Конкурентне гальмування - Обмін речовин - Інтернет-курси
Оптимальна взаємодія ферменту та субстрату дозволяє якомога швидше перетворити субстрат.
Якщо доступна максимальна концентрація субстрату (діапазон насичення кінетики Міхаеліса-Ментена), можна визначити число оборотності. Число обороту описує кількість молекул субстрату, які перетворюються за одиницю часу.
Фермент карбоангідраза може перетворювати 600 000 субстратів в секунду, тоді як лізоцим може перетворювати лише 30 молекул субстрату в хвилину. Значення KM та vmax, а також число обороту є специфічними для ферменту та субстрату.
Якщо оптимальна взаємодія порушується, говорять про інгібування ферментів. Тут на активність ферменту негативно впливає інгібітор (інгібітор). Інгібування ферментів може бути оборотним або незворотним. Процес цього гальмування можна описати наступним чином:
- Молекула інгібітора дуже схожа на структуру ферментного субстрату (= аналог субстрату)
- Інгібітор зв'язується в активному центрі!
- Субстратний аналог (= інгібітор) не може бути перетворений ферментом і, таким чином, пригнічує дію ферменту
- Субстрат та інгібітор не можуть одночасно зв’язуватися з ферментом, оскільки обидва займають однакове положення в ферменті (активний центр). Починається конкуренція між фактичним субстратом та інгібітором.
- Інгібітор витісняється додаванням великої кількості субстрату!
приклад
Алкогольдегідрогеназа (АДГ) розщеплює етанол, утворюючи піруват, який тепер може використовуватися в метаболізмі, наприклад, для отримання енергії. Спирти, такі як метанол, також зв'язуються з АДГ. Метанол перетворюється на формальдегід, що призводить до отруєння в організмі. Конкурентний інгібітор метанолу витісняється введенням етанолу (власне субстрату), який запобігає отруєнню.
Як графічно виглядає конкурентне гальмування?
Як описано в Michaelis-Menten Kinetics, швидкість ферменту залежить від концентрації субстрату.
Чим більше субстрату, тим швидше діє дана кількість ферменту. Активність ферменту збільшується до максимальної швидкості (vmax), специфічної для кожного ферменту та кожного субстрату. Досягається так звана насиченість (графік відповідає кривій насиченості). Всі активні центри зайняті підкладкою. Тільки після перетворення цього субстрату наступна молекула субстрату може бути поглинена та перетворена.
Як виглядає інгібування ферментів на графіку? На наступних малюнках нестримлена реакція завжди відображається СИНИМ, а реакція з інгібітором - ЧЕРВОНИМ.
Інгібітор дуже схожий на структуру субстрату. Обидва - субстрат та інгібітор - мають свій ділянку зв’язування в активному центрі. Відповідно, обидва можливі партнери, що зв'язуються, не можуть одночасно зв'язуватися з ферментом!
Існує три можливі способи присутності ферменту:
- як вільний фермент Е,
- як фермент-субстратний комплекс ЕС або
- як фермент-інгібіторний комплекс EI.
Початкове збільшення пригніченої ферментної реакції є більш рівним, вимірювання враховує лише перетворений субстрат. Оскільки в даний час існує конкуренція між ES та EI, але лише ES призводить до вимірюваного продукту, ферментна реакція стає повільнішою. Зі збільшенням концентрації субстрату субстрат поступово витісняє інгібітор. Досягнуто максимальної швидкості, специфічної для ферменту та субстрату!
Відео: конкурентне гальмування
Відео завантажується .
Якщо відео не з’явиться через деякий час: