Ингибирование ферментов

01 / 08

Чему ты научишься

Давать определение ингибирования активности ферментов и объяснять его значение для науки и медицины
Различать обратимое и необратимое ингибирование по характеру связи ингибитора с ферментом
Описывать механизм конкурентного ингибирования и его кинетическую подпись (Km растёт, Vmax не меняется)
Объяснять, почему конкурентное торможение ослабляется избытком субстрата, а неконкурентное — нет
Разбирать классические примеры: малонат и сукцинатдегидрогеназа, прозерин и ацетилхолинэстераза, ДФФ, йодацетат, аспирин
Различать специфические и неспецифические необратимые ингибиторы
Называть лекарственные препараты — ингибиторы ферментов и показания к их применению

02 / 08

Теория

Определение и классификация

Ингибирование активности ферментов — специфическое снижение каталитической активности, вызванное определёнными химическими веществами — ингибиторами. На принципе ингибирования основано действие многих лекарственных препаратов и ядов; в науке ингибиторы помогают выяснять механизмы катализа и роль отдельных реакций в метаболических путях.

По прочности связывания:

обратимое — слабые нековалентные связи, E + I ⇄ EI; ингибитор легко отделяется, активность возвращается;
необратимое — ковалентная стабильная связь, E + I → E–I; активность восстанавливается только после синтеза новых молекул фермента.

Обратимые ингибиторы по механизму действия:

конкурентные — структурные аналоги субстрата, связываются с активным центром; Km повышается, Vmax не меняется; торможение ослабляется избытком субстрата. Примеры: малонат (сукцинатдегидрогеназа), прозерин и эндрофоний (ацетилхолинэстераза), апротинин, трасилол, контрикал (трипсин); псевдосубстраты-антиметаболиты — сульфаниламиды;
неконкурентные — не аналоги субстрата, связываются вне активного центра и меняют его конформацию; Vmax снижается, Km не меняется; избытком субстрата не снимаются. Пример: ионы тяжёлых металлов.

Необратимые ингибиторы:

специфические — блокируют определённые группы активного центра: ДФФ ковалентно связывает ОН-группу серина («сериновые» ферменты);
неспецифические — модифицируют группы в любом участке молекулы: йодацетат — любые SH-группы.

Аспирин необратимо ингибирует циклооксигеназу (ацетилирование ОН-группы серина) — блокируется синтез простагландинов, медиаторов воспаления.

Лекарства-ингибиторы (минимум для заучивания)

Соответствия «препарат → фермент → показание», которые требуется знать наизусть, собраны в таблице.

Препарат → фермент → показание

Препарат	Ингибируемый фермент	Показание
Пантрипин, ингитрил, контрикал	протеолитические ферменты поджелудочной железы	острый панкреатит
Прозерин, эндрофоний	ацетилхолинэстераза	мышечные дистрофии, параличи
Ингибиторы МАО	моноаминоксидаза	психотропные средства
Ингибиторы карбоангидразы	карбоангидраза	диуретики
Аллопуринол	ксантиноксидаза	гиперурикемия
Тетурам	ацетальдегидоксидаза	лечение алкоголизма
Аспирин	циклооксигеназа	противовоспалительное средство
Сульфаниламиды	как псевдосубстраты-антиметаболиты	антибактериальные средства

Конспект — для повторения перед парой или экзаменом; сам материал — в полном уроке.

03 / 08

Интерактив: что ингибитор делает с Km и Vmax

Вопрос коллоквиума «что меняется — Km или Vmax» здесь можно не заучивать, а увидеть. Выбери тип ингибитора, добавь его концентрацию и сравни цветную кривую с бледной эталонной — она осталась от фермента без ингибитора. Затем подвинь ползунок субстрата и проверь главное правило: какое торможение снимается избытком субстрата, а какое — нет.

Без ингибитораКонкурентноеα = 1 + [I]/Ki = 1,50

Km (видимая)

3,0

↑ ×1,5

эталон: 2,0 усл. ед.

Vmax (видимая)

100,0

= не изменилась

эталон: 100,0 усл. ед.

v / v₀ при текущей [S]

89 %

[S] = 6,0 усл. ед.

Концентрация субстрата [S]6,0 усл. ед.

1Km25

Сдвинь субстрат вправо до упора: при конкурентном торможении кривые сойдутся — ингибитор вытеснен; при неконкурентном разрыв сохранится.

Концентрация ингибитора [I]5,0 усл. ед.

0Ki

Больше ингибитора — сильнее эффект, но характер изменений прежний: тип ингибирования виден при любой его концентрации.

Ингибитор — структурный аналог субстрата: он занимает активный центр, и фермент связывает то субстрат, то конкурента. Плато Vmax остаётся на месте — добавь субстрата, и он вытеснит ингибитор, кривые сойдутся. Но половина максимальной скорости теперь достигается при большей концентрации субстрата: Km выросла. Так малонат тормозит сукцинатдегидрогеназу, а прозерин — ацетилхолинэстеразу.

04 / 08

Практика: собери реакцию

Лактатдегидрогеназная реакция

лактат + NAD⁺ ⇄ пируват + NADH + H⁺ (лактатдегидрогеназа)

окисление (дегидрирование)среднесобрать →

Каталазная реакция

2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂ (каталаза, гем)

окислительно-восстановительная (дисмутация)легкособрать →

Пируватдегидрогеназная реакция

пируват + КоА + NAD⁺ → ацетил-КоА + CO₂ + NADH + H⁺ (ПДГ-комплекс: ТПФ, липоат, FAD)

окислительное декарбоксилированиесложнособрать →

В уроке открыты уровни 1–2; остальные — в конструкторе.

Собрать реакции темы →

05 / 08

Мини-тест

Вопрос 1 из 4

Режим КОНСПЕКТ — разминка-повторение на ключевых вопросах, результат не записывается. Зачётный результат — за полный тест из 12 вопросов в режимах ПОЛНЫЙ и УГЛУБЛЁННО.

Как конкурентный ингибитор изменяет кинетические параметры реакции?

06 / 08

🩺 Зачем врачу это знать?

Задача 1 из 3Зачем при панкреатите ингибитор трипсина

Пациент 47 лет госпитализирован с острым панкреатитом. В составе терапии назначен контрикал — пептидный ингибитор протеолитических ферментов. Студент на обходе спрашивает: зачем при болезни поджелудочной железы тормозить её собственный фермент?

Какое обоснование назначения верно?

Задача 2 из 3Почему цианиды действуют так быстро

В токсикологическое отделение доставлен пациент с отравлением цианидами. Кислород крови в норме, гемоглобин переносит его исправно, однако состояние тяжёлое: ткани не усваивают кислород.

Каков биохимический механизм действия яда?

Задача 3 из 3Прозерин после паралича

Пациенту с двигательными нарушениями после перенесённого полиомиелита назначен прозерин — конкурентный ингибитор ацетилхолинэстеразы. Родственники обеспокоены: «зачем блокировать фермент нервной системы?»

На чём основан лечебный эффект прозерина?

07 / 08

Карточки для повторения

Карточка 1 из 15знал 0·не знал 0

Свои карточки

Добавь то, что хочешь запомнить своими словами, — карточка попадёт в колоду и будет помечена «моя».

08 / 08

Итог

Ингибирование активности ферментов — специфическое снижение каталитической активности, вызванное определёнными химическими веществами — ингибиторами. На этом принципе основано действие многих лекарств и ядов; в науке ингибиторы служат инструментом изучения механизмов катализа и метаболических путей.
Обратимое ингибирование: слабые нековалентные связи, E + I ⇄ EI, активность возвращается после отделения ингибитора. Необратимое: ковалентная стабильная связь E + I → E–I; активность восстанавливается только с синтезом новых молекул фермента.
Конкурентное ингибирование: ингибитор — структурный аналог субстрата, конкурирует за активный центр (образуется либо ES, либо EI). Km повышается, Vmax не меняется; торможение ослабляется избытком субстрата. Классика: малонат против сукцината у сукцинатдегидрогеназы (две карбоксильные группы, но перенос водорода на ФАД невозможен).
Лекарства-конкурентные ингибиторы: прозерин и эндрофоний (АХЭ — рост ацетилхолина, усиление проведения импульса; мышечные дистрофии, параличи), апротинин, трасилол, контрикал (трипсин — предотвращение аутолиза при остром панкреатите). Псевдосубстраты-антиметаболиты: сульфаниламиды, аналоги азотистых оснований (противоопухолевые).
Неконкурентное ингибирование: ингибитор — не аналог субстрата, связывается вне активного центра и меняет его конформацию. Vmax снижается, Km не меняется; избытком субстрата не снимается. Пример — ионы тяжёлых металлов.
Необратимые ингибиторы: специфические блокируют определённые группы активного центра (ДФФ — ОН-группу серина «сериновых» ферментов, классический объект — химотрипсин; используется для изучения структуры активного центра), неспецифические модифицируют группы по всей молекуле (йодацетат — любые SH-группы).
Аспирин необратимо ингибирует циклооксигеназу: ацетильный остаток присоединяется к ОН-группе серина субъединицы — блокируется образование простагландинов (медиаторов воспаления) из арахидоновой кислоты; синтез восстанавливается только с новыми молекулами фермента.
Препараты-ингибиторы: пантрипин, ингитрил, контрикал (панкреатит); антихолинэстеразные и ингибиторы МАО (психотропные); ингибиторы карбоангидразы (диуретики); аллопуринол — ксантиноксидаза (гиперурикемия); тетурам — ацетальдегидоксидаза (алкоголизм).
Специфические токсические факторы: СО и цианид-ион практически необратимо связываются с геминовым железом активного центра цитохромов — блок тканевого дыхания; фториды угнетают Mg²⁺-содержащие ферменты.

Дошёл до конца — отметь урок

Прогресс темы: 0% (теория, тест, реакции, карточки, клиника)

Далее по модулю — «Регуляция активности ферментов»: ингибирование и активация как штатные инструменты самой клетки (аллостерическая регуляция, фосфорилирование, частичный протеолиз). Для закрепления собери в конструкторе реакции ЛДГ, каталазы и пируватдегидрогеназного комплекса; перед парой достаточно повторить режим «Конспект».

🧪 Собрать реакции темы →🃏 Карточки для повторения