Необратимое ингибирование
Некоторые Ф. полностью ингибируются очень малыми концентрациями ионов тяжелых металлов (ионов Hg+2, Ag+, As+) или иодуксусной кислотой. Эти вещества необратимо соединяются с сулфгидрильными группами (-SH) и вызывают осаждение ферментного белка.
Аллостерические ферменты
Эти вещества влияют на активность фермента, вызывая обратимое изменение в структуре его активного центра. Называют такие вещества аллостерическими эффекторами. В зависимости от характера влияния, которое они оказывают, увеличивая или уменьшая сродство Ф. к субстрату, эффекторы подразделяются на аллостерические активаторы (ускоряющие реакцию) и аллостерические ингибиторы (тормозящие реакцию).
Пример. Фосфофруктокиназа катализирует фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с образованием фруктозо-1,6-бифосфата. Эта реакция протекает во время гликолиза, составляющего одну из стадий дыхания. АТФ, если его концентрация высока, аллостерически ингибирует фосфофруктокиназу. Когда же клеточный метаболизм усиливается, а значит расходуется АТФ и его общая концентрация падает, данный метаболический путь снова всупает в действие.
Ингибирование конечным продуктом (ингибирование по принципу отрицательной обратной связи — ретроингибирование)
Когда конечный продукт какого-либо метаболического пути начинает накапливаться, он может действовать как аллостерический ингибитоор на Ф., контролирующий первый этап этого пути. При этом снижается сродство данного Ф. к его субстрату и соответственно уменьшается или вовсе приостанавливается дальнейшее образование самого конечного продукта.
Регуляция активности фермента
активация зимогена (профермента) ингибирование по типу обратной связи за счет кооперативных эффектов аллостерических эффектов ковалентная модификация
Зимоген
Неактивный предшественник фермента. Чтобы зимоген превратился в активный фермент, какая-то часть (или части) его полипептидной цепи должна быть отщеплена.
Пример. В семействе сериновых протеаз химотрипсиноген и трипсиноген являются зимогенами соответственно химотрипсина и трипсина.
Ковалентная модификация
Это ковалентное присоединение или отщепление от фермента небольшой химической группы, регулирующее его активность. С помощью таких модификаций обычно либо полностью неактивная форма фермента становится активной, либо, наоборот, полностью активный фермент инактивируется.
Пример. Гликоген-синтетаза из клеток млекопитающих, превращающая глюкозу в гликоген, инактивируется после ковалентного присоединения фосфатной группы к боковой цепи одного из сериновых остатков и снова активируется при отщеплении фосфата.
Ингибирование по типу отрицательной обратной связи
Характерно для ферментативных систем, в которых субстрат претерпевает несколько последовательных превращений, причем каждая реакция катализируется своим ферментом (см. ферменты E1-E2). Ингибирование имеет место, если конечный продукт T блокирует одну из более ранних стадий в цепи реакций, а для этого продукт T должен быть либо структурно похожим на P (т. е. действовать как конкурентный ингибитор), либо связываться с какой-либо другой частью фермента, регулируя таким образом его активность (т. е. выступать в роли неконкурентного ингибитора).
Кооперативные эффекты
Характерны для мультисубъединичных ферментов. Если имеет место кооперативный эффект, то кинетические свойства фермента уже не описываются уравнением Михаэлиса-Ментен: график зависимости V от [S] в этом случае представляет собой S-образную кривую, а не гиперболу, а график Лайнуивера-Бэрка перестает быть прямой. При этом небольшое увеличение концентрации субстрата будет приводить к значительному возрастанию скорости реакции. Для объяснения этого эффекта были предложены различные модели, из которых наиболее известны модели Моно, Уаймена и Шанжё (симметричная модель), а также Кошланда, Немети и Филмера (последовательная модель).