Ингибирование субстратное

Рис. 59. Ингибирование субстратом гидролиза монофенилфосфата, катализируемого щелочной фосфатазой. Пунктирная кривая является теоретической при условии образования неактивного фермент-субстратного комплекса состава ЕЗа

Субстратное ингибирование. Субстратным ингибированием называется торможение ферментативной реакции, вызванное избытком субстрата. Такое ингибирование происходит вследствие образования фер-мент-субстратного комплекса, не способного подвергаться дальнейшим каталитическим превращениям. Схема субстратного ингибирования выглядит следующим образом [c.119]

Ингибиторы могут взаимодействовать с ферментами обратимо и необратимо. Если ингибиторы блокируют функциональные группы активного центра, вступая во взаимодействие с субстратом, то их называют конкурентными, а если ингибирование является результатом взаимодействия ингибиторов с другими группами ферментов, то такие ингибиторы называются неконкурентными. При неконкурентном ингибировании ингибитор может взаимодействовать не только с ферментом, но и с фермент-субстратным комплексом. Не исключено также одновременное конкурентное и неконкурентное ингибирование ферментов. Вопросы ингибирования ферментов изложены Уэббом, а также Яковлевым. [c.161]

Ферменты являются белками, поэтому любые агенты, вызывающие денатурацию белка (кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, нагревание), приводят к необратимой инактивации фермента. Однако подобное инак-тивирование относительно неспецифично, оно не связано с механизмом действия ферментов. Гораздо большую группу составляют так называемые специфические ингибиторы, которые оказывают свое действие на какой-либо один фермент или группу родственных ферментов, вызывая обратимое или необратимое ингибирование. Исследование этих ингибиторов имеет важное значение. Во-первых, ингибиторы могут дать ценную информацию о химической природе активного центра фермента, а также о составе его функциональных групп и природе химических связей, обеспечивающих образование фермент-субстратного комплекса. Известны вещества, включая лекарственные препараты, специфически связывающие ту или иную функциональную группу в молекуле фермента, выключая ее из химической реакции. Так, йодацетат I H,—СООН, его амид и этиловый эфир, пара-хлормеркурибензоат lHg—С Н,—СООН и другие реагенты сравнительно легко вступают в химическую связь с некоторыми SH-группами ферментов. Если такие группы имеют существенное значение для акта катализа, то добавление подобных ингибиторов приводит к полной потере активности фермента [c.147]

Бесконкурентное ингибирование имеет место, когда ингибитор взаимодействует с ферментом только в составе фермент-субстратного комплекса, препятствуя его распаду Примером необратимого действия ингибиторов на ферменты могут служить фосфорорганические вещества, применяемые в качестве инсектицидов. [c.77]

Ингибирование субстратом при высоких его концентрациях также будет наблюдаться, если тройной комплекс SES сохраняет активность, но меньшую по сравнению с фермент-субстратным комплексом ( 3 < 1) [c.236]

На рис. 93 проведен подобный анализ экспериментальных данных для гидролиза монофенилфосфата, катализируемого щелочной фосфатазой (см. рис. 92) [9]. В этом случае экспериментальные данные можно привести к линейному виду, полагая п = 3. Таким образом, неактивный фермент-субстратный комплекс в реакции гидролиза монофенилфосфата имеет состав Е54. Наконец, из отрезков, отсекаемых полученной прямой (рис. 93) на координатных осях, можно определить значения Кв и V, характеризующие ферментативную реакцию, не осложненную ингибированием при избытке субстрата. [c.239]

Исследования фермент-субстратных взаимодействий, особенно проведенные в последние 25 лет, подтвердили и расширили эти идеи. Ферменты, обладающие подлинной специфичностью и использующие только один субстрат, трудны для систематических исследований. Существует, однако, много ферментов с весьма широкой специфичностью. Для них становится возможным измерение влияния изменения структуры субстрата на /Скат и /(м в условиях, оптимальных для природного субстрата. Другим полезным подходом является использование соединений — конкурентных ингибиторов реакции. Последние представляют собой соединения, связывающиеся в том же участке фермента, что и субстрат, обычно в силу близости их структур, и тем самым мешающие протеканию реакции между ферментом и субстратом, так как занимают места, в обычных условиях занимаемые субстратом. Эффект ингибирования четко зависит от концентрации, и каждый отдельный ингибитор можно охарактеризовать, измеряя влияние изменения его концентрации на скорость ферментативной реакции. Эффективность процесса выражается посредством константы ингибирования /С , которая, подобно Кч, в пределе равняется константе диссоциации. [c.511]

Ингибирование субстратом при высоких его концентрациях будет также наблюдаться, если тройной комплекс ЕЗг будет обладать активностью, но меньшей по сравнению с фермент-субстратным комплексом (Р < 1, схема 6.5). [c.112]

Изучение регуляции и контроля ферментов — молодая и быстро развивающаяся область биохимии, уже установившая, однако, ряд весьма сложных механизмов. Представляется возможным различить механизмы, общие для всех ферментов, такие как субстратная специфичность, оптимум pH и т. д. механизмы, общие для всех организмов, включающие ингибирование и репрессию по принципу обратной связи и механизмы, характерные для высших организмов, где существуют другие виды регуляции активности ферментов, например посредством действия гормонов. Приведя только один, уже известный нам пример, можно отметить, что вся сложная система описанных выше реакций, кульминацией которой является высвобождение глюкозы из гликогена, может приводиться в действие несколькими молекулами адреналина [148]. [c.538]

Другим случаем моделирования является синтез субстратов ферментов углеводного обмена и их структурных модификаций, служащих для изучения субстратной специфичности таких ферментов или для их избирательного ингибирования. [c.116]

Рис. 16.9. Реакция с субстратным ингибированием

Если ингибитор связывается не только со свободным ферментом, но и с фермент-субстратным комплексом ЕЗ, то ингибирование называют [c.28]

Существуют ингибиторы и смещанного действия, что зависит от структурных особенностей ингибитора и фермента. Смещай ный тип ингибирования может возникать и в случае, когда ингибитор соединяется не с исходным фермент-субстратным комплексом, а с какими-нибудь промежуточными продуктами, образующимися в процессе реакции. Известны виды торможения, когда ингибитор блокирует не фермент, а субстрат или кофермент. Это наблюдается ири концентрации ингибитора, близкой к концентрации субстрата или кофактора. [c.205]

Бесконкурентное ингибирование (рис. 16.2, г) - ингабитор образует неактивный комплекс с фермент-субстратным комплексом [c.475]

Наиболее важное значение имеют эффекты одновременного воздействия на свободный фермент (кружок 1 на фиг. 7) и на фермент-субстратный комплекс (кружок 3). Так действуют вещества, относящиеся к классу неконкурентных ингибиторов. Чтобы получить кинетическое уравнение, описывающее этот эффект, нужно включить в него конкурентный и бесконкурентный члены, выведенные выше, так как эффект неконкурентного ингибирования складывается из эффектов, обусловленных этими двумя видами ингибирования. [c.81]

Схема (117) отражает лишь основные пути гидролиза целлюлозы под действием полиферментной целлюлазной системы. Здесь не показаны процессы образования и превращения соответствующих фермент-субстратных комплексов, ингибирование или активация ферментов промежуточными метаболитами и продуктами гидролиза (см. [19, 20]), адсорбция (в том числе и непродуктивная) целлюлаз на поверхности субстрата н связанные с этим регуляторные явления [21—23] и т. д. Изучая данные закономерности по отдельности, [14—26], можно сделать вывод, что схема (117) является общей для ферментативного гидролиза целлюлозы независимо от состава целлюлазных комплексов и их происхождения. [c.125]

Исследования субстратной специфичности ферментов, а также ингибирования ферментативных реакций дают информацию о строении активных центров. [c.242]

Существуют ингибиторы смешанного действия, осуществляющие оба типа торможения — конкурентное и неконкурентное. В зависимости от структурных и физико-химических особенностей парализатора (и фермента) в разных условиях может осуществляться то один, то другой тип ингибирования. Смешанный тип может возникать и тогда, когда ингибитор соединяется не с исходным фермент-субстратным комплексом, а с какими-либо промежуточными продуктами, которые образуются позднее. [c.63]

Здесь Кт есть уже известная нам константа Михаэлиса. Если действие ингибитора имеет обратимый, но неконкурентный характер, ингибитор способен реагировать как с ферментом, так и с ферментно-субстратным комплексом. В этом случае, как показал Холдейн, скорость ингибированной реакции выражается уравнением [c.120]

Таким образом, в уравнении, соответствующем случаю, когда О соединяется с фермент-субстратным комплексом, константы /Ст и У умножаются на один и тот же множитель (Р/С( + 1) . Это уравнение тоже описывает равнобочную гиперболу, а графики его линеаризованных форм имеют вид прямых линий. Как показано на фиг. 10, I и II, эти прямые при любых концентрациях Р будут отсекать на оси абсцисс (при использовании графика типа фиг.6,/),и на оси ординат (при использовании графика типа фиг. 6,//), те же отрезки, что и прямая, соответствующая неингибированной реакции. При использовании метода двойных обратных величин (т. е. графика типа фиг. 6,/Я), прямые для ингибированной и неингибированной реакции идут параллельно (фиг. 10,///). [c.75]

Очевидно, что для каждой из областей pH в отдельности приведенный выше кинетический анализ полностью аналогичен исследованию неконкурентного действия модификатора. Следует также заметить, что чисто неконкурентное влияние pH, как и чисто неконкурентное ингибирование вообще, наблюдается сравнительно редко, проявляясь лишь в условиях равновесного образования фермент-субстратного комплекса Более того, в условиях, подобных тем, при которых в общем случае проявляется конкурентный эффект модификатора (диссоциация протона только свободного фермента или только свободного субстрата), рН-эффекты будут [c.89]

Попытки понять процессы, лежащие в основе образования фермент-субстратных комплексов и явления ингибирования, естественно, привели к представлению о фермент-субстратной специфичности. Два фермента, катализирующие реакции различного типа, скажем гидролиз и дегидрирование, всегда обнаруживают избирательность в отношении субстратов в зависимости от содержащихся в их структуре функциональных групп. Помимо того, за исключением тех случаев, когда присоединение субстрата происходит за счет лишь одной из функциональных групп и этого присоединения достаточно для осуществления каталитического акта, должна обнаруживаться также известная пространственная специфичность. Но даже в этих необычных условиях можно ожидать геометрической избирательности для таких механизмов, которые предполагают образование тройных комплексов фермента с двумя субстратами. [c.92]

Данные, на основании которых был установлен этот механизм, приведены на фиг. 19. При низких постоянных концентрациях одного из субстратов графики двойных обратных величин для другого субстрата прямолинейны и почти параллельны, как в случае простого механизма с замещением фермента. При возрастании концентрации фиксированного субстрата наблюдается конкурентное ингибирование, вызывающее соответствующий сдвиг графиков. На графиках зависимости от наблюдается картина, характерная для субстратного ингибирования, особенно при низких значениях А. Те же данные, вычерченные в виде зависимости от Л", показывают, что при более высоких значениях В эффект конкурентного ингибирования- накладывается на простое смещение параллельных линий, вызываемое большими концентрациями фиксированного субстрата. [c.149]

Непродуктивное связывание предотвращает гидролиз пептидов, состоящих из нежелательных о-аминокислот. Пептиды, состоящие из D-аминокислот, также могут прочно связываться химотрипсином. Однако в этом случае образуется сравнительно малореакционноспо-собный фермент-субстратный комплекс, поскольку расщепляющаяся связь не ориентирована должным образом относительно каталитического центра [629] таким путем свободная энергия связывания расходуется на ингибирование реакции с аналогом субстрата, которая могла бы привести к нежелательным продуктам. Непродуктивное связывание, по-видимому, является общим механизмом, обеспечивающим специфичность фермента [630, 631]. [c.248]

Существуют виды субстратного ингибирования, когда к фер-мент-субстратному комплексу присоединяется несколько молекул субстрата, переводя его в неактивное состояние. Для анализа подобных случаев разработан графический способ [1], позволяющий определить число молекул субстрата в неактивном фермент-субстратном комплексе. Если п — число дополнительных молекул субстрата, присоединивщихся к фермент-субстратному комплексу, то, откладывая экспериментальные данные в координатах (1/[5]о+ [5] о/ 8-/(з, 1/и), подбирают значение п, при котором наблюдается линеаризация [c.113]

Отмечеш.1 случаи ингибирования фермента субстратом, когда неактивный комплекс с ферментом образует вторая молекула субстрата (субстратное ингибирование). [c.221]

В хим. системах неустойчивости могут возникать а результате ускорения р-ции ее продуктами или др. видов автокатализа, субстратного или перекрестного ингибирования (см. Ингибиторы), конкуренции исходных в-в за промежут. соед. и т.п. В неизотермич. системах причиной неустойчивости может служить самоускорение экзотермич. стадий р-ции, а в электрохим. р-циях экспоненциальная зависимость скорости р-ции от поляризации электродов. Появление простейших неустойчивостей и соответствующих кинетич. состояний системы удобно пояснить на примере ферментативной р-ции с двумя [c.428]

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]

Обозначим его концентрацию /. Рассмотрим схемы двух простых процессов (рис. 6.4). В схеме а) свободный фермент наряду с реакционноспособным комплексом 1 образует, присоединяя ингибитор, нереактнрный комплекс р2- Ингибитор конкурирует с субстратом за сорбирующий участок (активный центр) фермента. В схеме б) нереактивный комплекс р2 получается в результате взаимодействия уже образовавшегося фермент-субстратного комплекса с ингибитором. Это — неконкурентное ингибирование. [c.365]

Иногда течение ферментативной реакции осложняется присутсч-вием ингибиторов — вердеств, способных образовывать комплексы с ферментом или фермент-субстратным комплексом. Различают конкурентное, неконкурентное и смепланное ингибирование. [c.225]

Оба подхода в исследованиях конкретных ферментов уже упоминались выше. Например, изучение креатинкиназы показало, что все субстраты и продукты (иначе говоря, все субстраты, если рассматривать оба направления реакции) находятся практически в равновесии с фермент-субстратными комплексами [2]. Точно так же -В разобранном выше случае с трансаминазой константы Михаэлиса и константы ингибирования продуктом реакции (равновесные константы) совпадают, если субстратами являются аминокислоты, хотя различаются в случае кетокислот. В исследовании роданезы, когда реакция могла быть изучена лишь в одном направлении, пришлось использовать аналоги субстрата, и это позво- [c.166]

Таким образом, эти данные показывают, что ингибирование но-лифенолами реакции окисления ксантина, катализируемого ксан-тиноксидазой, связано с образованием комплексов полифенояов с ферментом и фермент-субстратным комплексом. [c.150]

Вероятность существования двух оОратимых фермент-ингибиторных комплексов (схема III) согласуется с данными Стертеванта и Муна [3] по кинетике ингибирования химотрипсина ДФФ в отсутствие субстрата. Согласно схеме V предполагается, что ингибитор взаимодействует с ферментом по субстратному механизму, выступая как плохой субстрат. [c.334]

Это только один частный случай из общего класса механизмов субстратного ингибирования, в основе которого лежит образование тупикового комплекса фермента с субстратом, т. е. комплекса, не рбразующего продукта реакции. [c.79]

Эта реакция также легко обратима. При ее исследовании в обоих направлениях установлено, что графики двойных обратных величин пересекаются, как того требует механизм с тройным комплексом, независимо от того, концентрация какого субстрата варьирует. В таких случаях, однако, необходимо дальнейшее уточнение относительных величин различных констант скоростей, поскольку пересечение кинетических прямых характерно также для механизма Теорелла —Чанса, т. е. для случая, когда время жизни тройного комплекса ничтожно мало с кинетической точки зрения, а реальное значение имеет только образование двух двойных комплексов— начальных фермент-субстратных комплексов для двух направлений реакции. Моррисон и Джеймс исключили возможность механизма Теорелла—Чанса для креатинкиназы, опираясь на полученные ими данные об ингибировании прямого й обратного процессов продуктами реакции. Они показали, что кажушиеся ингибиторные константы, характеризующие некоторые реакции конкурентного ингибирования продуктом (нуклеотид — нуклеотид или гуанидинсодержащее соединение — гуанидинсодержащее соединение), зависят от концентрации фиксированного субстрата. Этот результат согласуется с механизмом, при котором все реакции, кроме взаимопревращения двух центральных тройных комплексов, быстро достигают равновесия, но не согласуется с механизмом Теорелла — Чанса. [c.148]