Ингибирование ферментативных реакций конкурентное

Рис. 82. Графические способы определения констант ингибирования ферментативной реакции в случае связывания с активным центром фермента двух молекул конкурентного ингибитора (схема 6.35)

В реальных условиях клеточного метаболизма концентрация субстрата, потребляемого в ферментативных реакциях, изменяется не только в результате самой реакции, но и за счет притока его в реакционный объем. Одновременно происходит и отток продукта из сферы реакции в другие области, где он используется в дальнейших метаболических превращениях. Иными словами, в клетке каждая отдельная реакция, так же как и их совокупность, представляет собой открытую систему, обладающую механизмами саморегуляции. Одним из самых мощных способов регуляции ферментативного процесса является изменение активности фермента с помощью различных ингибиторов. Существуют, как известно, конкурентные ингибиторы, занимающие места субстрата в активном центре фермента с образованием неактивного комплекса. Возможно также неконкурентное, или аллостерическое, ингибирование, при котором ингибитор не имеет структурного сродства с субстратом и присоединяется не к активному центру фермента, а к определенным местам белковой глобулы, вызывая деформацию фермента. Регуляторные эффекты могут осуществляться также по принципу обратной связи, когда при больших концентрациях субстрата или продукта угнетается реакция. Наряду с ингибиторами имеются и активаторы — вещества, повышающие активность фермента. Активирующий эффект может оказывать и сам продукт реакции (активация продуктом). [c.39]

Рис. 8.7. Зависимость 1/У от 1/[5], иллюстрирующая различные типы ингибирования ферментативных реакций а — конкурентное ингибирование [уравнение (28)] б — некоикуреитное ингибирование [уравнение (33)] в — бесконкурентное ингибирование [уравнение (35)]. Кт и Ушах (для неингибированных реакций) и Кх (для ингибированных реакций) определяют по наклонам прямых и отрезкам, отсекаемым на осях.

В некоторых работах за показатель ингибирующей способности эффектора принимают такую концентрацию последнего, которая вызывает уменьшение скорости ферментативной реакции в два раза (Iso). Найти связь между I50 и Ki для случаев конкурентного и неконкурентного ингибирования. [c.90]

Мы рассмотрели лишь два крайних случая ингибирования. Зачастую приходится иметь дело с более сложными типами торможения (или, напротив, активации, когда модификатор ускоряет реакцию), например, со смешанным конкурентным и неконкурентным ингибированием и т. д. Эти процессы даже при стационарных условиях требуют решения более сложных уравнений. Математические методы стационарной кинетики сложных ферментативных реакций описаны в 7.6. [c.366]

Величину К = [Е] 1] / [ЕТ], которая представляет собой константу диссоциации комплекса фермента с ингибитором, называют константой ингибирования. Таким образом, при конкурентном ингибировании увеличивается константа Михаэлиса, а максимальная скорость ферментативной реакции остается неизменной. [c.226]

При интегральном анализе кинетики ферментативных реакций особый интерес приобретает случай конкурентного ингибирования продуктом реакции [c.168]

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]

Описанный тип ингибирования обычно называют конкурентным ингибированием, так как при этом имеет место конкуренция между молекулами ингибитора и субстрата за присоединение к активному центру фермента. Известны и другие типы ингибирования ферментативных реакций, рассмотрение которых выходит за рамки этого курса. [c.333]

В зависимости от того, по какому механизму происходит ингибирование продуктом, изменяется потенциально достижимое значение максимальной скорости ферментативной реакции V. Если продукт — конкурентный ингибитор, то при высоких концентрациях субстрата удается преодолеть и ограничение диффузии, и ингибирование продуктом (т. е. достичь значения V в отсутствие ингибирования). В случае неконкурентного ингибирования продуктом оптимальное значение скорости реакции (в условиях насыщения фермента субстратом) никогда не достигнет значения V. Чем эффективнее носитель препятствует свободной диффузии, тем более существенные различия в этих значениях будут наблюдаться. [c.114]

Конкурентное ингибирование. Конкурентные ингибиторы вызывают торможение ферментативной реакции за счет структурного сходства молекулы ингибитора с молекулой субстрата. В этом случае ингибитор и субстрат, будучи схожими по строению, конкурируют между собой за активный центр фермента. Ингибирование наступает вследствие того, что ингибитор в силу большего стехиометрического соответствия связывает часть молекул фермента в ингибитор-ферментные комплексы, лишая тем самым субстрат возможности взаимодействовать с истинным ферментом. Общую схему конкурентного ингибирования можно представить так [c.115]

Комбинируя выражения (8.40), (8.28) и (8.29), получим интегральную форму уравнения скорости ферментативной реакции, в которой наблюдается конкурентное ингибирование продуктом реакции с константой скорости инактиваций k [c.183]

Как только концентрация щавелевоуксусной кислоты достигает определенного значения, ее синтез прекращается вследствие ингибирования сукцинатдегидрогеназы конечным продуктом — щавелевоуксусной кислотой, которая по структуре близка к янтарной кислоте и занимает активный центр фермента сукцинатдегидрогеназы, предназначенный для янтарной кислоты. По мере расходования щавелевоуксусной кислоты ее концентрация уменьшается, что приводит к включению цепи ферментативных реакций. Данный тип регулирования основан на конкурентном ингибировании и осуществляется по типу отрицательной обратной связи. [c.435]

Ниже описаны основные кинетические характеристики ферментативных реакций, протекающих в присутствии разных концентраций ингибиторов. Зависимость 1/у от 1/s для таких реакций является линейной, причем либо наклон прямой, либо величина отрезка, отсекаемого на оси ординат, либо оба эти параметра одновременно линейно зависят от величины (1 + i/K,j) (где г — концентрация ингибитора, а Aij — характеристическая константа). Первый из этих трех случаев называется конкурентным ингибированием, второй — бесконкурентным, а третий — неконкурентным. Графики для [c.182]

Использование графиков, построенных в двойных обратных координатах для анализа данных, полученньк при исследовании ингибирования ферментативных реакций, позволяет легко отличать конкурентные ингибиторы от неконкурентных. Проводятся две серии опытов по определению скорости реакции при одной и той же концентрации фермента. В одной серии концентрация субстрата тоже остается постоянной и соответствующими экспериментальными методами определяется влияние повышения концентрации ингибитора на начальную скорость реакции Го. В другой серии, наоборот, концентрация ингибитора поддерживается постоянной, но используются разные концентрации субстрата. На основе данных, полученных в опытах той и другой серии, строят графики в координатах 1/И [c.247]

Как мы видим, обратимое взаимодействие с субстратом приводит к тому же самому результату (фиг. 9), что и классическое конкурентное ингибирование это вполне естественно, поскольку можно считать, что О конкурирует с ферментом за субстрат. Значение этогО вывода для практики зависит от того, как исследуется кинетика ферментативной реакции. Если- начальная концентрация субстрата Ло принимается просто равной концентрации, введенной в реакционную смесь, а скорость реакции оценивается по скорости образования продукта X, отличить кинетически О от истинного конкурентного ингибитора невозможно. Обнаружить отсутствие взаимодействия О с самим ферментом можно только в том случае, бели Ло действительно измеряется в реакционной смеси с помощью метода, позволяющего отличать свободный А от [c.72]

Из этого уравнения ясно видны особенности ингибирования уравнение имеет тот же самый вид (линейность графиков сохраняется), максимальная скорость реакции не изменяется, но кажущаяся константа Михаэлиса возрастает по сравнению с Кт для неингибиро-ванной реакции в (СЯд-ЬО раз. На этом основании значение Кд можно определить экспериментально, поскольку определение в отсутствие Q дает Кт, а в присутствии Р получается /(т(<Э/Сд1)4 Если Р = 0 или /С<з очень мала, что указывает на низкое сродство р к ферменту, то ингибирования не наблюдается и кажущаяся Кт имеет нормальное значение. Далее, если Ао настолько велико, что определяет значение знаменателя в уравнении (17), т. е. если концентрация субстрата достаточна для достижения максимальной скорости реакции, то член QKQ опять-таки не влияет на величину знаменателя и максимальная скорость реакции не изменяется. Таким образом, ингибирование носит конкурентный характер оно выражено в наибольшей степени при высокой концентрации ингибитора или низкой концентрации субстрата и исчезает при очень низкой концентрации ингибитора или очень высокой концентрации субстрата. Это весьма наглядно видно на графиках, изображающих кинетику нормальной и конкурентно ингибированной ферментативных реакций (фиг. 8). [c.69]

Известны различные низкомолекулярные соединения, которые могут снижать скорость ферментативных реакций. Такие соединения называются ингабиторами ферментов. Важно понимать, что ингибирование — это один из нормальных способов регулирования активности ферментов. Многие лекарственные препараты и яды также действуют как ингибиторы ферментов. Ингибирование бывает конкурентным и неконкурентным. Неконкурентное ингибирование может быть обратимым и необратимым. [c.162]

В таблице 3 приведены кинетические данные для гидролиза этилового эфира К-ацетил-Ь-тирозина, катализируемого а-химотрипоином в присутствии конкурентного ингибитора, метилового эфира М-ацетил-П-фенилаланил-Ь-аланина. Определить значение константы ингибирования фермента ОО-дипептидом, если начальная концентрация субстрата и начальное время реакции неизвестны. Определение концентрации непрореагировавшего субстрата в ходе ферментативной реакции проводилось в каждом случае через равные промежутки времени. [c.172]

Скорость ферментативной реакции в случае полного конкурентного ингибирования будет определяться из следующего уравнения [c.115]

Такой ингибитор не присоединяется к ферменту в отсутствие субстрата и даже способен облегчать присоединение субстрата, а затем, связываясь, сам инактивирует фермент. В случае бесконкурентного ингибирования скорость ферментативной реакции описывается более сложным уравнением, чем в случае конкурентного и неконкурентного типов ингиби- [c.118]

Если альдегидоксидазу инкубировать с субстратом, то обе молекулы ФАД восстанавливаются. Ксантин не является субстратом для альдегидоксидазы, а пурин окисляется до 8-оксипурина, а не до мочевой кислоты, как в реакции, катализируемой ксантиноксидазой. Эти различия показывают, что основной фактор, опре деляющий направление ферментативного окисления пурина и его производных,— это окружение центра, связывающего субстрат, а не электронная структура самого субстрата [64]. Одинаковые константы ингибирования Кц для конкурентного ингибирования взаимодействия фермента с альдегидными и Ы-гетероциклическими субстратами широким рядом игибиторов является убедительным аргументом в пользу предположения, что субстраты этих двух типов связываются одними и теми же связывающими центрами фермента. Поскольку имеется много данных о связывании восстановительных субстратов с молибденом ксантиноксидазы, представляется весьма вероятным, что этот же центр связывает субстраты в альдегидок-сидазе. Поразительное сходство сигналов ЭПР ингибированной ксантиноксидазы и альдегидоксидазы подтверждает этот вывод [60, 65]. [c.286]

Ингибирование ферментативных реакций соответствующим юдуктом происходит по конкурентному типу, причем глюкоза азывает ингибирующее влияние только на ферменты, образую-ле глюкозу, а целлобиоза — только на ферменты, образующие ллобиозу. [c.173]

Рис. 109. Графическое определение Кз> К[ и эффективных параметров эфф и йэфф ферментативной реакции в присутствии ингибиторов а—конкурентное ингибирование б —неконкурентное ингибирование в —смешанное ингибирование. Стрелкой показано направление увеличения концентрации ингибитора,

В таблице 7 приведены кинетические данные для гидролиза бромацетил-ВЬ-фениллактата, катализируемого карбоксипептидазой [7]. Найти значение константы конкурентного ингибирования продуктом реакции, если значения йкат и Кт(кат), определенные из начальных скоростей ферментативной реакции, равны 57,4 сек и 1,6 10 М соответственно. [c.174]

Такого рода системы действительно функционируют в клетке. Умбаргер впервые обнаружил существование последовательных ферментативных. реакций, в которых конечный метаболит влияет на активность фермента, катализирующего первую реакцию последовательности [64]. Вначале было установлено ингибирование, кинетика которого сходна с кинетикой конкурентного ингибирования, хотя структура ингибитора, именуемого в данном [c.452]

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]

НО с коричной кислотой и тирозином результаты оказались отрицательными. Полимеры охарактеризовали по дифференциальным спектрам ионизации, гистохимическим тестам на лигнин, растворимости и по наличию свободных фенольных групп, после этого их сравнили с лигнином, экстрагированным из созревших растений этого вида. Оказалось, что полимер из феруловой кислоты очень сильно напоминает натуральный лигнин, и это еще более подтвердило гипотезу о том, что in vivo это соединение является хорошим предшественником лигнина. Стаффорд предположил, что отличие результатов, полученных с коричной кислотой и тирозином, от результатов Брауна и Нейша [30] может быть следствием или медленного превращения этих соединений в п-оксикоричную кислоту, или ингибирования перекисью ферментативных реакций, или использования субстратов в конкурентных реакциях. [c.293]

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]

В некоторых случаях ингибирование не является конкурентным — ингибитор не присоединяется к функциональным группам активного центра фермента, связывающим субстрат, и степень ингибирования не зависит от концентрации субстрата. Согласно гипотезе индуцироваиного соответствия (см. стр. 220), при неконкурентном ингибировании ингибитор подавляет ферментативную активность, нарушая необходимое для ферментативной реакции расположение активных групп (А, В, С) относительно субстрата путем общей деформации белковой молекулы (рис. 40). [c.233]

В предыдущем разделе мы рассмотрели конкурентное ингибирование единственным продуктом. Однако в ходе ферментативной реакции может образовываться несколько продуктов, и в-этом случае наблюдаемая константа конкурентного ингибирования будет представлять собой не константу ингибирования для какого-либо одного продукта, а обратное значение суммы обратных значений всех констант ингибирования продуктами. Следовательно, константа Кр, используемая в предыдущем разделе, должна быть заменена всюду на 1/(1/ЛГр -Ь . 1Кд Ч- -.). Это-следует из уравнения (8.6), потому что в нем величина plKJy должна быть заменена на величину р Кр 4- Ч-. ..). Последняя эквивалентна р ЦКр -Ь . Кд -Ь. ..), если в начальный момент времени отсутствуют все субстраты, так как в этом случае на всем протяжении р = д =. ... [c.204]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология