Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Inhibitory Látky snižující rychlost enzymově katalyzované reakce Látky nejrůznější povahy – ionty, organické i anorganické látky Nízkomolekulární i vysokomolekulární.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Inhibitory Látky snižující rychlost enzymově katalyzované reakce Látky nejrůznější povahy – ionty, organické i anorganické látky Nízkomolekulární i vysokomolekulární."— Transkript prezentace:

1

2 Inhibitory Látky snižující rychlost enzymově katalyzované reakce Látky nejrůznější povahy – ionty, organické i anorganické látky Nízkomolekulární i vysokomolekulární látky Vyvolávají buď změnu struktury molekuly enzymu, nebo konkurují substrátu

3 Klasifikace inhibitorů Podle původu (přirozené a umělé) Podle specifity účinku (specifické a nespecifické) Reversibilní (možno odstranit dialysou) a ireversibilní (nemohou být odstraněny dialysou) Podle mechanismu působení (reversibilní) - kompetitivní -nekompetitivní -akompetitivní -smíšené Rozlišení typů inhibice -Podle změn V max a K M u inhibované a neinhibované reakce

4 Význam inhibitorů Regulace enzymové aktivity Studium enzymové aktivity Zásahy do látkové přeměny organismů - léčiva (antibiotika, cytostatika) - herbicidy, insekticidy - vojenské bojové látky

5 Kompetitivní inhibitory Mají strukturu podobnou substrátu (buď celá molekula, nebo část uplatňující se při vazbě na enzym) V přítomnosti inhibitoru se vytváří inaktivní komplex enzym-inhibitor Tvorba komplexu s inhibitorem je vratná Za přítomnosti substrátu dochází ke kompetici Účinek inhibitoru lze zcela odstranit dostatečně vysokou koncentrací substrátu Často využívány jako léčiva

6 Kompetitivní inhibitory

7 Kompetitivní inhibice Sukcinát GlutarátMalonátOxalát Sukcinátdehydrogenasa Substrát Kompetitivní inhibitor Produkt C-OO - C-H C-H C-OO - H-C-H H-C-H C-OO - H-C-H H-C-H H-C-H C-OO - C-OO - H-C-H C-OO -

8 Kompetitivní inhibitory

9 Kompetitivní inhibice k 1 k cat E + S ES ===> P + E k -1 E + I  EI K I = [E][I] / [EI]K I = inhibiční konstanta

10 Kompetitivní inhibice - kalkulace [E] tot = [E] + [ES] + [EI] [E] tot = [E] + [ES] + [E][I] / K I [E] tot = [E] (1 + [I]/K I ) + [ES] Vyjádříme [E] : [E] = [E] tot - [ES] / (1 + [I]/K I ) K I = [E][I] / [EI]

11 Kompetitivní inhibice - kalkulace Víme že: Rozšíříme poslední rovnici členem [S] / [ES] [E] = [E] tot - [ES] / (1 + [I]/K I )  [E][S]/[ES] = K M = ([E] tot - [ES])[S] / (1 + [I]/K I )[ES] Vyjádříme [ES]

12 Kompetitivní inhibice - kalkulace [ES] = [E] tot [S] / (K M + [S] + K M [I]/K I ) Analogická úprava jako v klasické rovnici MM (rozšíření obou stran rovnice výrazem k cat )

13 Kompetitivní inhibice Výnos podle Lineweaver- Burka Maximální rychlost reakce se nemění K M se u inhibované reakce zvyšuje

14 Sulfonamidy jako kompetitivní inhibitory -COOH H 2 N- -SONH 2 H 2 N- Prekursor FolátTetrahydro- folát Sulfonamidy Para-aminobenzoová kyselina (PABA) Bakterie potřebují PABA pro biosynthesu folátu Sulfonamidy mají podobnou strukturu jako PABA, a inhibují bakteriální růst. Domagk (1939) Tato metabolická dráha pro biosynthesu folátu se nenachází u člověka!

15 Nekompetitivní inhibitory Neovlivňují vazbu substrátu na enzym (neváží se do aktivního centra) Snižují rychlost přeměny substrátu na produkt Účinek inhibitoru je nezávislý na koncentraci substrátu Mechanismus účinku je založen na alosterickém efektu (inhibitor se váže mimo aktivní centrum a mění jeho konformaci na neaktivní) Inhibitor se váže na samotný enzym i na komplex enzym-substrát

16 Nekompetitivní inhibice

17

18 Zjednodušující předpoklad: Substrát neovlivňuje vazbu inhibitoru na enzym Reakce E + I  EI a reakce ES + I  ESI mají stejné inhibiční konstanty K I

19 Nekompetitivní inhibice - kalkulace [E] tot = [E] + [ES] + [EI] + [ESI] [E] tot = [E] + [ES] + [E][I] / K I + [ES][I] / K I [E] tot = ([E] + [ES]) (1 + [I]/K I ) Vyjádříme [E] : [E] = [ [E] tot / (1 + [I]/K I ) ] - [ES] K I = [E][I] / [EI] K I = [ES][I] / [ESI]

20 Nekompetitivní inhibice - kalkulace Víme že: Rozšíříme poslední rovnici členem [S] / [ES] [E] = [ [E] tot / (1 + [I]/K I ) ] - [ES]  [E][S]/[ES] = K M = [ [E] tot / (1 + [I]/K I ) ] [ [ S]/[ES ] ] - S Vyjádříme [ES] a provedeme analogickou úprava jako v klasické rovnici MM (rozšíření obou stran rovnice výrazem k cat ). Získáme výraz:

21 Nekompetitivní inhibice - kalkulace

22 Nekompetitivní inhibice Výnos podle Lineweaver-Burka Maximální rychlost inhibované reakce se snižuje K M se u inhibované reakce nemění

23 Akompetitivní inhibitory Mohou se vázat na enzym až když vazba substrátu vhodně pozmění jeho konformaci Nereagují s volným enzymem! Vazbou na komplex enzym-substrát (vytvořením komplexu ESI) zabrání jeho přeměně na enzym a produkt Hlavně u dvousubstrátových reakcí (inhibitor se váže na vazebné místo pro druhý substrát) Existuje pouze několik případů

24 Akompetitivní inhibice

25

26 Výnos podle Lineweaver-Burka Maximální rychlost i K M se u inhibované reakce snižuje stejnou měrou

27 Inhibice enzymové aktivity (mechanismy) kompetitivnínekompetitivní akompetitivní E E Different site Compete for active site Inhibitor Substrate Cartoon Guide Equation and Description I [ I ] binds to free [E] only, and competes with [S]; increasing [S] overcomes I Inhibition by [ I ]. I [ I ] binds to free [E] or [ES] complex; Increasing [S] can I not overcome [ I ] inhibition. I [ I ] binds to [ES] complex only, increasing [S] favors I the inhibition by [ I ]. E + S → ES → E + P + I ↓ I E I ← ↑ E + S → ES → E + P + + II I I ↓ II E I + S →E I S ← ↑ ↑ E + S → ES → E + P + I ↓ I E I S ← ↑ X Juang RH (2004) BCbasics

28 KmKm Inhibice enzymové aktivity (grafy) kompetitivnínekompetitivní acompetitivní Direct Plots Double Reciprocal V max KmKm Km’Km’[S], mM vovo vovo II KmKm V max I Km’Km’ V max ’ V max unchanged K m increased V max decreased K m unchanged Both V max & K m decreased I 1/[S]1/K m 1/v o 1/ V max I Two parallel lines I Intersect at X axis 1/v o 1/ V max 1/[S]1/K m 1/[S]1/K m 1/ V max 1/v o Intersect at Y axis = Km’= Km’ Juang RH (2004) BCbasics

29 Ireversibilní inhibitory Enzym je kovalentně modifikován po interakci s inhibitorem Typickým příkladem jsou organofosfáty (insekticidy, nervové bojové látky)  ireversibilní inhibitory acetylcholinesterasy  tvoří kovalentní komplex s hydroxyskupinou serinu -SH skupiny cysteinu mohou být modifikovány alkylací E-SH + ICH 2 COO -  E-S-CH 2 COO - + HI

30 Ireversibilní inhibitory

31 Tyto inhibitory jsou využívány pro studium aktivních center enzymů (díky kovalentní vazbě je možno v hydrolyzátu detegovat příslušnou aminokyselinu)

32 Studium aktivního místa chymotrypsinu Modifikace chymotrypsinu DIFP (diisopropylfluorfosfát) Modifikován pouze Ser 195 Ostatní serinové zbytky nejsou modifikovány Ser 195 se nachází v aktivním místě Proč je modifikován pouze Ser 195? Vyšší reaktivita díky sousedním aminokyselinám v aktivním centru

33 Studium aktivního místa chymotrypsinu Modifikace chymotrypsinu TPCK (N-tosylamido-L-phenylethylchloromethylketon) Modifikován pouze His 57 Ostatní histidinové zbytky nejsou modifikovány TPCK napodobuje substrát Proč je modifikován pouze His 57? Vyšší reaktivita díky sousedním aminokyselinám v aktivním centru His 57 je v aktivním místě enzymu His 57 a Ser 195 jsou blízko sebe

34 Inhibice substrátem Vysoká koncentrace substrátu Pokud molekula substrátu musí být vázána v aktivním centru vícebodovým záchytem  konkurence molekul substrátu o vazebná místa  nedokonalá orientace substrátu v aktivním centru Může způsobovat problémy při stanovení enzymové aktivity nebo při praktickém využití enzymů (enzymové technologie, biotechnologie)

35 Inhibice produktem Mechanismus zpětné vazby Zabrání se hromadění produktu

36 Aspartate transcarbamylase

37 Feedback Inhibition

38 Aktivace enzymů Aktivátory pozitivně ovlivňují rychlost enzymové reakce Váží se na molekulu enzymu vratně Typické příklady: Ca 2+ (mnohé enzymy; pozor na používání fosfátových pufrů!), stabilizace proteinové struktury EDTA (odstranění inhibujících kovových iontů) -SH sloučeniny (např. merkaptoethanol) – reaktivace thiolových skupin cysteinu Chloridové ionty – aktivace živočišných α-amylas

39 Laboratoře z Enzymologie 2 dny (za sebou) v průběhu měsíce ledna Přednášky z Enzymologie


Stáhnout ppt "Inhibitory Látky snižující rychlost enzymově katalyzované reakce Látky nejrůznější povahy – ionty, organické i anorganické látky Nízkomolekulární i vysokomolekulární."

Podobné prezentace


Reklamy Google