Ингибиторы. Классификация, применение

Ингибиторы. Классификация, применение.

Активность ферментов в реакции определяется также присутствием в среде активаторов и ингибиторов, которые соответственно повышают скорость реакции или тормозят реакцию. Ингибиторы – вещества, которые способны частично или полностью приостановить ферментативную реакцию. Действие ингибиторов на фермент может быть различным. Отдельные из них денатурируют и разрушают необратимо фермент, другие блокируют более или менее обратимо активные центры фермента.

Следует различать инактивацию и ингибирование фермента. Инактивация — это уничтожение опасных микроорганизмов через воздействие на них специальным веществом или дезинфицирующим средством. Сам по себе факт торможения ферментативной реакции в присутствии какого-либо вещества ещё не говорит о том, что это вещество – ингибитор. Любые денатурирующие агенты вызывают инактивацию фермента и торможение ферментативной реакции. Ингибиторы, в отличие от денатурирующих агентов, действуют в малых концентрациях и вызывают специфическое снижение ферментативной активности.

Классификация.

[pic 1]

По прочности связывания фермента с ингибитором:

Обратимые ингибиторы — это соединения, которые нековалентно взаимодействуют с ферментом и могут диссоциировать от фермента. Обратимое ингибирование может быть конкурентным и неконкурентным. Примером обратимого ингибитора может служить прозерин, связывающийся с ферментом ацетилхолинэстеразой в ее активном центре. Группа ингибиторов холинэстеразы (прозерин, дистигмин, галантамин) используется при миастении, после энцефалита, менингита, травм ЦНС.

Необратимые ингибиторы — это соединения, которые могут специфически связывать определенные функционально важные группы активного центра, образуя ковалентные, прочные связи с ферментом. При этом они необратимо, часто ковалентно, связываются с ферментом или фермент - субстратным комплексом и необратимо изменяют нативную конформацию. В основе действия некоторых токсичных веществ лежит ингибирование активности ферментов, например, соединений мышьяка, Hg2+, Pb2+.

Пример 1. Диизопропилфторфосфат ингибирует ферменты, имеющие серин в активном центре. Таким ферментом является ацетилхолинэстераза, катализирующая следующую реакцию: Реакция происходит каждый раз после проведения нервного импульса, прежде чем второй импульс будет передан через синапс. Диизопропилфторфосфат - одно из отравляющих веществ нервно-паралитического действия, так как приводит к утрате способности нейронов проводить нервные импульсы.

[pic 2]

Пример 2. Терапевтическое действие аспирина как жаропонижающего и противовоспалительного средства объясняется тем, что аспирин ингибирует один из ферментов, катализирующий синтез простагландинов (ПГ). Простагландины - вещества, участвующие в развитии воспаления. Ингибирование обусловлено ковалентной модификацией одной из аминогрупп фермента - простагландинсинтетазы.

По механизму действия и по отношению ингибитора к активному центру фермента различают конкурентное и неконкурентное ингибирование. Конкурентные ингибиторы довольно легко связывают активные центры фермента, не позволяя, таким образом, ему взаимодействовать с субстратом. Однако при избытке субстрата возможно обратимое освобождение фермента от ингибитора. Как и субстрат, ингибитор образует с ферментом комплекс. При конкурентном ингибировании происходит как образование фермент-ингибиторного комплекса, так и его распад. При таком виде ингибирования ингибитор по своей структуре похож на субстрат фермента. Поэтому он соперничает с субстратом за активный центр, что приводит к уменьшению связывания субстрата с ферментом и нарушению катализа. В этом состоит особенность конкурентного ингибирования - возможность усилить или ослабить ингибирование через изменение концентрации субстрата.