Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
влиянием тепла, сильной кислоты или какого-либо иного воздействия, обычно
не рассматривается как ингибирование. Ингибиторы в обычном смысле, т. е.
вещества, действующие определенным химическим путем, могут по характеру
своего действия (обратимое или необратимое ингибирование) подразделяться
на так называемые обратимые и необратимые. Слово "обратимые"
употреблялось, однако, в литературе в двух различных значениях. Мы будем
подразумевать под ним, что активность фермента восстанавливается при
простом удалении свободного ингибитора диализом или каким-либо иным
способом. Такое восстановление активности указывает на существование
равновесия между свободным ингибитором и ферментом. В противоположность
этому при действии необратимых ингибиторов равновесие не устанавливается
и активность фермента не удается восстановить диализом. Термин
"обратимые" применяется, однако, также и в другом смысле - в тех случаях,
когда ингибирующую группу, присоединившуюся к ферменту и не
диссоциирующую спонтанно, можно удалить путем какой-либо химической
реакции. "Необратимость" в этом смысле означает, что все попытки удалить
ингибирующую группу химическими средствами остались безуспешными, хотя
этим и не исключается возможность того, что ингибирование окажется
"обратимым", когда соответствующее средство будет, наконец, найдено. Для
Ингибирование и активация ферментов
483
подобных случаев, т. е. для удаления ингибирующей группы в результате
химической реакции, мы будем употреблять термин "реактивация", а не
"обращение".
Обратимое ингибирование характеризуется равновесием между ферментом и
ингибитором, причем константа равновесия служит мерой их сродства.
Эффективность действия ингибитора обычно выражают этой константой Кь
которая есть величина, обратная сродству фермента и ингибитора. В системе
подобного типа степень ингибирования зависит от концентрации ингибитора.
Эта характерная для данной системы степень ингибирования обычно
достигается довольно быстро, после чего она уже не зависит от времени,
при условии, что ингибитор стабилен.
Необратимое ингибирование, напротив, непрерывно усиливается со временем,
так что в конце концов наступает полное ингибирование даже при очень
низкой концентрации ингибитора, если только ингибитор присутствует в
избытке по сравнению с ферментом. Эффективность действия ингибитора в
этом случае выражается не константой равновесия, а константой скорости,
которая определяет долю фермента, подвергшегося ингибированию за данный
период времени при определенной концентрации ингибитора [75].
Примером необратимого ингибирования может служить действие цианида на
ксантиноксидазу (КФ 1.2.3.2) и действие "нервных газов" на холинэстеразы
(КФ 3.1.1.7-3.1.1.8). Что касается обратимого ингибирования, то примеры
его весьма многочисленны; среди прочих можно назвать действие цианида на
цитохромоксидазу (КФ 1.9.3.1) и малоната на сукцинатде-гидрогеназу (КФ
1.3.99.1). Мы будем рассматривать главным образом случаи обратимого
ингибирования.
Подобно другим факторам, влияющим на скорость ферментативных реакций,
ингибиторы, вызывающие обратимое ингибирование, могут действовать либо на
кажущуюся Км, либо на V, либо на обе константы. Ингибиторы, действие
которых проявляется в увеличении эффективной Км, принято называть
конкурентными, ингибиторы, не оказывающие влияния на Км, а просто
уменьшающие V, называют неконкурентными (noncompetitive). Ингибиторы,
которые изменяют обе величины, Км и V, подразделяют в свою очередь на два
класса, называемые смешанными и бесконкурентными (uncompetitive)
ингибиторами (см. табл. 4.4). Каждый из классов будет рассмотрен ниже
более подробно на примере простой односубстратной реакции (см. гл. 4).
Конкурентное ингибирование
Тип 1а: полное конкурентное ингибирование. Как отмечалось выше, действие
конкурентных ингибиторов проявляется в увеличении кажущейся Км реакции.
Наиболее простой случай кон-
484
Глава 8
курентного ингибирования можно представить в виде следующей схемы:
*+1 *+3
A-i
Е + S + ES > Е + Продукты,
(8.1)
Е+ I EI,
А+2
где константа диссоциации комплекса фермент - ингибитор (k-2/k+2)
называется ингибиторной константой (Ki) ¦
Из этой схемы видно, что степень ингибирования зависит от относительных
количеств ингибитора и субстрата. Если при постоянной концентрации
ингибитора ввести в систему достаточное количество субстрата, то можно
вытеснить весь ингибитор из комплекса с ферментом в результате
образования фермент-субстратного комплекса. Следовательно, V (активность
в условиях, при которых весь фермент находится в составе комплекса ES) не
будет изменяться в присутствии ингибитора. Поскольку, однако, равновесие
в системе фермент - ингибитор смещается, для достижения V, а
следовательно, также и Уг V следует создать в системе большую
концентрацию субстрата; другими словами, кажущаяся Км в присутствии
конкурентного ингибитора увеличивается.
Это обстоятельство можно представить математически, выведя уравнение
