Препараты – ингибиторы ферментов (примеры)

По строению ферменты могут быть:

1. однокомпонентные (простые белки),

2. двухкомпонентные (сложные белки).

К ферментам - простым белкам – относятся пищеварительные ферменты (пепсин, трипсин). К ферментам –

сложным белкам – можно отнести ферменты, катализирующие окислительно - восстановительные реакции. Для

каталитической активности двухкомпонентных ферментов необходим дополнительный химический компонент,

который называется кофактор, их могут играть как неорганические вещества (ионы железа, магния, цинка,

меди и др.), так и органические вещества – коферменты (например, активные формы витаминов). Для работы

ряда ферментов необходимы и кофермент, и ионы металлов (кофактор). Коферменты – низкомолекулярные

органические вещества небелковой природы, связанные с белковой частью фермента временно и непрочно. В

случае, когда небелковая часть фермента (кофермент) связана с белковой прочно и постоянно, то такую

небелковую часть называют простетической группой. Белковая часть сложного белка-фермента называют

апоферментом. Вместе апофермент и кофактор образуют холофермент.

В процессе ферментативного катализа, принимает участие не вся белковая молекула, а лишь

определенный участок – активный центр фермента. Активный центр ферментов представляет часть молекулы

фермента, к которой присоединяется субстрат и от которой зависят каталитические свойства молекулы

фермента. В активном центре фермента выделяют «контактный» участок – участок, притягивающий и

удерживающий субстрат на ферменте благодаря своим функциональным группам и «каталитический»

участок, функциональные группы которого непосредственно участвуют в каталитической реакции. У

некоторых ферментов, кроме активного центра, имеется еще «другой» центр – аллостерический. С

аллостерическим центром взаимодействуют различные вещества (эффекторы), чаще всего различные

метаболиты. Соединение этих веществ с аллостерическим центром приводит к изменению конформации

фермента (третичной и четвертичной структуры). Активный центр в молекуле фермента либо создается, либо он

нарушается. В первом случае реакция ускоряется, во втором случае тормозится. Поэтому аллостерический центр

называют регуляторным центром фермента. Ферменты, имеющие в своей структуре аллостерический центр,

называются регуляторными или аллостерическими. В основу теории механизма действия ферментов положено

образование фермент-субстратного комплекса. Механизм действия фермента:

1. образование фермент-субстратного комплекса, субстрат прикрепляется к активному центру

фермента.

2. на второй стадии ферментативного процесса, которая протекает медленно, происходят

электронные перестройки в фермент-субстратном комплексе. Фермент (En) и субстрат (S) начинают

сближаться, чтобы вступить в максимальный контакт и образовать единый фермент-субстратный

комплекс. Продолжительность второй стадии зависит от энергии активации субстрата или

энергетического барьера данной химической реакции. Энергия активации – энергия, необходимая для

перевода всех молекул 1 моля S в активированное состояние при данной температуре. Для каждой

химической реакции существует свой энергетический барьер. Благодаря образованию фермент-

субстратного комплекса снижается энергия активации субстрата, реакция начинает протекать на более

низком энергетическом уровне. Поэтому вторая стадия процесса лимитирует скорость всего катализа.

3. на третьей стадии происходит сама химическая реакция с образованием продуктов реакции.

Третья стадия процесса непродолжительна. В результате реакции субстрат превращается в продукт

реакции; фермент-субстратный комплекс распадается и фермент выходит неизмененным из

ферментативной реакции. Таким образом, фермент дает возможность за счет образования фермент-

субстратного комплекса проходить химической реакции обходным путем на более низком

энергетическом уровне.

Кофактор - небелковое вещество, которое обязательно должно присутствовать в организме в

небольших количествах, чтобы соответствующие ферменты смогли выполнить свои функции. В состав

кофактора входят коферменты и ионы металлов (например, ионы натрия и калия).

Все ферменты относятся к глобулярным белкам, причем каждый фермент выполняет специфическую функцию,

связанную с присущей ему глобулярной структурой. Однако активность многих ферментов зависит от

небелковых соединений, называемых кофакторами. Молекулярный комплекс белковой части (апофермента) и

кофактора называется холоферментом. Роль кофактора могут выполнять ионы металлов (Zn2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+,

Cu2+, K+, Na+) или сложные органические соединения. Органические кофакторы обычно называют

коферментами, некоторые из них являются производными витаминов. Тип связи между ферментом и

коферментом может быть различным. Иногда они существуют отдельно и связываются друг с другом во время

протекания реакции. В других случаях кофактор и фермент связаны постоянно и иногда прочными

ковалентными связями. В последнем случае небелковая часть фермента называется простетической группой.

Роль кофактора в основном сводится к следующему:

изменение третичной структуры белка и создание комплементарности между ферментом и субстратом;

непосредственное участие в реакции в качестве еще одного субстрата.

Активаторами могут быть:

1) кофакторы, т.к. они важные участники ферментативного процесса. Например, металлы, входящие

в состав каталитического центра фермента: амилаза слюны активна в присутствии ионов Са,

лактатдегидрогеназа (ЛДГ) – Zn, аргиназа – Mn, пептидаза – Mg и коферменты: витамин С, производные

различных витаминов (НАД, НАДФ, ФМН, ФАД, КоАSH и др.). Они обеспечивают связывание активного

центра фермента с субстратом.

2) анионы также могут оказывать активирующее влияние на активность фермента, например, анионы

Сl- активируют слюнную амилазу;

3) активаторами могут служить также вещества, создающие оптимальное значение рН среды для проявления

ферментативной активности, например, НСl для создания оптимальной среды желудочного содержимого для

активации пепсиногена в пепсин;

4) активаторами являются также вещества, переводящие проферменты в активный фермент, например,

энтерокиназа кишечного сока активирует превращение трипсиногена в трипсин;

5) активаторами могут быть разнообразные метаболиты, которые связываются с аллостерическим центром

фермента и способствуют формированию активного центра фермента.

Ингибиторы - это вещества, которые тормозят активность ферментов. Различают два основных типа

ингибирования: необратимое и обратимое. При необратимом ингибировании - ингибитор прочно (необратимо)

связывается с активным центром фермента ковалентными связями, изменяет конформацию фермента. Таким

образом, могут действовать на ферменты соли тяжелых металлов (ртути, свинца, кадмия и др.). Обратимое

ингибирование - это такой тип ингибирования, когда активность ферментов может восстанавливаться.

Обратимое ингибирование бывает 2-х типов: конкурентное и неконкурентное. При конкурентном

ингибировании обычно субстрат и ингибитор очень похож по химическому строению. При этом виде

ингибирования субстрат (S) и ингибитор (I) одинаково могут связываться с активным центром фермента. Они

конкурируют друг с другом за место в активном центре

фермента. Классический пример, конкурентного

ингибирование – торможение действия

сукцинатдегидрогеназы малоновой кислотой.

Неконкурентные ингибиторы связываются с

аллостерическим центром фермента. Вследствие этого

происходят изменения конформации аллостерического

центра, которые приводят к деформации

каталитического центра фермента и снижению

ферментативной активности. Часто аллостерическими

неконкурентными ингибиторами выступают продукты метаболизма. Лекарственные свойства ингибиторов

ферментов (Контрикал, Трасилол, Аминокапроновая кислота, Памба). Контрикал (апротинин) применяют для

лечения острого панкреатита и обострения хронического панкреатита, острого панкреонекроза, острых

кровотечений.

Date: 2016-02-19; view: 891; Нарушение авторских прав