Pagrindinis skirtumas tarp nekonkurencinio ir allosterinio slopinimo yra tas, kad esant nekonkurenciniam slopinimui, didžiausias katalizuojamos reakcijos greitis (Vmax) sumažėja, o substrato koncentracija (Km) išlieka nepakitusi, o esant allosteriniam slopinimui, Vmax nesikeičia. ir km didėja.
Fermentai yra būtini daugumai organizmuose vykstančių reakcijų. Paprastai fermentas katalizuoja reakciją, sumažindamas reakcijai reikalingą aktyvacijos energiją. Tačiau fermentai turi būti kruopščiai reguliuojami, kad būtų galima kontroliuoti galutinių produktų kiekį, kuris padidėtų iki nepageidaujamo lygio. Jį kontroliuoja fermentų slopinimas. Fermento inhibitorius yra molekulė, kuri sutrikdo normalų reakcijos tarp fermento ir substrato kelią.
Aktyvi vieta yra fermento sritis, kurioje substratai jungiasi ir vyksta cheminė reakcija. Allosterinė vieta yra ta vieta, kurioje molekulės gali suaktyvinti arba slopinti fermentų aktyvumą. Fermentų kinetika vaidina svarbų vaidmenį fermentų slopinimo metu. Didžiausias reakcijos greitis, būdingas tam tikram fermentui esant tam tikrai koncentracijai, yra žinomas kaip didžiausias greitis arba Vmax. Substrato koncentracija, kuri sudaro pusę Vmax, yra Km.
Kas yra nekonkurencinis slopinimas?
Nekonkurencinis slopinimas yra fermento slopinimo tipas, kai inhibitorius sumažina fermento aktyvumą ir vienodai gerai jungiasi su fermentu, nesvarbu, ar jis yra prijungtas prie substrato, ar ne. Kitaip tariant, nekonkurencinis slopinimas yra tada, kai inhibitorius ir substratas bet kuriuo metu prisijungia prie fermento. Kai ir substratas, ir inhibitorius jungiasi su fermentu, jis sudaro fermento-substrato-inhibitoriaus kompleksą. Susidaręs šis kompleksas negali pagaminti jokio produkto. Jis gali virsti tik fermento ir substrato kompleksu arba fermento inhibitorių kompleksu.
01 pav.: Nekonkurencinis slopinimas
Nekonkurencinio slopinimo atveju inhibitorius turi vienodą afinitetą fermentui ir fermento substrato kompleksui. Dažniausias nekonkurencinio inhibitoriaus mechanizmas yra grįžtamasis inhibitoriaus prisijungimas prie alosterinės vietos. Tačiau inhibitorius taip pat turi galimybę tiesiogiai prisijungti prie aktyvios vietos. Nekonkurencinio inhibitoriaus pavyzdys yra piruvato kinazės pavertimas piruvatu. Fosfenolpiruvato konversiją į piruvatą katalizuoja piruvato kinazė. Aminorūgštis, vadinama alaninu, sintezuojama iš piruvato, glikolizės metu slopina piruvato kinazės fermentą. Alaninas veikia kaip nekonkurencinis inhibitorius.
Kas yra allosterinis slopinimas?
Allosterinis slopinimas yra fermento slopinimo tipas, kai inhibitorius sulėtina fermento aktyvumą, deaktyvuodamas fermentą ir prisijungdamas prie fermento alosterinėje vietoje. Čia inhibitorius tiesiogiai nekonkuruoja su substratu aktyvioje vietoje. Tačiau tai netiesiogiai keičia fermento sudėtį. Pakeitus formą, fermentas tampa neaktyvus. Taigi jis nebegali susieti su atitinkamu pagrindu. Tai savo ruožtu sulėtina galutinių produktų susidarymą.
02 pav.: Allosterinis slopinimas
Allosterinis slopinimas neleidžia susidaryti nereikalingiems produktams, todėl sumažėja energijos švaistymas. Allosterinio slopinimo pavyzdys yra ADP pavertimas ATP glikolizės metu. Čia, kai sistemoje yra ATP perteklius, ATP tarnauja kaip allosterinis inhibitorius. Jis jungiasi su fosfofruktokinaze, kuri yra vienas iš fermentų, dalyvaujančių glikolizėje. Tai sulėtina ADP konversiją. Dėl to ATP užkerta kelią nereikalingai savęs gamybai. Todėl perteklinė ATP gamyba nereikalinga, kai yra tinkamas kiekis.
Kokie yra nekonkurencinio ir allosterinio slopinimo panašumai?
- Abu fermentų slopinimo tipai sulėtina fermentų aktyvumą.
- Abu fermentų slopinimo inhibitoriai nekonkuruoja su substratu aktyvioje vietoje.
- Inhibitoriai netiesiogiai keičia fermento sudėtį.
- Abu inhibitoriai keičia fermento formą.
Kuo skiriasi nekonkurencinis ir allosterinis slopinimas?
Esant nekonkurenciniam slopinimui, reakcijos Vmax mažėja, o Km reikšmė lieka nepakitusi. Priešingai, esant allosteriniam slopinimui, Vmax išlieka nepakitęs, o Km reikšmė didėja. Taigi, tai yra pagrindinis skirtumas tarp nekonkurencinio ir allosterinio slopinimo. Allosterinis slopinimas labiau skirtas naudoti cheminėms medžiagoms, kurios keičia fermento aktyvumą, prisijungdamos prie alosterinės vietos, o nekonkurencingi inhibitoriai visada sustabdo veikiantį fermentą tiesiogiai prisijungdami prie alternatyvios vietos.
Toliau pateiktoje infografijoje pateikiami skirtumai tarp nekonkurencinio ir allosterinio slopinimo, kad būtų galima palyginti.
Santrauka – nekonkurencinis ir allosterinis slopinimas
Nekonkurencinis slopinimas yra fermento slopinimas, kai inhibitorius sumažina fermento aktyvumą ir vienodai gerai jungiasi su fermentu, nesvarbu, ar jis yra prijungtas prie substrato, ar ne. Allosterinis slopinimas yra fermento slopinimo tipas, kai inhibitorius sulėtina fermento aktyvumą, deaktyvuodamas fermentą ir prisijungia prie fermento alosterinėje vietoje. Pagrindinis skirtumas tarp nekonkurencinio ir allosterinio slopinimo yra tas, kad didžiausias katalizuojamos reakcijos greitis (Vmax) sumažėja, o substrato koncentracija (Km) nesikeičia esant nekonkurenciniam slopinimui, o Vmax išlieka nepakitusi, o Km padidėja alosterinėje. slopinimas.
