Ингибиторы ферментов классификация и механизм действия (3 видео)

Ингибиторы ферментов представляют собой класс веществ, которые способны замедлить или полностью остановить работу ферментов. Ферменты играют важную роль в жизнедеятельности организмов, участвуя во многих биохимических реакциях. Ингибиторы ферментов широко применяются в различных областях науки и медицины, их изучение имеет большое значение для понимания механизмов биологических процессов.

Ингибиторы ферментов можно разделить на две основные группы: обратимые и необратимые. Обратимые ингибиторы образуют обратимые комплексы с ферментом, они могут быть конкурентными, не конкурентными или несоревновательными. Конкурентные ингибиторы соревнуются с субстратом на активном сайте фермента, блокируя его работу. Неконкурентные ингибиторы связываются с неконкурентными участками фермента, изменяя его конформацию. Несоревновательные ингибиторы связываются с ферментом вне активного сайта, что приводит к его необратимой инактивации.

Необратимые ингибиторы образуют с ферментом необратимые комплексы, которые не могут быть разрушены. Обычно эти ингибиторы реагируют с активными участками фермента, приводя к его полной или частичной необратимой инактивации.

Механизм действия ингибиторов ферментов разнообразен и зависит от их структуры и химических свойств. Один из распространенных механизмов действия — конкурентное связывание ингибитора с активным сайтом фермента, что препятствует связыванию субстрата. Другой механизм — аллостерическое регулирование, при котором ингибитор связывается с ферментом вне активного сайта, изменяя его конформацию и препятствуя взаимодействию с субстратом. Кроме того, некоторые ингибиторы могут изменять pH или окислительно-восстановительный потенциал среды, что также негативно сказывается на работе фермента.

Содержание

Классификация ингибиторов ферментов
Конкурентные ингибиторы
Прямые конкурентные ингибиторы
Обратные конкурентные ингибиторы
Неконкурентные ингибиторы
Обратимые неконкурентные ингибиторы
Независимые от субстрата неконкурентные ингибиторы
📺 Видео

Видео:PROСТО О СЛОЖНОМ Ферменты, Биохимия №7Скачать

Классификация ингибиторов ферментов

По механизму действия ингибиторы ферментов делятся на:

1. Конкурентные ингибиторы:

Конкурентные ингибиторы конкурируют с субстратом за активное место фермента. Они связываются с активным центром фермента и мешают связыванию субстрата, что затрудняет проведение химической реакции. Примером конкурентного ингибитора является метотрексат, который применяется в лечении рака и ревматоидного артрита.

2. Неконкурентные ингибиторы:

Неконкурентные ингибиторы связываются с ферментом на аллостерических участках, то есть на неактивном месте фермента, отличном от активного центра. Они изменяют конформацию фермента и препятствуют проведению химической реакции между ферментом и субстратом. Примером неконкурентного ингибитора является аспирин, который блокирует активность фермента циклооксигеназы и применяется для уменьшения воспаления и боли.

3. Необратимые ингибиторы:

Необратимые ингибиторы образуют ковалентные связи с активным центром фермента и непрерывно подавляют его активность. Они не могут быть удалены из активного центра фермента и вызывают длительное или постоянное подавление его активности. Примером необратимого ингибитора является пенициллин, который ингибирует фермент транспептидазу, относящийся к группе ферментов, отвечающих за синтез клеточной стенки бактерий.

Классификация ингибиторов ферментов позволяет лучше понять их механизмы действия и применение в различных областях, таких как лекарственная терапия и промышленные процессы.

Видео:ФЕРМЕНТЫ 6. Активаторы и ингибиторы ферментов.Скачать

Конкурентные ингибиторы

Один из примеров конкурентных ингибиторов — компетитивные ингибиторы. Они обладают сходной структурой с субстратом и связываются с активным местом фермента так же, как субстрат. Конкурентные ингибиторы обычно имеют высокую аффинность к активному месту фермента и соревнуются с субстратом за доступ к нему. Однако, поскольку они не являются субстратом для фермента, они не могут претерпеть ферментативную реакцию и в конечном итоге приводят к снижению активности фермента.

Конкурентные ингибиторы могут иметь различные механизмы действия. Некоторые из них связываются с активным местом фермента непрерывно и образуют стабильные комплексы, что приводит к обратимому или необратимому ингибированию фермента. Другие могут образовывать слабые комплексы, которые могут быть разрушены действием других молекул или факторов, что позволяет ферменту продолжать функционировать после удаления ингибитора. В любом случае, конкурентные ингибиторы являются важной группой лекарственных препаратов, которые могут использоваться для управления активностью ферментов и вмешательства в биохимические процессы органов и систем организма.

Примеры конкурентных ингибиторов	Механизмы действия	Применение
Статины	Способствуют снижению синтеза холестерина в организме, конкурируя с субстратом — ГМГ-Коэнзим А.	Используются для лечения гиперхолестеринемии и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.
Бета-лактамные антибиотики	Ингибируют фермент транспептидазу, необходимый для синтеза клеточной стенки у бактерий.	Применяются для лечения бактериальных инфекций.
Ингибиторы протеаз HIV	Связываются с активным местом протеазы ВИЧ и препятствуют способности вируса разрушать белки-хосты.	Используются в комплексной терапии ВИЧ-инфекции.

Прямые конкурентные ингибиторы

Данный механизм действия ингибиторов позволяет эффективно регулировать активность ферментов в организме. Ингибиторы такого типа обычно обладают низкой аффинностью к активному сайту фермента и имеют сходную структуру со своим субстратом. Это обеспечивает им конкурентное взаимодействие с активным сайтом фермента и возможность специфичного связывания.

Прямые конкурентные ингибиторы могут быть естественного происхождения, например, метаболиты или аналоги субстратов, или синтетическими соединениями, разработанными специально для ингибирования конкретных ферментов.

Одним из примеров прямых конкурентных ингибиторов является ацетилсалициловая кислота, известная как аспирин. Этот препарат ингибирует фермент циклооксигеназу и, таким образом, предотвращает образование воспалительных медиаторов — простагландинов.

Препарат	Целевой фермент	Механизм действия
Аспирин	Циклооксигеназа	Конкурентное связывание с активным сайтом фермента
Индинафир	ЦПВ-II	Специфическое взаимодействие с активным сайтом фермента
Омепразол	Протонная помпа	Образование ковалентной связи с активным сайтом фермента

Прямые конкурентные ингибиторы являются важным инструментом в фармакологии и медицине, позволяя регулировать активность ферментов и влиять на биохимические процессы в организме.

Обратные конкурентные ингибиторы

Действие обратных конкурентных ингибиторов основано на изменении конформации фермента и затруднении доступа субстрата к активному центру. Обратные конкурентные ингибиторы увеличивают значение постоянной диссоциации фермент-субстрат, что приводит к снижению скорости каталитической реакции.

У обратных конкурентных ингибиторов есть некоторые характеристики:

— Они связываются с ферментом на разных местах активного центра;

— Образуют комплекс с ферментом, но не претерпевают химической модификации;

— Имеют большую аффинность к ферменту, чем его субстрату;

— Увеличивают значения постоянной диссоциации фермент-субстрат.

Обратные конкурентные ингибиторы широко используются в медицине для лечения различных заболеваний. Они могут быть использованы для лечения рака, воспалительных заболеваний или нарушений иммунной системы. Однако перед использованием обратных конкурентных ингибиторов необходимо провести тщательное исследование и оценку их эффективности и безопасности.

Видео:Регуляция активности ферментов. 11 класс.Скачать

Неконкурентные ингибиторы

Механизм действия неконкурентных ингибиторов обычно связывается с изменением конформации активного центра фермента. Поскольку неконкурентные ингибиторы связываются с ферментом на другой аминокислотный остаток или на другой сайт, они могут изменять структуру активного центра и мешать взаимодействию фермента с субстратом.

Основная черта неконкурентных ингибиторов — возможность образования стабильного комплекса с ферментом. Это позволяет им проводить конкурентные эксперименты, в которых фиксируются свойства комплекса фермента с неконкурентным ингибитором.

Примером неконкурентного ингибитора является бензимидазол, который является ингибитором карбонической ангидразы. Бензимидазол связывается с аминокислотами внутри активного центра фермента, что приводит к изменению его конформации и снижению активности фермента.

Обратимые неконкурентные ингибиторы

Механизм действия обратимых неконкурентных ингибиторов основывается на изменении конформации фермента, его активности или связывания с другими компонентами. Ингибирование фермента происходит при взаимодействии ингибитора с ферментом, что приводит к образованию комплекса ингибитор-фермент. Данный комплекс может быть разрушен и фермент восстановить свою активность.

К примеру, одним из механизмов действия обратимых неконкурентных ингибиторов является прямое взаимодействие с аллостерическим сайтом фермента. В результате связывания ингибитора с аллостерическим сайтом происходит изменение конформации фермента, что приводит к его неспособности к связыванию с субстратом и каталитической активности.

Обратимые неконкурентные ингибиторы могут быть использованы в медицине для лечения различных заболеваний, связанных с дисфункцией ферментов. Они могут представляться в виде лекарственных препаратов, которые блокируют активность определенных ферментов, ответственных за патологические процессы в организме.

Независимые от субстрата неконкурентные ингибиторы

Неконкурентные ингибиторы ферментов включают в себя независимые от субстрата ингибиторы, которые связываются с ферментом на другом сайте, отличном от активного центра, и приводят к изменению конформации фермента.

Эти ингибиторы являются более сложными молекулами, чем компетитивные и некомпетитивные ингибиторы, и взаимодействуют с ферментом через аттракционные силы и водородные связи.

Ингибиция независимая от субстрата часто является необратимой, так как изменение конформации фермента препятствует установлению новых аффинных взаимодействий с субстратом.

Примеры неконкурентных ингибиторов включают неконкурентные ингибиторы ГИВ (групп-специфических ингибиторов) и неконкурентные ингибиторы активности фермента.
Неконкурентные ингибиторы также могут проявлять селективность к определенным изоферментам или подтипам ферментов.
Эти ингибиторы могут использоваться в лечении различных заболеваний, таких как рак и инфекционные заболевания.