Tanada sodir bo'ladigan barcha biokimyoviy reaktsiyalar tartibga soluvchi fermentlarga faollashtiruvchi yoki inhibitiv ta'sir ko'rsatish orqali amalga oshiriladigan maxsus nazoratga bo'ysunadi. Ikkinchisi odatda metabolik o'zgarishlar zanjirlarining boshida joylashgan va ko'p bosqichli jarayonni boshlaydi yoki uni sekinlashtiradi. Ayrim yagona reaksiyalar ham tartibga solinishi mumkin. Raqobat inhibisyonu fermentlarning katalitik faolligini nazorat qilishning asosiy mexanizmlaridan biridir.
Inhibisyon nima?
Enzimatik kataliz mexanizmi fermentning faol joyini substrat molekulasi (ES kompleksi) bilan bog’lanishiga asoslanadi, natijada mahsulot hosil bo’lishi va chiqishi bilan kimyoviy reaksiya sodir bo’ladi (E+S=ES).=EP=E+P).
Fermentning inhibisyonu - kataliz jarayonining tezligining pasayishi yoki to'liq to'xtashi. TorroqdaMa'noda, bu atama ferment molekulalarini inhibitor moddalar bilan bog'lash orqali erishiladigan faol markazning substratga yaqinligining pasayishini anglatadi. Ikkinchisi turli yo'llar bilan harakat qilishi mumkin, buning asosida ular bir xil nomdagi inhibisyon mexanizmlariga mos keladigan bir nechta turlarga bo'linadi.
Inhibisyonning asosiy turlari
Jarayonning tabiatiga ko'ra, inhibisyon ikki xil bo'lishi mumkin:
- Qaytmas - ferment molekulasida doimiy o'zgarishlarga olib keladi, uni funktsional faollikdan mahrum qiladi (ikkinchisini tiklash mumkin emas). U o'ziga xos yoki o'ziga xos bo'lmagan bo'lishi mumkin. Inhibitor kovalent taʼsir orqali ferment bilan kuchli bogʻlanadi.
- Reversiv - fermentlarni salbiy tartibga solishning asosiy turi. Bu inhibitorning ferment oqsiliga Michaelis-Menten tenglamasi bo'yicha kinetik tavsifga mos keladigan zaif kovalent bo'lmagan bog'lar orqali qaytariladigan o'ziga xos biriktirilishi tufayli amalga oshiriladi (allosterik tartibga solish bundan mustasno).
Qaytariladigan ferment inhibisyonining ikkita asosiy turi mavjud: raqobatbardosh (substrat kontsentratsiyasini oshirish orqali zaiflashishi mumkin) va raqobatdosh bo'lmagan. Ikkinchi holda, katalizning maksimal mumkin bo'lgan tezligi pasayadi.
Raqobatbardosh va raqobatdosh bo'lmagan inhibisyon o'rtasidagi asosiy farq tartibga soluvchi moddaning fermentga biriktirilgan joyida yotadi. Birinchi holda, ingibitor to'g'ridan-to'g'ri faol joy bilan, ikkinchi holatda esa fermentning boshqa joyiga yoki ferment-substrat kompleksiga bog'lanadi.
Inhibisyonning aralash turi ham mavjud bo'lib, unda inhibitor bilan bog'lanish ES hosil bo'lishiga to'sqinlik qilmaydi, lekin katalizni sekinlashtiradi. Bunday holda, regulyator moddasi ikki yoki uch komplekslar (EI va EIS) tarkibida bo'ladi. Raqobatsiz turda ferment faqat ES bilan bog'lanadi.
Fermentlarning teskari raqobatbardosh inhibisyonining xususiyatlari
Inhibisyonning raqobatbardosh mexanizmi tartibga soluvchi moddaning substrat bilan tarkibiy o'xshashligiga asoslanadi. Natijada, faol markazning inhibitor bilan kompleksi hosil bo'lib, shartli ravishda EI deb nomlanadi.
Qaytariladigan raqobatbardosh inhibisyon quyidagi xususiyatlarga ega:
- ingibitor bilan bog'lanish faol joyda sodir bo'ladi;
- ferment molekulasining inaktivatsiyasi teskari;
- ingibitor ta'sirini substrat konsentratsiyasini oshirish orqali kamaytirish mumkin;
- ingibitor fermentativ katalizning maksimal tezligiga ta'sir qilmaydi;
- EI kompleksi parchalanishi mumkin, bu mos keladigan dissotsiatsiya konstantasi bilan tavsiflanadi.
Bu turdagi tartibga solish bilan inhibitor va substrat faol markazdagi joy uchun bir-biri bilan raqobatlashayotganga oʻxshaydi, shuning uchun jarayonning nomi.
Natijada, raqobatbardosh inhibisyon faol joyning inhibitor moddasiga oʻziga xos yaqinligiga asoslangan fermentativ katalizni inhibe qilishning teskari jarayoni sifatida belgilanishi mumkin.
Ta'sir mexanizmi
Teteringfaol saytga ega bo'lgan inhibitor kataliz uchun zarur bo'lgan ferment-substrat kompleksining shakllanishiga to'sqinlik qiladi. Natijada, ferment molekulasi faol bo'lmaydi. Shunga qaramay, katalitik markaz nafaqat inhibitorga, balki substratga ham bog'lanishi mumkin. U yoki bu kompleksning hosil bo'lish ehtimoli konsentratsiyalar nisbatiga bog'liq. Agar substrat molekulalari sezilarli darajada ko'p bo'lsa, ferment ular bilan inhibitorga qaraganda tez-tez reaksiyaga kirishadi.
Kimyoviy reaksiya tezligiga ta'siri
Raqobatli inhibisyon paytida katalizning inhibisyon darajasi fermentning qancha qismi EI-komplekslarini hosil qilishiga qarab belgilanadi. Bunday holda, substrat konsentratsiyasini shunday darajada oshirish mumkinki, inhibitorning roli almashtiriladi va kataliz tezligi Vmax qiymatiga mos keladigan maksimal mumkin bo'lgan qiymatga etadi. Michaelis-Menten tenglamasiga muvofiq.
Bu hodisa inhibitorning kuchli suyultirilishi bilan bog'liq. Natijada, ferment molekulalarining unga bog'lanish ehtimoli nolga kamayadi va faol markazlar faqat substrat bilan reaksiyaga kirishadi.
Raqobatbardosh inhibitor ishtirokidagi fermentativ reaksiyaning kinetik bogʻliqliklari
Raqobatbardosh inhibisyon Michaelis konstantasini (Km) oshiradi, bu reaksiya boshida katalizning ½ maksimal tezligiga erishish uchun zarur bo'lgan substrat konsentratsiyasiga teng. Substrat bilan bog'lanishga qodir bo'lgan fermentning miqdori doimiy bo'lib qoladi, ES-ning soni esa.komplekslar faqat ikkinchisining konsentratsiyasiga bog'liq (EI komplekslari doimiy emas va substrat tomonidan almashtirilishi mumkin).
Fermentlarning raqobatbardosh inhibisyonini substratning turli kontsentratsiyasi uchun tuzilgan kinetik bog'liqlik grafiklaridan aniqlash oson. Bu holda, Km qiymati oʻzgaradi, Vmax esa oʻzgarmas boʻlib qoladi.
Raqobatsiz inhibisyon bilan buning aksi to'g'ri bo'ladi: inhibitor faol markazdan tashqarida bog'lanadi va substratning mavjudligi bunga hech qanday ta'sir qila olmaydi. Natijada, ferment molekulalarining bir qismi katalizdan "o'chiriladi" va maksimal mumkin bo'lgan tezlik kamayadi. Shunga qaramay, faol ferment molekulalari substratga past va yuqori konsentratsiyalarda osongina bog'lanishi mumkin. Shunday qilib, Michaelis doimiysi o'zgarmas bo'lib qoladi.
Qoʻshaloq teskari koordinatalar tizimidagi raqobatbardosh inhibisyonning grafiklari y oʻqini 1/Vmax nuqtada kesib oʻtuvchi bir nechta toʻgʻri chiziqlardir. Har bir to'g'ri chiziq substratning ma'lum konsentratsiyasiga to'g'ri keladi. Abtsissa o'qi (1/[S]) bilan kesishishning turli nuqtalari Michaelis doimiysi o'zgarishini ko'rsatadi.
Raqobatbardosh inhibitorning malonat misolidagi ta'siri
Raqobatbardosh inhibisyonning odatiy misoli süksinat dehidrogenaza faolligini pasaytirish jarayonidir, bu süksin kislotasining (süksinat) fumarin kislotasiga oksidlanishini katalizlovchi ferment. Bu erda inhibitor sifatidamalonat ta'sir qiladi, suksinat bilan tuzilmaviy o'xshashlik.
Muhitga inhibitor qo'shilishi malonatning suksinat dehidrogenaza bilan komplekslarini hosil qiladi. Bunday bog'lanish faol saytga zarar etkazmaydi, lekin uning süksin kislotasiga kirishini bloklaydi. Suksinat kontsentratsiyasini oshirish inhibitiv ta'sirni kamaytiradi.
Tibbiy foydalanish
Inhibisyoni kasalliklarni davolashning zaruriy qismi bo'lgan ayrim metabolik yo'llarning substratlarining tarkibiy analoglari bo'lgan ko'plab dori vositalarining ta'siri raqobatbardosh inhibisyon mexanizmiga asoslanadi.
Masalan, mushak distrofiyasida nerv impulslarini o'tkazishni yaxshilash uchun atsetilxolin darajasini oshirish kerak. Bunga uning gidrolizlovchi atsetilxolinesteraza faolligini inhibe qilish orqali erishiladi. Inhibitorlar dorilar tarkibiga kiruvchi to'rtlamchi ammoniy asoslari (prorezin, endrophonium va boshqalar).
Antimetabolitlar maxsus guruhga bo'linadi, ular inhibitiv ta'sirga qo'shimcha ravishda psevdosubstrat xususiyatlarini namoyon qiladi. Bunday holda, EI kompleksining shakllanishi biologik inert anomal mahsulotning shakllanishiga olib keladi. Antimetabolitlarga sulfanilamidlar (bakterial infektsiyalarni davolashda qo'llaniladi), nukleotid analoglari (saratonli o'smaning hujayra o'sishini to'xtatish uchun ishlatiladi) va boshqalar kiradi.
