Ингибиторы активного центра, необратимые

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]

Известно, что скорость ферментативной реакции может быть сравнительно легко изменена при изменении условий реакции. Наиболее часто встречаются случаи, когда скорость реакции изменяется вследствие влияния некоторых веществ на структуру и реакционноспособность (каталитическую активность) ферментов. Вещества, уменьшающие активность ферментов, называются ингибиторами ферментов. Вообще говоря, активность ферментов, являющихся белками, может быть уменьшена при различных воздействиях, вызывающих необратимую денатурацию белков (нагревание, действие сильных кислот и оснований и т. п.). Однако такое неспецифическое ингибирование ферментов не представляет большого интереса для изучения механизма ферментативных реакций. Наоборот, изучение действия веществ, не вызывающих денатурации белка в обычном смысле слова, но способных лишать ферменты их каталитических свойств благодаря специфическому взаимодействию с определенными функциональными группами, имеет большое значение для изучения химического строения активных центров и механизма ферментативных реакций. [c.78]

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]

Молекула субстрата связывается с вполне определенным участком молекулы фермента, так называемым активным центром. Поэтому нещества, способные обратимо присоединяться к активному центру фермента, будут препятствовать об- )азованию активного промежуточного комплекса фермент — субстрат и, следовательно, будут тормозить реакцию. Такие вещества называются ингибиторами ферментов. Следует отличать ингибитор от ферментного яда. Ферментные яды необратимо взаимодействуют с активным центром фермента и переводят его в другое вещество, лишенное каталитических свойств. [c.259]

Кинетика заторможенного добавками N0 или пропилена распада пропана, согласно выше изложенной теории, представляет один из вариантов адсорбционной кинетики, определяемой конкурентными адсорбционными отношениями ингибитора и алкана. На основании схемы, в которой учитываются гетерогенное зарождение цепей и развитие их в объеме, а также обрыв цепей на стенках (при этом принимаются в расчет два типа активных центров на поверхности, и один из них способен необратимым химическим путем порождать радикалы) получается для скорости цепного распада алкана уравнение [1051 [c.55]

Аффинная метка или, иначе говоря, необратимый ингибитор активного центра, представляет собой химически активное соединение, близкое по своей структуре к субстрату. Это соединение специфически связывается с активным центром фермента и [c.244]

Следует указать, что неконкурентное ингибирование также может быть обратимым и необратимым, поскольку отсутствует конкуренция между субстратом и ингибитором за активный центр. Примеры необратимого ингибирования приведены ранее. При обратимом неконкурентном ингибировании субстрат S и ингибитор I связываются с разными центрами, поэтому появляется возможность образования как комплекса EI, так и тройного комплекса EIS последний может распадаться с освобождением продукта, но с меньщей скоростью, чем комплекс ES. [c.150]

В первом случае ингибитор не может реагировать с фермент-субстратным комплексом, а реагирует лишь со свободным ферментом. Таким образом, в этом случае субстрат и ингибитор конкурируют за активный центр. В связи с этим ингибиторы, взаимодействующие с активным центром фермента, носят название конкурентных ингибиторов. Конкурентные ингибиторы могут реагировать с ферментами как обратимо, так и необратимо [c.81]

Предположим, что ингибитор может необратимо реагировать не только со свободным ферментом, но также и с фермент-субстратным комплексом (случай неконкурентного необратимого торможения или реакции ингибитора с одной из функциональных групп активного центра в ходе превращения комплекса Михаэлиса). [c.120]

Об одинаковом влиянии концентрации тетраметиламмония на константы скорости реакции всех трех необратимых ингибиторов свидетельствуют данные табл. 32, показывающие снижение величины константы (в %) при увеличении концентрации ионов обратимого ингибитора. Подобные результаты были получены для тетраэтил-аммоний-иона это позволило предположить, что все три ФОС в присутствии ионов тетраалкиламмония реагируют лишь с полностью свободными активными центрами и не реагируют с нуклеофильными группировками ферментов, если анионная группа занята ионом тетраалкиламмония. Иными словами, реакционная способность нуклеофильной группировки к ФОС полностью утрачивается, если анионная группировка занята ионом тетраалкиламмония. [c.225]

Таким образом, согласно этому уравнению, если верно предположение, что в присутствии обратимого ингибитора необратимый ингибитор не реагирует с какими-либо группировками активного центра, то между обратной величиной бимолекулярной константы скорости реакции фермента с необратимым ингибитором и концентрацией обратимого ингибитора должна быть линейная зависимость. Оказалось, что для всех исследованных соединений это действительно так (рис. 63 и 64). [c.226]

Все эти данные подтверждают предположение о том, что реакционноспособность эстеразного центра находится в зависимости от состояния анионного центра активной поверхности холинэстераз. Об этом также свидетельствуют результаты исследований по кинетике взаимодействия необратимых фосфорорганических ингибиторов с холинэстеразами в присутствии субстрата. Выше (см. стр. 118) были приведены доказательства того, что в присутствии ацетилхолина фосфорорганические ингибиторы взаимодействуют лишь со свободными активными центрами фермента. При этом под свободным активным центром подразумевался такой, у которого все группировки были свободными. [c.228]

Фосфорорганические ингибиторы. Описанные выше ингибиторы являются обратимыми и конкурирующими , т. е. они соединяются с активными центрами энзима в основном таким же образом, как субстрат, и могут быть замещены последним. Другой, даже еще более эффективный класс антихолинэстераз представляют собой фосфорорганические соединения, рассмотренные в предыдущем разделе. Напомним, что их характерной особенностью является активирование энзима, с которым они энергично и необратимо реагируют. [c.643]

Как указывалось выше, приведенные в таблице данные были получены при изучении кинетики ингибирования ХЭ в условиях избытка фермента. Вместе с тем представлялось важным получить значения констант скорости этой бимолекулярной реакции при взаимодействии ФОС с ХЭ в отсутствие ацетилхолина и при отсутствии избытка ингибитора. Это потребовало дальнейшего усовершенствования кинетических методов. В частности, было необходимым найти способ вычисления концентрации активных центров ХЭ по данным об активности фермента, или, что то же,, нахождения числа оборотов ХЭ — количества молекул субстрата, расщепляющихся на одном активном центре. Такой способ был найден [12]. Он основан на экспериментальном нахождении концентрации необратимого ингибитора, эквимолекулярной концентрации активных центров,. [c.431]

С одной стороны, в таких исследованиях удобнее использовать реагенты обратимого действия (в том числе Н+-ионы),чем необратимо инактивирующие вещества, поскольку это позволяет кинетически изолировать реакцию, в которой принимает участие та или иная группировка фермента. С другой стороны, необратимые реагенты дают возможность с большей определенностью идентифицировать группировку, подвергающуюся воздействию, особенно в тех случаях, когда образовавшаяся связь ингибитора с ферментом устойчива к гидролизу, благодаря чему удается изолировать модифицированный остаток. Примером такой реакции служит высокоспецифическое взаимодействие фосфорорганических соединений с остатком серина в активном центре многих гидролаз. [c.212]

На практике многие хорошо известные лекарственные препараты обладают свойством ингибировать тот или иной фермент, но только некоторые из них предназначены именно для этой цели. Познание структуры и механизма действия ферментов заметно продвинулось вперед за последние два десятилетия. В связи с этим поиск специфических ингибиторов ферментов с целью их использования в фармакологии стал еще более заманчивым. Чтобы такие поиски увенчались успехом, необходимо получить по возможности больше сведений о специфичности фермента, а также о второстепенных центрах связывания вблизи его активного центра, если таковые существуют. Интенсивные исследования в этом направлении привели к разработке новой интересной группы необратимых ингибиторов ферментов активируемых ферментом необратимых ингибиторов, или, как их иначе называют, самоуничтожающихся инактиваторов ферментов [313, 318, 319]. Смысл выражения са-моуничтожающийся инактиватор не совсем определен, но тем не менее это выражение используется. [c.452]

Диизопроиилфторфосфат (ДФФ. разд. 4.4)—также необратимый ингибитор активного центра, который блокирует активный остаток серина в сериновых протеазах. Легко показать, что ингибирование необратимо, поскольку после исчерпывающего диализа фермент по-прежнему неактивен. [c.449]

Большинство приведенных примеров показывает, что в основе механизма действия самоуничтожающихся ингибиторов ферментов лежит отщепление протона. По этой причине пиридоксальзависи-мые ферменты являются наиболее вероятными объектами такого ингибирования. Б будущем можно ожидать появления еще большего числа ингибиторов пиридоксальзависимых ферментов, механизм действия которых основан на инактивации функциональной группы, обусловленной карбанионной природой промежуточных соединений [315]. Весьма вероятно, что именно создание более селективных ингибиторов активного центра продвинет вперед разработку самоуничтожающихся ферментативных ингибиторов, или инактиваторов. По сравнению с рассмотренными ранее специфичными к активному центру необратимыми ингибиторами преимущество самоуничтожающихся ингибиторов состоит в том, что, будучи относительно нереакционноспособными, они становятся активными после взаимодействия с остатками в активном центре фермента. Активная форма зависит от каталитических особенностей конкретного активного центра. Таким образом, ингибирование катализируется самим ферментом. Однако оба типа ингибирования позволяют вводить метку и идентифицировать группы активного центра и функциональные группы ферментов. [c.458]

Многие ингибиторы проявляют действие потому, что они по структуре сходны с субстратом. Фермент не узнает свой субстрат, и его активный центр присоединяет ингибитор. Активный центр оказывается блокированным и не может участвовать в образовании фермент-субстратного комплекса. Нередко ингибиторы имеют пространственную конфигурацию, похожую на конфигурацию субстрата, вытесняют его с поверхности фермента и действуют в качестве конкурентных ингибиторов. Ингибиро-вацде может быть обратимым и необратимым. К первому относится ингибирование малоновой кислотой действия фермента, катализирующего дегидрогенизацию янтарной кислоты. Этот случай одновременно служит примером конкурентного ингибирования, когда ингибитор обратимо связывается с тем же участком молекулы фермента, что и субстрат. Малоновая кислота отличается от янтарной одной метиленовой группой. Если к реакционной смеси добавить малоновую кислоту или ее соль, скорость реакции уменьшается. При дальнейшем прибавлении малоновой кислоты реакция полностью прекращается. Но если в реакционную смесь ввести избыток янтарной кислоты, то она вытеснит малоновую из фер- [c.12]

Эффективность ферментативного катализа просто завораживает, особенно если удается получить кристаллографические данные о структуре и имеются достаточно полные физико-химические сведения о ферментативном механизме действия. В этом отношении наиболее изучен фермент группы сериновых протеаз— а-химотрипснн. Термин сериновая протеаза своим происхождением обязан тому, что ферменты этого класса содержат в активном центре гидроксильную группу серина, которая проявляет необычную реакционную способность к необратимому ингибитору — динзопропилфторфосфату (ДФФ). [c.219]

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]

Холинэстеразы с высокой скоростью гидролизуют холиновые и тиохолиновые эфиры. Возможность аналитического применения холинэстераз обусловлена тем, что их активность в заметной мере зависит от присутствия в растворе токсичных веществ (ингибиторов) [83,84], причем некоторые из них действуют необратимо, а другие - обратимо. К необратимым ингибиторам холинэстераз относятся эфиры фосфорной, фосфо-новой и пирофосфорной кислот, в том числе и фосфорорганические пестициды, многие из которых являются суперэкотоксикангами. Действие этих соединений на холинэстеразы специфично они ковалентно связываются с активным центром фермента и дезактивируют его. Из обратимых ингибиторов интерес представляют ионы ртути, свинца и других тяжелых металлов. Высокая чувствительность холинэстераз к присутствию токсичных веществ обусловливает и область их применения сельское хозяйство, экология, токсикология и др. [c.289]

Установлен механизм регулирования ферментативной активности путем действия ингибитора (или активатора) на специфичный центр белковой молекулы с опосредованной передачей воздействия на активный центр фермента через белок. Обнадужены эффекты кооперативного взаимод. неск.. молжул субстрата на белковой матрице. Найден способ жесткого выведения фермента из процесса посредством индуцированной субстратом необратимой инактивации. [c.81]

Регуляция путем ингибирования. Ингибирование ферментов может быть необратимым и в этом случае вызывается обычно внешними факторами, например, нагреванием, ядами, денатурирующими агентами. Примеры необратимого ингибирования - действие диизопропилфторфосфата на сериновые ферменты, связывание гидроксильных или тиоловых групп в активном центре ионами тяжелых металлов, например при взаимодействии пдра-хлормеркурибензоата с 8Н-группами остатков цистеина в АЦ фермента. Действие необратимых ингибиторов не регулируется. [c.34]

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]

Функциональные группы активного центра химотрипсина идентифицированы с помощью необратимых ингибиторов. Остаток Ser-195 был модифицирован диизопропилфторфосфатом и фенил-метилсульфофторидом, а остаток His-57 — К-тозил-Ь-фенилала-ннл-хлорметилкетоном <см, рнс. 89 и с- 171). Двухстадинность процесса химотрипсинового гидролиза была обнаружена при изучении кинетики гидролиза п-нитрофенилацетата. [c.197]

Таким образом, доминирующая роль в ингибировании пламени порощками, по нашему мнению, принадлежит процессу гетерогенной рекомбинации радика лов и атомов. Именно это обстоятельство обусловливает повышенную эффективность и универсальность порошков. В отличие от летучих ингибиторов, действие -которых связано с преимущественной гибелью определенных активных центров и может ослабляться конкурирующими (в частности, обратными) реакциями, гетерогенные ингибиторы универсальны по отношению ко всем активным центрам, а процесс рекомбинации носит необратимый характер. [c.117]

Следует сказать, что кинетический метод исследования сыграл и еще сейчас играет важнейшую роль в изучении механизма взаимодействия ФОС с холинэстеразами. Метод позволяет производить сопоставление специфической реакционноспособности и химического строения ФОС. При использовании полифункциональных ФОС в качестве химических шаблонов появляется возможность исследования структуры активных центров холинэстераз. При исследовании кинетики взаимодействия ФОС с холинэстеразами с самого начала встретились трудности методического характера. Для количественной оценки реакционноспособности необратимых ингибиторов нельзя было обойтись величиной Igo, которая широко применялась при оценке действия обратимых ингибиторов. Если в первые годы изучения ФОС величина Igo по аналогии с исследованиями обратимых ингибиторов холинэстераз типа фи-зостигмина, часто использовалась для оценки антиферментной активности, то в дальнейшем стали появляться работы по измерению кинетики взаимодействия ФОС (подробнее обоснование такого подхода см. стр. 114). [c.204]

Для выяснения этого вопроса проводилось исследование кинетики ингибирования холинэстеразы сыворотки крови и ацетилхолинэстеразы эритроцитов тремя ФОС в присутствии тетраметиламмония и тетраэтиламмония [170]. При этом были взяты два необратимых ингибитора, которые должны взаимодействовать лишь с нуклеофильной группировкой активных центров эстераз — соединение Гд-7 (XXVI) и диизопропилфтор-фосфат (ДФФ) (XXXIII) [c.224]

Представляется, что наблюдаемые в эксперименте данные о зависимости скорости необратимого ингибирования от концентрации субстрата (в особенности при весьма малых и больших концентрациях субстрата) могут быть объяснены, даже если не приурочивать одну из реакций с ингибитором к ацилированному ферменту. Качественно такой же результат можно получить, если исходить из того, что в ходе каталитического процесса активная поверхность фермента претерпевает гораздо больше последовательных превращений, а не три условно записанные в схеме. В частности вряд ли при столкновении субстрата с ферментом одномоментно возникают три или четыре связи, необходимые для образования комплекса Е5. Это было бы равнозначно протеканию реакции третьегоили четвертого порядков, что практически невозможно. Следовательно, нетрудно представить, что при образовании с субстратом части связей, а это особенно вероятно при малых концентрациях субстрата, сохраняется возможность взаимодействия ингибитора с оставшимися свободными функциональными группами активного центра. [c.230]

Другой необратимый ингибитор некоторых ферментов, иодацетамид (рис. 9-11), может взаимодействовать с сульф-гидрильными (—8Н) группами остатков цистеина или с имвдазольными группами остатков гистидина, содержащихся в активных центрах этих ферментов. С помощью т их ингибиторов было установлено, что гидроксильная группа серина, тиоловая группа цистеина и имидазольная группа гистидина участвуют в каталитической активности ферментов, принадлежащих к разным классам. [c.244]

Фосфоглюкомутаза примечательна и еще в одном отношении этот фермент является представителем обширного класса ферментов, у которых в активном центре присутствует остаток серина, необходимый для каталитической активности. Именно этот остаток серина участвует во взаимодействии с глюкозо-1,6-дифосфатом - его гидроксильная группа этерифицируется фосфорной кислотой. Ферменты серинового класса (рис. 9-12), к которым принадлежит и фосфоглюкомутаза, необратимо ингибируются некоторыми органическими фосфатами, такими, как, например, диизопропилфторфос-фат. При этом ингибиторы взаимодействуют с гидроксильной группой упомянутого остатка серина, в результате чего образуется фосфорилированное производное фермента, лишенное каталитической активности (рис. 9-10). [c.458]

В последнее время синтезирован ряд фторсодержащих аминокислот, проявляющих свойства так называемых "ингибиторов суицидального типа" (sui ide enzv Tie inhibitors), т.е, веществ, ингибирующих ферменты по механизму необратимого связывания. Эти вещества проявляют выдающуюся биологическую активность и, кроме того, имеют большое значение с точки зрения исследования механизма ферментативных реакций и строения активных центров ферментов, в связи с чем привлекают в последнее время пристальное внимание. Например, в случае, когда субстратом является Э-фтор-а-аминокислота, предполагается приведенный ниже механизм действия [26,27]. [c.528]

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]

Строение активного центра в настоящее время в наибольшей степени выяснено для группы ферментов так называемого сери-нового катализа, обладающих сильным эстеразным действием (протеиназы и некоторые эстеразы). Мы уже знаем, что фосфор-органические соединения типа диизопропил-фторфосфата (ДФФ) являются специфическими необратимыми ингибиторами таких ферментов. Было доказано, что, например, в химотрипсине фос-форильная группа присоединяется к гидроксилу одного из остатков серина. В химотрипсине имеется более 20 остатков серина. Так как одна молекула ДФФ полностью убивает активность фермента, то было ясно, что эта одна из сериновых групп играет особую роль и тесно связана с активным центром. [c.76]

Процесс взаимодействия ФОС с ХЭ представляет собой бимолекулярную реакцию [3] и, следовательно, для вычисления константы скорости ее необходимо экспериментальное определение изменения концентрации фермента и ингибитора в ходе реакции по времени. Это, однако, встречает трудности, так как мы не имеем фермента в индивидуальном состоянии и не имеем возмонлности выражать молярную концентрацию активных центров ХЭ и следить за ее изменением во время реакции. Помимо того, концентрация ФОС, вызывающая в течение короткого времени полное торможение активности фермента, столь мала, что для измерения ее изменений в ходе реакции нет подходящих аналитических методов. В целях преодоления этих трудностей нами были разработаны специальные методы, позволяющие изучать кинетику взаимодействия необратимых ингибиторов с ХЭ и вычислять константы скорости таких реакций [12]. С помощью этих методов было предпринято систематическое изучение специфической реакционноспособности ФОС. Исследование проведено совместными усилиями трех лабораторий по единому плану лаборатории М. И. Кабачника [c.428]