AZ ENZIMMŰKÖDÉS GÁTLÁSAI (INHIBÍTOROK)

enzimműködést számos anyag, vegyület, ion akadályozza sok gyógyszer hatása az enzim bénítása a gátlás lehet reverzibilis és irreverzibilis gátlási folyamatok fajtái: - kompetitív (versengő) gátlás - unkompetitív gátlás - nonkompetitív gátlás

KOMPETITÍV (versengő) GÁTLÁS Szubsztrát- analóg gátlás REVERZIBILIS, mert az enzim „visszaképződik” EI ( E + TI) E ES E + TS I S

fumársavvá (HOOC-CH=CH-COOH) Pl: szukcinát-dehidrogenáz átalakítja a szukcinát- dehidrogenáz fumársavvá (HOOC-CH=CH-COOH) HOOC CH2 MALONSAV (MALONÁT) ENZIM HOOC CH2 BOROSTYÁNKŐSAV (SZUKCINÁT)

Szulfonamid terápia: CÉL: a szervezetbe jutó baktériumok elpusztítása A folsav kémiai szerkezete analóg a szulfonsavszármazékokkal Ha a baktériumok környezetében nagy feleslegben szulfonsavamid található, akkor ez kötődik a folsav szintézisét végző enzimhez, amitől az inaktívvá válik. A folsav a baktériumok számára esszenciális, hiánya miatt nem képesek továbbszaporodni.

UNKOMPETITITÍV GÁTLÁS Az enzim-szubsztrát komplex gátlása REVERZIBILIS E + T E + S ES ESI I

NONKOMPETITÍV GÁTLÁS Nem specifikus gátlás, az inhibítor nem kompetitív módon fejti ki hatását EI E ESI E + T + I ES E + T S I S I

Lehet REVERZIBILIS és IRREVEZRIBILIS alkohol-dehidrogenáz Irreverzibilis : (minden kötődés, mely nem specifikus) nehézfém-ionok: Pb++, Hg++, Ag+, Ca++ tömény ásványi savak, szerves savak: cc.HNO3, cc.H2SO4, triklór-ecetsav, szulfo-szalicilsav nemfémes elemek ionjai CN-, F-

Az enzimaktivitás jellemzői és azok változásai a különböző gátlások esetén meg-fordíthatóság A gátlás típusa V max KM specifikusság nem változik jelentősen nő specifikus reverzibilis KOMPETITÍV erősen csökken UNKOMPETITÍV általában specifikus általában reverzibilis csökken erősen csökken általában nem specifikus NEM KOMPETITÍV nem változik reverzibilis vagy irreverzibilis

működőképességét és struktúráját nem változtatja meg; vmax = v’max vmax 2 KM K’M Kompetitív gátlás Az enzim működőképességét és struktúráját nem változtatja meg; nagyobb szubsztrát koncentrációt kell alkalmazni K’M > KM

Unkompetitív gátlás esetén a reakció- sebesség csökken, K’M < KM vmax v’max 2 KM K’M Unkompetitív gátlás esetén a reakció- sebesség csökken, K’M < KM

Nem kompetitív gátlás során is kisebb lesz az átalakítás maximális vmax v’max 2 KM K’M Nem kompetitív gátlás során is kisebb lesz az átalakítás maximális sebessége K’M ≈ KM

pH FÜGGÉS - enzim működésnek pH-optimuma van működésük maximális

- bizonyos hőmérséklet felett a fehérjék denaturálódnak HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉS - hőmérséklet nő reakciósebesség nő - bizonyos hőmérséklet felett a fehérjék denaturálódnak - hőmérséklet optimum 35-45 °C

SUGÁRZÁSOK HATÁSA 1) UV- fény  < 280 nm esetén inaktiválódás konformáció változás rövidebb hullámhossznál: denaturálódás 2) RÖTNGENSUGARAK a) szerkezetváltozás b) dezaminálódás NH3 szabadul fel vagy a peptidkötés szétszakad

 - 50-80 cm áthatolóképesség  - fénysebességgel 4) RÉSZECSKESUGÁRZÁS 3) RADIOAKTÍV SUGÁRZÁS , ,  sugárzás  - 20-30 cm-en elnyelődik  - 50-80 cm áthatolóképesség  - fénysebességgel 4) RÉSZECSKESUGÁRZÁS neutronsugárzás

ALLOSZTERIKUS EFFEKTOROK ALLOSZTERIKUS ENZIMEK az aktív centrumon kívül hatnak reverzibilisen ALLOSZTERIKUS ENZIMEK: azok az enzimek, melyeken az aktív centrumon kívül alloszterikus hatáscentrumok is találhatók

Alloszterikus enzimek »1965-ben J.Monod; J.Wyman; P.Chagneux bizonyos baktériumokból származó enzimek nem követik a Michaelis- Menten kinetikát reakciósebességük szubsztrátfüggése szigmoid összehangolt modell (MONOD)

Összehangolt modell Az enzim páros számú, általában két polipeptid láncból áll, melyek 1-1 aktív centrummal rendelkeznek enzim szerkezete szimmetrikus 2. Az enzim két konformációs állapotban létezhet - R nagy az affinitása - T kicsi az affinitása 3. A két alegység mindig azonos konformációban lehet: RR és TT (RT, TR nem létezik) a szubsztráthoz

5. Az R és T alak egyensúlyban van, ha nincs szubsztrát 4. A szubsztrát csak R – formához kötődhet 5. Az R és T alak egyensúlyban van, ha nincs szubsztrát L = L: alloszterikus egyensúlyi áll. [T0] [R0]

Az aktivátor hatása ellentétes Inhibitor jelenléte gátolja a szubsztrát befogadása szempontjából fontos T R átalakulást, az aktivátor elősegíti Az inhibitor a rossz konformációt stabilizálja, a reakciósebesség csökken Az aktivátor hatása ellentétes aktivátorral v eredeti inhibitorral [S]

A HEMOGLOBIN ÉS A MIOGLOBIN A hemoglobin és mioglobin szerkezete és működési elve

Mioglobin és hemoglobin Oxigénkötő fehérjék, oxigénkötésük reverzibilis Hemoglobin oxigént szállít, a mioglobin az izmok oxigénraktározó fehérjéje Fő feladatuk a molekuláris oxigén (O2) reverzibilis megkötése és leadása Az oxigéntelítődés mértéke (Y) a reakció-sebességgel arányos Y = lekötött helyek száma összes kötőhely

mioglobin telítési görbe hemoglobin szigmoid görbe Az oxigéntelítődés mértéke az oxigén parciális nyomásának (pO2) , mint szubsztrátkoncentrációnak függvényében ábrázolható mioglobin telítési görbe hemoglobin szigmoid görbe mioglobin Y hemoglobin Y 2 30 izom 100 tüdő pO2 Hgmm

Az izmokban kb. 20 Hgmm az oxigén parciális nyomása, ezen a mioglobin már csaknem telített. A hemoglobin csak a tüdőben uralkodó 100 Hgmm nyomáson válik telítetté, ahol nincs elég oxigén, ott leadja.

Mioglobin szerkezete Egyetlen polipeptid láncból épül fel, illetve ehhez kapcsolódó hem-ből áll A telítődési görbén megfigyelhető: - alkalmatlan az oxigén szállításra, mivel a szövetekben fennálló viszony miatt nem adná le az oxigént egy oxigént köt meg

Hemoglobin szerkezete Négy polipeptid lánc építi fel tetramer szerkezetű négy mioglobin-szerű alegység a 4 alegység tetraéderes helyzetű, mindegyik egy oxigénmolekulát képes megkötni a hemoglobin negyedleges szerkezete az oxigén leadását teszi lehetővé

Az oxigénmolekulát a HEM Fe++ionja rögzíti His NH Az oxigénmolekulát a HEM Fe++ionja rögzíti Fe++-höz 6 ligandum kapcsolódik: - 4 pirrolgyűrű 1-1nitrogénje - His oldalláncának nitrogénje - vízmolekula (His imidazol gyűrűje rögzíti) ide lép be az oxigénmolekula N H2O N N His

His Oxigénmentes állapotban a Fe++ kilóg a hem síkjából (kissé fölötte van ) Az oxigénmolekula alulról közelít és visszahúzza a Fe++ -t a hem gyűrű síkjába N N Fe++ His hem hem N N hem Fe++ hem O2

Az oxigénmolekulák kötődése jól értelmezhető az alloszterikus effektus KOSHLAND-féle változatával, a szekvenciamodellel: Feltételezi TT és RR alakok mellett a TR alak létezését is A szubsztrát felvétele csak R alakban lehetséges A szubsztrát megkötése befolyásolja a másik alak konformációváltozását.

 - lánc két aminosavval rövidebb a  - láncnál az -  kapcsolat erősebb az - -nál 2  dimerként is tekinthető ha -lánc oxigént köt meg konformációváltozás - láncon is konformáció változás

Mindent vagy semmit elv -lánc konformációja megkönnyíti az O2 felvételét, mely könnyebben kapcsolódik az - és - lánc telítődése után indukálja az „üres” alegységet és kedvező térszerkezet alakul ki az oxigénfelvételhez „TRIGGER”(a puska ravasza) MECHANIZMUS O2 O2 O2 O2 O2 O 2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 Pozitív kooperáció Mindent vagy semmit elv

Az oxigénleadás szabályozása 2,3-digoszfo-glicerát (DPG) 1:1 molarányú komplexet képez a hemoglobinnal Az „üres” hemoglobin két - láncához kapcsolódik 1-1 foszfát-csoportjának töltése által a DPG kötődése az oxigén felvételhez kedvezőtlen konformációt stabilizálja, az oxigénmolekula felvétele H+ leadással jár kedvezőtlen a DPG-nek és lehasad

DPG szerepe: A vér tárolása során a hemoglobin spontán leadja a DPG-t, így az oxigénaffinitása nő transzfúziós probléma a hemoglobin nem lesz képes leadni az oxigént Olyan helyeken, ahol az oxigén parciális nyomása a szokásosnál kisebb, a vvt-kben a DPG koncentrációja a normál érték 1,5-2-szerese ez a hemoglobin jobb oxigénleadását segíti elő

- Az oxigén felvétel H+ leadással jár, ez az oka BOHR-EFFEKTUSnak: - az Hb oxigénaffinitása pH függő (míg a mioglobiné nem): a vér pH-ján 7,4-en maximális - ha nő a vér H+ koncentrációja (csökken a pH) acidózis a Hb protonálódik oxigenálódáshoz kedvezőtlen konformáció

Hemoglobin működésének összegzése Hb – H+ – CO2 + O2 Hb – O2 + H+ + CO2 H+ + HCO3- H2CO3 H2O + CO2 Hb – O2 + CO2 + H+ Hb – H+ – CO2 + O2 tüdőben izomban