Зависимость скорости реакции от рН среды

Умеренное изменение рН оказывает влияние на ионное состояние фермента, а часто и субстрата. Это влияет на сродство субстрата к активному центру и на каталитический механизм. Колоколообразная форма кривой означает, что существует некоторое оптимальное состояние ионизации фермента, обеспечивающее наилучшее соединение с субстратом и катализ реакции. Оптимум рН для ферментов лизосом находится обычно между 5,0 и 6,0. Для ферментов цитоплазмы оптимум рН находится между 7,0 и 8,0.

В лабораторных условиях количественное определение ферментов проводят при оптимальном для данного фермента рН.

Ингибирование активности ферментов

Ингибиторами ферментов называют вещества, снижающие их активность. Различают два основных класса ингибиторов ферментативной активности – конкурентные и неконкурентные.

Химическая структура конкурентного ингибитора (I) обычно сходна со структурой субстрата. Поэтому ингибитор может обратимо связываться с активным центром фермента, образуя вместо E-S комплекс Е-I, т.е. фермент-ингибиторный комплекс. При одновременном присутствии в реакционной смеси и субстрата, и ингибитора указанного типа они конкурируют за один и тот же каталитический центр фермента. Примером может служить ингибирование сукцинатдегидрогеназы малонатом (I), конкурирующим за один и тот же центр с субстратом СДГ – сукцинатом. Поскольку конкурентное ингибирование является обратимым, при повышении концентрации субстрата происходит ослабление ингибиторного действия.

Конкурентный ингибитор по химической структуре обычно ничем не напоминает субстрат, поэтому связывается с другим участком фермента (отличным от каталитического центра) и конкуренции между S и I за активный центр фермента не происходит. Поскольку I и S связываются с разными центрами, возможно образование как комплекса E-I, так и комплекса E-I-S. Комплекс E-I-S тоже распадается с образованием продукта, однако с меньшей скоростью, чем E-S.

Типы ингибирования легко распознаются с помощью анализа ферментативной активности методом Лайнуивера-Бэрка, т.е. построения графической зависимости 1/V от 1/[S]. График зависимости 1/V от 1/[S] – это прямая с наклоном Км/Vmax, отсекающая на оси ординат отрезое 1/Vmax.

где 1 – норма, 2 – конкурентное ингибирование, 3 – неконкурентное ингибирование.

типы ингибирования	взаимодействие EI	Влияние на
		Км	Vmax	координаты кривой
конкурентное	E+I EI		не изм.	меняется наклон, точка пересечения постоянна
неконкурентное	E+I EI ES+IESI	не изм.		меняется наклон, точка пересечения меняется

Лекарственные препараты – ингибиторы активности ферментов

лекарственные средства	фермент-мишень	эффект
аспирин	циклооксигеназа	противовоспалительный
алллопуринол	ксантиноксидаза	Лечение подагры
5-фторурацил	тимидилатсинтаза	противоопухолевый
фосфакол	холинэстераза	Лечение глаукомы
ниаламид	моноаминоксидаза А и В	антидепрессивный
пенициллин	транспептидаза	антибактериальный
дигитоксин	Na+, K+-АТФаза	лечение застойной сердечной недостаточности
каптоприл (капотен)	антиотензин-превращающий фермент	антигипертензивный