5-частиц. На основании этих простых опытов мы предположили, что АДФ необратимо тормозит АТФазу. Для подтверждения этого предположения мы воспользовались следующим приемом. Субмитохондриальные частицы преинкубировали с АДФ и определяли их начальную АТФазную активность в системе, которая обеспечивает необратимое удаление АДФ, образующейся в ходе реакции [c.31]

Л, у VI г С соответствующими акцепторными центрами фермента (обозначены треугольником, кружком и квадратом). Скорость ферментативной реакции будет определяться концентрацией такого комплекса (рис. 17, Л). Однако при некоторых условиях не исключена возможность образования комплексов с участием двух или даже трех молекул субстрата (рис. 17, Б, В, Г), но так, что каждая молекула субстрата образует лишь одну или две связи с ферментом. Соответственно состав таких неактивных комплексов будет отвечать брутто-формуламЕЗз (случаи Б и В) я Е5з (случай 7 . Соотношение концентраций активного к неактивных комплексов будет определяться при данной концентрации фермента в первую очередь концентрацией субстрата. Чем больше концентрация субстрата, тем более вероятно образование неактивных комплексов — ЕЗа и ЕЗз. Наконец образование неактивных комплексов будет зависеть от констант скорости образования последующих связей (например, у — О и 2 — о) реакционных центров молекул субстрата после образования первой связи (например, д — Л). Если эти константы скорости существенно больше, чем константа скорости образования связей у — О и 2 — о новой молекулой субстрата, то ингибирования избытком субстрата не произойдет. При обратном соотношении будет наблюдаться эффект субстратного торможения. Ввиду того, что образование комплекса Михаэлиса (за счет всех или части связей с субстратом) представляет собой обратимую реакцию с отчетливо выраженным равновесием, определяющей величиной является соответствующая константа равновесия или, как принято в ферментативной кинетике, обратная ей величина — константа диссоциации. [c.91]

Возможно также образование тройного комплекса ESI и отсутствие у него активности, как и у комплекса EI. Этот случай получил название неконкурентного торможения. Примерами такого торможения может служить действие ионов тяжелых металлов, действие окиси углерода на гемоглобин или цитохромоксидазу, действие треххлористого мыщьяка на сук-цинатоксидазу и др. При неконкурентном торможении даже при высокой концентрации субстрата максимальная скорость реакции меньще, чем в отсутствие ингибитора. Угнетение этого типа заключается в том, что часть активных центров фермента соединяется с ингибитором или частично отравляется им. Выяснение структуры активных центров и механизма действия ферментов может значительно продвинуться вперед путем изучения действия различных ингибиторов и ферментных ядов. [c.228]

Антагонизм лекарственных препаратов можно объяснить, предположив, что вещества, вызывающие ответную реакцию ткани, т. е. агонисты, вызывают сокращение или расслабление, взаимодействуя с характерными молекулярными структурами или рецепторами внутри или вне клетки. Кроме того, предполагают, что каждый агонист имеет свой специфический рецептор. Эта комбинация агонист — рецептор вызывает реакцию клетки, механизм которой не совсем понятен. 1Г1редполагают также, что каждый а нтагонист специфически соединяется с рецептором, связанным с агонистом. Торможение агониста лекарством-антагонистом может быть либо конкурентным, либо неконкурентным, аналогично ферментному торможению. Специфичность и направление метаболизма можно удовлетворительно объяснить исходя из действия ферментов. Такие реакции клетки, как расслабление или сокращение, могут быть объяснены степенью активации рецепторов. Механизм действия ферментов состоит в образовании комплекса фермент — субстрат, в котором субстрат специфически связан с комплементарной областью молекулы фермента затем этот комплекс может превращаться в фермент и продукты реакции. Как предполагают, точно так же соединение агониста с рецептором приводит сначала к механической или метаболической реакции. Также существует частичная аналогия между ферментами и рецепторами, хотя рецепторы не обладают ферментативной активностью по отношению к своим агонистам (Белло [44]). В противоположность ферментам существование рецепторов все еще не доказано, а рецепторная теория во многом обязана концепциям энзимологии. Очень сложно объяснить, каким образом комбинация агонист — рецептор вызывает реакцию клетки. [c.361]

Можно назвать еще следующие направления, по которым развивается современная ферментология изучение роли и действия отдельных факторов, влияющих на процесс,—температуры, pH среды, ее окислительно-восстановительного потенциала, концентрации субстрата и фермента изучение кинетики ферментативных реакций исследование специфичности ферментов — важнейшего свойства, определяющего их биологическую роль и возможности практического использования химического строения и действия ингибиторов ферментов, обратимого и необратимого, специфического и неспецифического торможения ими реакций изучение строения и функций различных кофакторов, в первую очередь специфических коферментов, их роли в каталитическом процессе, в обмене веществ исследование особенностей ферментных белков — состава, числа цепей, гидродинамических и электрохимических свойств, химической структуры далее — строения активных центров, их числа, их низкомолекулярных аналогов изучение механизма действия ферментов действия полифермент-ных систем и, наконец, образования ферментных белков, в том числе их биосинтез и образование из предшественников префер-ментов). [c.46]

Этот случай реализуется тогда, когда ингибитор является химическим аналогом субстрата S, не способным претерпевать каталитическое превращение, но занимающим активное место в молекуле фермента. Такое торможение ферментативной реакции называется конкурентным ингибированием. Как видно из выражений (51) и (52), при конкурентном ингибировании предельная скорость реакции оказывается постоянной величиной, равной Шпред, а константа km, эфф зависит от концентрации ингибитора. Константу ингибирования Kj можно найти, пользуясь уравнением (52) или графически, как это показано на рис. 109а (I, II, III, IV). [c.516]

Мы видим, что весь эффект конкурентного торможения на кинетике реакции заключается в кажущемся росте второй константы Михаэлиса в (1-[-ЛГ 1) раз. Следовательно, подавляющее действие ингибитора снимается путем соответствующего увеличения концентрации субстрата. В этом и заключается смысл конкуренции молекул субстрата и ингргбитора за места в активном центре фермента. В диаграмме Лайнуивера и Бэрка появле- [c.160]

Прайс и Миллер (Pri e а. Miller, 1962) в опытах с эвгленой пытались установить наличие прямой зависимости между цинком, скоростью дыхания и ростом этой водоросли. Результаты эксперимента показали, что при недостатке цинка клетки эвглены продолжали использовать этанол (источник углерода), хотя и с меньшей скоростью. В отсутствие роста скорость окисления спирта составляла 25% от контрольной величины. Скорость окисления ацетата упала до 16%. Таким образом, скорость окисления этанола не могла непосредственно отвечать за торможение роста, вызываемое недостатком цинка. Авторы установили, что скорость окисления эндогенных и экзогенных субстратов изменяется независимо от недостатка цинка и поэтому многочисленные сдвиги в обмене в этих условиях должны быть отнесены к реакциям с использованием специфических субстратов и не связаны с общим путем окисления, а следовательно, и с активностью окислительных ферментов дыхания. [c.138]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология