slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Inhibitory a aktivátory PowerPoint Presentation
Download Presentation
Inhibitory a aktivátory

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 39

Inhibitory a aktivátory - PowerPoint PPT Presentation


  • 182 Views
  • Uploaded on

Inhibitory a aktivátory. 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.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Inhibitory a aktivátory' - totie


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Inhibitory

a

aktivátory

inhibitory
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
klasifikace inhibitor
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 Vmax a KM u inhibované a neinhibované reakce
v znam inhibitor
Význam inhibitorů
  • Regulace enzymové aktivity
  • Studium enzymové aktivity
  • Zásahy do látkové přeměny organismů

- léčiva (antibiotika, cytostatika)

- herbicidy, insekticidy

- vojenské bojové látky

kompetitivn inhibitory
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
slide7

Kompetitivníinhibice

C-OO-

C-H

C-H

C-OO-

C-OO-

H-C-H

H-C-H

C-OO-

C-OO-

H-C-H

H-C-H

H-C-H

C-OO-

C-OO-

H-C-H

C-OO-

C-OO-

C-OO-

Substrát

Produkt

Kompetitivníinhibitor

Sukcinát

Glutarát

Malonát

Oxalát

Sukcinátdehydrogenasa

kompetitivn inhibice

Kompetitivní inhibice

k1 kcat

E + S <===> ES ===> P + E k-1

E + I  EI

KI = [E][I] / [EI]

KI = inhibiční konstanta

kompetitivn inhibice kalkulace
Kompetitivní inhibice - kalkulace

[E]tot = [E] + [ES] + [EI]

[E]tot = [E] + [ES] + [E][I] / KI

[E]tot = [E] (1 + [I]/KI) + [ES]

Vyjádříme [E] :

[E] = [E]tot - [ES] / (1 + [I]/KI)

KI = [E][I] / [EI]

kompetitivn inhibice kalkulace1
Kompetitivní inhibice - kalkulace

Víme že:

Rozšíříme poslední rovnici členem [S] / [ES]

[E] = [E]tot - [ES] / (1 + [I]/KI) 

[E][S]/[ES] = KM = ([E]tot - [ES])[S] / (1 + [I]/KI)[ES]

Vyjádříme [ES]

kompetitivn inhibice kalkulace2
Kompetitivní inhibice - kalkulace

[ES] = [E]tot [S] / (KM + [S] + KM[I]/KI)

Analogická úprava jako v klasické rovnici MM (rozšíření obou stran rovnice výrazem kcat)

kompetitivn inhibice1
Kompetitivní inhibice

Výnos podle Lineweaver-Burka

  • Maximální rychlost reakce se nemění
  • KM se u inhibované reakce zvyšuje
slide14

Sulfonamidy jako kompetitivní inhibitory

-COOH

H2N-

-SONH2

H2N-

Domagk (1939)

Para-aminobenzoovákyselina (PABA)

Bakteriepotřebují PABA pro

biosynthesu folátu

Folát

Tetrahydro-

folát

Prekursor

Sulfonamidy mají podobnou

strukturu jakoPABA, a

inhibují bakteriálnírůst.

Sulfonamidy

Tato metabolická dráha pro biosynthesu folátu se nenachází u člověka!

nekompetitivn inhibitory
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
nekompetitivn inhibice2
Nekompetitivní inhibice

Zjednodušující předpoklad:

  • Substrát neovlivňuje vazbu inhibitoru na enzym
  • Reakce E + I  EI

a reakce ES + I  ESI

mají stejné inhibiční konstanty KI

nekompetitivn inhibice kalkulace
Nekompetitivní inhibice - kalkulace

KI = [E][I] / [EI]

[E]tot = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]

[E]tot = [E] + [ES] + [E][I] / KI + [ES][I] / KI

[E]tot = ([E] + [ES]) (1 + [I]/KI)

Vyjádříme [E] :

[E] = [[E]tot / (1 + [I]/KI)]- [ES]

KI = [ES][I] / [ESI]

nekompetitivn inhibice kalkulace1
Nekompetitivní inhibice - kalkulace

Víme že:

Rozšíříme poslední rovnici členem [S] / [ES]

[E] = [[E]tot / (1 + [I]/KI)]- [ES] 

[E][S]/[ES] = KM = [[E]tot / (1 + [I]/KI)][[S]/[ES]] - S

Vyjádříme [ES] a provedeme analogickou úprava jako v klasické rovnici MM (rozšíření obou stran rovnice výrazem kcat). Získáme výraz:

nekompetitivn inhibice3
Výnos podle Lineweaver-Burka

Maximální rychlost inhibované reakce se snižuje

KM se u inhibované reakce nemění

Nekompetitivní inhibice
akompetitivn inhibitory
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
akompetitivn inhibice2
Akompetitivní inhibice

Výnos podle Lineweaver-Burka

  • Maximální rychlost i KM se u inhibované reakce snižuje stejnou měrou
slide27

Inhibice enzymové aktivity (mechanismy)

E + S→ES→E + P

+

I

EI

E + S→ES→E + P

+ +

II

↓ ↓

EI+S→EIS

E + S→ES→E + P

+

I

EIS

akompetitivní

kompetitivní

nekompetitivní

E

Substrate

E

X

Cartoon Guide

Compete for

active site

Inhibitor

Different site

Equation and Description

[I] binds to free [E] only,

and competes with [S];

increasing [S] overcomes

Inhibition by [I].

[I] binds to [ES] complex

only, increasing [S] favors

the inhibition by [I].

[I] binds to free [E] or [ES]

complex; Increasing [S] can

not overcome [I] inhibition.

Juang RH (2004) BCbasics

slide28

Inhibiceenzymové aktivity (grafy)

acompetitivní

kompetitivní

nekompetitivní

Vmax

Vmax

vo

Vmax’

Vmax’

I

Direct Plots

Km

[S], mM

Km’

Km

[S], mM

1/vo

1/vo

1/vo

I

I

Double Reciprocal

Two parallel

lines

Intersect

at X axis

Intersect

at Y axis

1/Vmax

1/Vmax

1/Vmax

1/Km

1/[S]

1/Km

1/[S]

1/Km

1/[S]

Vmax

vo

I

I

Km

Km’

[S], mM

=Km’

Vmax unchanged

Km increased

Vmax decreased

Km unchanged

Both Vmax & Km decreased

I

Juang RH (2004) BCbasics

ireversibiln inhibitory
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 + ICH2COO-E-S-CH2COO- + HI

ireversibiln inhibitory2
Ireversibilní inhibitory
  • Tyto inhibitory jsou využívány pro studium aktivních center enzymů (díky kovalentní vazbě je možno v hydrolyzátu detegovat příslušnou aminokyselinu)
studium aktivn ho m sta chymotrypsinu
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
studium aktivn ho m sta chymotrypsinu1
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
inhibice substr tem
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)
inhibice produktem
Inhibice produktem
  • Mechanismus zpětné vazby
  • Zabrání se hromadění produktu
aktivace enzym
Aktivace enzymů
  • Aktivátory pozitivně ovlivňují rychlost enzymové reakce
  • Váží se na molekulu enzymu vratně

Typické příklady:

  • Ca2+ (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
laborato e z enzymologie
Laboratoře z Enzymologie
  • 2 dny (za sebou) v průběhu měsíce ledna

Přednášky z Enzymologie

www.usbe.cas.cz/people/safarik