Kľúčový rozdiel medzi nekompetitívnou a alosterickou inhibíciou je v tom, že pri nekompetitívnej inhibícii sa maximálna rýchlosť katalyzovanej reakcie (Vmax) znižuje a koncentrácia substrátu (Km) zostáva nezmenená, zatiaľ čo pri alosterickej inhibícii zostáva Vmax nezmenená a km pribúda.
Enzýmy sú nevyhnutné pre väčšinu reakcií prebiehajúcich v organizmoch. Enzým zvyčajne katalyzuje reakciu znížením aktivačnej energie potrebnej na reakciu. Enzýmy by sa však mali regulovať opatrne, aby sa kontrolovali hladiny konečných produktov stúpajúce na nežiaduce úrovne. Je riadený inhibíciou enzýmov. Inhibítor enzýmu je molekula, ktorá narúša normálnu reakčnú dráhu medzi enzýmom a substrátom.
Aktívne miesto je oblasť enzýmu, kde sa substráty viažu a podliehajú chemickej reakcii. Alosterické miesto je miesto, kde umožňuje molekulám buď aktivovať alebo inhibovať aktivitu enzýmu. Kinetika enzýmov hrá dôležitú úlohu počas inhibície enzýmov. Maximálna rýchlosť reakcie charakteristická pre konkrétny enzým pri určitej koncentrácii je známa ako maximálna rýchlosť alebo Vmax. Koncentrácia substrátu, ktorá dáva rýchlosť, ktorá je polovica Vmax, je Km.
Čo je nekonkurenčná inhibícia?
Nekompetitívna inhibícia je typ inhibície enzýmu, pri ktorej inhibítor znižuje aktivitu enzýmu a viaže sa rovnako dobre na enzým, či už je naviazaný na substrát alebo nie. Inými slovami, nekompetitívna inhibícia je tam, kde sa inhibítor aj substrát viažu na enzým v akomkoľvek danom čase. Keď sa substrát aj inhibítor naviažu na enzým, vytvorí komplex enzým-substrát-inhibítor. Akonáhle je tento komplex vytvorený, nemôže produkovať žiadny produkt. Môže sa len premeniť späť na komplex enzým-substrát alebo komplex enzým-inhibítor.
Obrázok 01: Nekonkurenčná inhibícia
Pri nekompetitívnej inhibícii má inhibítor rovnakú afinitu k enzýmu a komplexu enzým-substrát. Najbežnejším mechanizmom nekompetitívneho inhibítora je reverzibilná väzba inhibítora na alosterické miesto. Ale inhibítor má tiež schopnosť viazať sa priamo na aktívne miesto. Príkladom nekompetitívneho inhibítora je premena pyruvátkinázy na pyruvát. Konverzia fosfoenolpyruvátu na pyruvát je katalyzovaná pyruvátkinázou. Aminokyselina nazývaná alanín, ktorá sa syntetizuje z pyruvátu, inhibuje enzým pyruvátkinázu počas glykolýzy. Alanín pôsobí ako nekompetitívny inhibítor.
Čo je alosterická inhibícia?
Alosterická inhibícia je typ inhibície enzýmu, pri ktorej inhibítor spomaľuje aktivitu enzýmu deaktiváciou enzýmu a naviazaním sa na enzým v alosterickom mieste. Tu inhibítor priamo nesúťaží so substrátom na aktívnom mieste. Nepriamo však mení zloženie enzýmu. Akonáhle sa tvar zmení, enzým sa stane neaktívnym. Preto sa už nemôže viazať na zodpovedajúci substrát. To zase spomaľuje tvorbu finálnych produktov.
Obrázok 02: Allosterická inhibícia
Alosterická inhibícia zabraňuje tvorbe nepotrebných produktov, čím sa znižuje plytvanie energiou. Príkladom alosterickej inhibície je premena ADP na ATP v glykolýze. Tu, keď je v systéme prebytok ATP, ATP slúži ako alosterický inhibítor. Viaže sa na fosfofruktokinázu, ktorá je jedným z enzýmov podieľajúcich sa na glykolýze. To spomaľuje konverziu ADP. Výsledkom je, že ATP zabraňuje zbytočnej produkcii seba samého. Preto nie je potrebná nadmerná produkcia ATP, ak sú k dispozícii dostatočné množstvá.
Aké sú podobnosti medzi nekompetitívnou a alosterickou inhibíciou?
- Oba typy inhibície enzýmov spomaľujú aktivitu enzýmov.
- Inhibítory v oboch enzýmových inhibíciách nesúťažia so substrátom na aktívnom mieste.
- Inhibítory menia zloženie enzýmu nepriamo.
- Oba inhibítory menia tvar enzýmu.
Aký je rozdiel medzi nekompetitívnou a alosterickou inhibíciou?
Pri nekompetitívnej inhibícii sa Vmax reakcie znižuje, pričom hodnota Km zostáva nezmenená. Naopak, pri alosterickej inhibícii zostáva Vmax nezmenená a hodnota Km sa zvyšuje. Toto je kľúčový rozdiel medzi nekonkurenčnou a alosterickou inhibíciou. Allosterická inhibícia sa zameriava skôr na použitie chemikálií, ktoré menia aktivitu enzýmu väzbou na alosterické miesto, zatiaľ čo nekompetitívne inhibítory vždy zastavia pracovný enzým priamou väzbou na alternatívne miesto.
Nasledujúca infografika uvádza rozdiely medzi nekompetitívnou a alosterickou inhibíciou na porovnanie vedľa seba.
Zhrnutie – Nekonkurenčná verzus alosterická inhibícia
Nekompetitívna inhibícia je enzýmová inhibícia, pri ktorej inhibítor znižuje aktivitu enzýmu a viaže sa rovnako dobre na enzým, či už je naviazaný na substrát alebo nie. Allosterická inhibícia je typ inhibície enzýmu, kde inhibítor spomaľuje aktivitu enzýmu deaktiváciou enzýmu a viaže sa na enzým v alosterickom mieste. Kľúčový rozdiel medzi nekompetitívnou a alosterickou inhibíciou je v tom, že maximálna rýchlosť katalyzovanej reakcie (Vmax) je znížená a koncentrácia substrátu (Km) zostáva nezmenená pri nekompetitívnej inhibícii, zatiaľ čo Vmax zostáva nezmenená a Km je zvýšená pri alosterickej inhibícii. inhibícia.
