Ингибирование ферментов. Конкурентное и неконкурентное ингибирование, примеры реакций. Лекарственные вещества как ингибиторы ферментов.

Для регуляции некоторых клеточных функций наряду с генетическими используются ферментативные механизмы, основанные на прямом действии ингибиторов или активаторов тех или иных внутриклеточных ферментов. Таким образом, ферментативная регуляция представляет собой второй способ, используемый клеткой для контроля над течением биохимических процессов.

Ингибирование ферментов. Некоторые внутриклеточные вещества непосредственно действуют на участвующие в их синтезе ферменты по механизму обратной связи. Синтезируемые в клетке вещества чаще всего действуют на первый фермент метаболической цепочки, а не на последующие, обычно связываясь с ним напрямую и вызывая аллостерические конформационные изменения, которые и приводят к инактивации фермента. Нетрудно догадаться, почему инактивируется первый фермент — это предотвращает накопление ненужных промежуточных метаболитов.

Ингибирование ферментов — еще один пример механизма отрицательной обратной связи. Он отвечает за регуляцию внутриклеточной концентрации множества аминокислот, пуринов, пиримидинов, витаминов и других веществ.

Конкурентное ингибирование. В этом случае вещество, близкое по своей структуре к обычному субстрату фермента, соединяется с активным центром фермента, но не может прореагировать с ним. Находясь здесь, оно преграждает доступ к активному центру любой молекуле настоящего субстрата.Поскольку в этом случае ингибитор и субстрат конкурируют за место на активном центре фермента, эту форму ингибирования называют конкурентным ингиЖированием. Для конкурентного ингибирования характерно, что, если концентрация субстрата увеличивается, то скорость реакции возрастает, т. е. это ингибирование обратимо.

Явление конкурентного ингибирования помогает понять механизм действия некоторых лекарственных препаратов, в частности сульфаниламидов. Цель химиотерапии — уничтожить при помощи тех или иных химических препаратов возбудителя болезни, не повреждая при этом ткани организма-хозяина. Первыми такими препаратами были сульфаниламиды, антибактериальное действие которых было обнаружено в 30-е годы XX в. Во время второй мировой войны их широко применяли для борьбы с раневыми инфекциями. Сульфаниламиды по своей химической природе близки к парааминобензойной кислоте (ПАБК) — необходимому фактору роста многих патогенных бактерий. ПАБК требуется бактериям для синтеза фолиевой кислоты, которая служит у них одним из кофакторов ферментов. Сульфаниламиды ингибируют один из ферментов, участвующих в синтезе фолиевой кислоты из ПАБК.

Животные клетки нечувствительны к сульфаниламидам, хотя им для некоторых реакций и требуется фолиевая кислота. Объясняется это тем, что они используют уже образованную фолиевую кислоту; метаболический путь, который бы обеспечивал ее синтез, у них отсутствует.

Неконкурентное обратимое ингибирование. Ингибиторы этого типа не родственны по своей структуре субстрату данного фермента; в образовании комплекса с ингибитором участвует в этом случае не активный центр фермента, а какая-нибудь другая часть его молекулы. Это не препятствует соединению субстрата с ферментом, но делает невозможным катализ.С повышением концентрации ингибитора скорость реакции все более снижается. К моменту насыщения ингибитором она оказывается практически равной нулю. В отличие от конкурентного инги-бирования в этом случае повышение концентрации субстрата на скорость реакции не влияет.

19. Понятие об изоферментах. Характеристика изоферментов лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и креатинкиназы (КК). Использование ферментов в медицине. Энзимодиагностика и энзимотерапия. Энзимопатология, примеры.

Изоферменты – молекулярные формы одного и того же фермента, возникшее в результате небольших генетических различий в первичной структуре фермента.

ЛДГ – имеет 4 субъединицы: 2 типа Н и М. Имеет несколько форм: НННН-ЛДГ-1 (сердечная мышца), НННМ-ЛДГ-2 (сердечная мышца), ННММ-ЛДГ-3, НМММ-ЛДГ-4 (скелетная мышца, печень), ММММ-ЛЛДГ-5 (скелетная мышца, печень).

КК – 2 субъединицы: М и В. ММ (мышца), МВ (сердечная мышца), ВВ (мозг).

Энзимодиагностика – диагностика пораженных органов и тканей, заболевания человека по изменению активности ферментов в сыворотке крови.

Энзимотерапия – использование препаратов ферментов с лечебной целью.

Энзимопатологии (энзимопатии) – состояния, связанные с патологическим изменением активности ферментов. Наиболее часто встречается снижение активности и нарушение каких-либо метаболических процессов. В результате энзимопатологии клиническое значение может иметь: накопление субстрата реакции, например: фенилаланина при фенилкетонурии, свободного билирубина при желтухах новорожденных, некоторых жиров при болезнях лизосомального накопления (липидозы); недостаток продукта, например: меланина при альбинизме, катехоламинов припаркинсонизме; обе особенности одновременно, как при гликогенозах, сопровождающихся гипогликемией при избытке гликогена в печени.