Влияние активаторов и ингибиторов. Активаторами называют вещества, которые повышают активность ферментов. Хорошим примером таких соединений являются аминокислота цистеин и восстановленный глутатион, содержащие свободную SH-группу. Их активирующее действие заключается в том, что они восстанавливают дисульфидные связи с образованием SH-групп, необходимых для проявления каталитической активности тиоловых ферментов. Кроме того, некоторые ферменты активируются металлами, которые либо участвуют в построении активного центра, либо стабилизируют пространственную конформацию ферментного белка и тем самым обеспечивают проявление каталитических функций.
Ингибиторами называют вещества, специфически снижающие активность ферментов. Снижение или полная потеря активности ферментов могут быть вызваны разного рода денатурирующими воздействиями, в этом случае правильнее употреблять термин "инактивация" фермента.
Механизм действия ингибиторов может быть самым разнообразным:
- ингибитор взаимодействует с апоферментом, при этом возможны такие варианты, как связывание функциональных групп белка, изменение третичной и четвертичной структуры апофермента, специфическое связывание с определенным участком апофермента, неспецифическая адсорбция на белке;
- ингибитор образует комплекс с субстратом;
- ингибитор связывает кофермент;
- ингибитор связывает активатор;
- ингибитор связывает кофактор.
Чаще всего ингибитор взаимодействует с ферментом, образуя комплекс. Это можно выразить следующим уравнением:
Константа диссоциации комплекса фермент-ингибитор (или константа ингибирования) Ki.определяется выражением
Кi прямо пропорциональна концентрации фермента и ингибитора и обратно пропорциональна концентрации комплекса фермент-ингибитор.
Существует ингибирование двух основных типов: необратимое и обратимое. Теоретически, в случае необратимого ингибирования k-1 = 0, то есть комплекс EI настолько прочен, что совершенно не диссоциирует. Но для большинства необратимых ингибиторов величина k-1_, хотя и очень мала, но не равна нулю.
Обратимое ингибирование, в свою очередь, бывает конкурентным и неконкурентным.
Конкурентный ингибитор конкурирует с субстратом на основе структурного сходства, связываясь с активным центром фермента с образованием неактивного комплекса фермент-ингибитор. Отличительная особенность конкурентного ингибирования состоит в том, что его можно устранить или ослабить, повысив концентрацию субстрата. Конкурентный ингибитор снижает сродство фермента к субстрату, следовательно, величина Кm в присутствии конкурентного ингибитора увеличивается.
Графически это выглядит так, как изображено на рис. 8.8
Рис. 8.8. Конкурентное ингибирование: 1- без ингибитора; 2- с конкурентным ингибитором
При неконкурентном торможении ингибитор связывается не с активным центром фермента (то есть не там, где присоединяется субстрат), а с другим участком молекулы фермента. Очевидно, что в этом случае ингибитор не оказывает влияние на величину константы Михаэлиса Кт, но будет снижать максимальную скорость реакции - Vmax
Графически это можно изобразить следующим образом (см. рис. 8.9):
Рис. 8.9. Неконкурентное ингибирование:1- без ингибитора; 2-е неконкурентным ингибитором
Одними из самых распространенных неконкурентных ингибиторов являются аллостерические ингибиторы. Присоединяясь не к активному, а к другому, так называемому аллостерическому центру молекулы фермента, ингибитор вызывает конформационные изменения в структуре активного центра, вследствие чего становится невозможным образование комплекса фермент- субстрат.
Специфические ингибиторы, встречающиеся в пищевом сырье и пищевых продуктах, присутствуют в качестве составляющих как в традиционных рецептурах, так и в сложных композиционных составах новых, модифицированных продуктов питания.
20)
