مثبط إنزيم: الفرق بين النسختين

[مراجعة غير مفحوصة][مراجعة غير مفحوصة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
لا ملخص تعديل
وسوم: تحرير مرئي تحرير من المحمول تعديل ويب محمول
لا ملخص تعديل
وسوم: تحرير مرئي تحرير من المحمول تعديل ويب محمول
سطر 26:
 
المثبطات التنافسية تستطيع الارتباط بالانزيمE ولكن ليس بالمركبES  . التثبيط التنافسي سوف يزيد من Km ( المثبط يتداخل مع ارتباط المادة) لكن لا يؤثر على  Vmax (المثبط لا يستطيع التأثير في ES لأنه لا يستطيع الارتباط فيها) .
-المثبطات الغير تنافسية ترتبط مع ES . المثبطات الغير تنافسية لها نفس قابلية الارتباط بكل من E و ES(K1=K1’) . التثبيط الغير تنافسي لا  يغير من Km و لكن يقلل من Vmax
 
-المثبطات والتي تكون بنوعين التنافسية و الغير تنافسية  ترتبط  مع الانزيمES E. والمثبطات المركبالغير ESتنافسية ولها لكن ارتباطهم ونفس قابلية ارتباطهمالارتباط مختلفةبكل حيثمن لاE تكونو ES(K1=K2K1’) و. علىالتثبيط الرغمالغير منتنافسي انلا  هذهيغير المثبطات تتداخل مع ارتباط المادة ( تزيدمن Km ) و تعمللكن علىيقلل تقليلمن Vmax
 
المثبطات والتي تكون بنوعين التنافسية و الغير تنافسية  ترتبط  مع الانزيم E و المركب ES و لكن ارتباطهم و قابلية ارتباطهم مختلفة حيث لا تكون (K1=K2) و على الرغم من ان هذه المثبطات تتداخل مع ارتباط المادة ( تزيد Km ) و تعمل على تقليل Vmax
 
== قياس ثوابت تفكك المثبط العكسي ==
يتميز مثبط الانزيم من خلال اثنين من ثوابت التفكك Ki,Ki` بالنسبة للانزيم و مركب الانزيم و المادة بالترتيب .  يمكن قياس ثابت مثبط الانزيم Ki` مباشرة من خلال عدة طرق , مت أكثر الطرق دقة هي طريقة قياس السعرات الحرارية متساوية الاحرارة بالمعايرة , حيث يتم معايرة مثبط الانزيم في محلول و يتم قياس الحرارة المنبعثة او الممتصة . و لكن من الصعب قياس ثابت التفكك Ki` مباشرة و ذلك لقصر عمر مركب الانزيم و المادة و لأنه يتفاعل كيميائيا ليكون النواتج . ولذلك فان Ki` من الصعب قياسه بطريقة مباشرة , لذلك يتم قياسه بمراقبة نشاط الانزيم تحت تأثير تراكيز متعددة للمادة و المثبطات و تعبئة النتائج و تطبيقها على معادلة مايكل منتن. V=(Vmax[S])/(aKm+a`[S]).
 
و خلال وجود المثبط فان فعالية الانزيم Km و Vmax تصبح (a/a`)Km و (1/a`)Vmax بالترتيب , و لكن معادلة مايكل منتن المعدلة تفترض ان ارتباط المثبط مع الانزيم قد وصل مرحلة التوازن و التي قد تكون عملية بطيئة جدا للمثبطات مع ثوابت التفكك شبه النانومولارية . في هذه الحالات يكون من العملي ان نعامل المثبطات التي ترتبط بشدة على انها مثبطات غير عكسية . تأثيرات الانواع المختلفة من المثبطات العكسية على نشاط الانزيمات يمكن ترجمته باستخدام الممثلات التصويرية لمعادلة مايكل منتن مثل لينويفر بيرك و ايدي هوفستي . على سبيل المثال في معادلة لينويفر عند تمثيل التثبيط المنافس بيانيا فأنه يقطع المحور الصادي , و ذلك يوضح ان مثل هذه المثبطات لا تؤثر في Vmax . بينما خطوط التثبيط غير التنافسي تقطع محور السينات و تظهر انها لا تؤثر في Km . و لكن من الصعب تقدير Ki and Ki` من خلال التمثيل البياني , لذلك ينصح بتقدير هذه الثوابت باستخدام طرق غير خطية .
 
==الاستخدام==
كثير من الأدوية تكون عبارة عن مثبطات إنزيمية حيث أنها تمنع نشاط إنزيم ما مما يتسبب بقتل [[عامل ممرض|عوامل ممرضة]] أو يضبط [[الاستقلاب]] مثلا. تستخدم مثبطات الإنزيمات [[مبيد حشائش|كمبيدات حشائش]] و[[مبيد آفات|مبيدات آفات]]. ليست كل الجزيئات التي ترتبط بالإنزيمات مثبطة فهناك [[منشط إنزيم|المنشطات الإنزيمية]].
الاستخدامات الأكثر شيوعا لمثبطات الإنزيم هي أدوية لعلاج الامراض. العديد من هذه المثبطات تستهدف انزيم في جسم الإنسان وتهدف إلى تصحيح حالته المرضية. ومع ذلك، ليس كل الأدوية مثبطات الإنزيم. بعضها، مثل الأدوية المضادة للصرع، التي تغير من نشاط الانزيم عن طريق التسبب في زيادة انتاجيته او تقليلها, والتي لا علاقة لها بالانواع المذكوره اعلاه. مثال على مثبط إنزيمي طبي هو (الفياجرا)، وهو علاج شائع للذكور الذين يعانون من ضعف الانتصاب. هذا الجزيء يعمل على زيادة الاشارات بالجسم و التي تعمل على استرخاء العضلات الملساء في الجسم ويزيد من تدفق الدم و توسع الشرايين الدموية ، مما يسبب الانتصاب.  بما ان الادوية تقلل من نشاط الانزيم الذي يوقف هذه الاشارات ،  فإنه يجعل هذه الإشارات تستمر لفترة أطول من الزمن. وهناك مثال آخر على التشابه الهيكلي لبعض مثبطات الإنزيمات التي يتم استهدافها نتيجةالتشابه  بالشكل و الذي يقارن ما بين الميثوتريكسيتت و حمض الفوليك. حمض الفوليك هو الركيزة من اختزال الديهيدروفوليت، وهو انزيم تشارك في صنع النيوكليوتيدات التي يتم تثبيطها بقوة من قبل الميثوتريكسيت. ميثوتريكسيت يقوم بنفس عمل عمل الانزيم ديهيدروفوليت ريدكتيز ، وبالتالي توقف إنتاج النيوكليوتيدات. هذه الكتلة من النيوكليوتيد الحيوي هو أكثر سمية لخلايا النمو السريع من الخلايا غير تقسيم، لأن الخلية سريعة النمو لديها القدرة في تكرار الاحماض النووية، وبالتالي ميثوتريكسات غالبا ما تستخدم في العلاج الكيميائي للسرطان.
 
 
تستخدم الأدوية أيضا لتثبيط الإنزيمات اللازمة للنجاة من مسببات الأمراض. على سبيل المثال، يحيط بالبكتيريا جدار خلية سميك مصنوع من البوليمر مثل الببتيدوغليكان. العديد من المضادات الحيوية مثل البنسلين والفانكومايسين تثبط الانزيمات التي تنتج ثم تربط خيوط هذا البوليمر معا. هذا يسبب لانقاص قوة جدار الخلية و تفجر البكتيريا.يتم تسهيل تصميم المضادات الحيوية عندما يكون الانزيم الضروري للنجاة من المرض غائبا أو مختلفا جدا في البشر. في المثال أعلاه، البشر لا تنتج ببتيدوغليكان، وبالتالي مثبطات هذه العملية سامة للبكتيريا. كما تنتج السمية في المضادات الحيوية عن طريق استغلال الاختلافات في بنية الريبوسومات في البكتيريا، أو كيفية صنعها للأحماض الدهنية.
و خلال وجود المثبط فان فعالية الانزيم Km و Vmax تصبح (a/a`)Km و (1/a`)Vmax بالترتيب , و لكن معادلة مايكل منتن المعدلة تفترض ان ارتباط المثبط مع الانزيم قد وصل مرحلة التوازن و التي قد تكون عملية بطيئة جدا للمثبطات مع ثوابت التفكك شبه النانومولارية . في هذه الحالات يكون من العملي ان نعامل المثبطات التي ترتبط بشدة على انها مثبطات غير عكسية . تأثيرات الانواع المختلفة من المثبطات العكسية على نشاط الانزيمات يمكن ترجمته باستخدام الممثلات التصويرية لمعادلة مايكل منتن مثل لينويفر بيرك و ايدي هوفستي . على سبيل المثال في معادلة لينويفر عند تمثيل التثبيط المنافس بيانيا فأنه يقطع المحور الصادي , و ذلك يوضح ان مثل هذه المثبطات لا تؤثر في Vmax . بينما خطوط التثبيط غير التنافسي تقطع محور السينات و تظهر انها لا تؤثر في Km . و لكن من الصعب تقدير Ki and Ki` من خلال التمثيل البياني , لذلك ينصح بتقدير هذه الثوابت باستخدام طرق غير خطية .
 
 
الاستخدامات الأكثر شيوعا لمثبطات الإنزيم هي أدوية لعلاج الامراض. العديد من هذه المثبطات تستهدف انزيم في جسم الإنسان وتهدف إلى تصحيح حالته المرضية. ومع ذلك، ليس كل الأدوية مثبطات الإنزيم. بعضها، مثل الأدوية المضادة للصرع، التي تغير من نشاط الانزيم عن طريق التسبب في زيادة انتاجيته او تقليلها, والتي لا علاقة لها بالانواع المذكوره اعلاه. مثال على مثبط إنزيمي طبي هو (الفياجرا)، وهو علاج شائع للذكور الذين يعانون من ضعف الانتصاب. هذا الجزيء يعمل على زيادة الاشارات بالجسم و التي تعمل على استرخاء العضلات الملساء في الجسم ويزيد من تدفق الدم و توسع الشرايين الدموية ، مما يسبب الانتصاب.  بما ان الادوية تقلل من نشاط الانزيم الذي يوقف هذه الاشارات ،  فإنه يجعل هذه الإشارات تستمر لفترة أطول من الزمن. وهناك مثال آخر على التشابه الهيكلي لبعض مثبطات الإنزيمات التي يتم استهدافها نتيجةالتشابه  بالشكل و الذي يقارن ما بين الميثوتريكسيتت و حمض الفوليك. حمض الفوليك هو الركيزة من اختزال الديهيدروفوليت، وهو انزيم تشارك في صنع النيوكليوتيدات التي يتم تثبيطها بقوة من قبل الميثوتريكسيت. ميثوتريكسيت يقوم بنفس عمل عمل الانزيم ديهيدروفوليت ريدكتيز ، وبالتالي توقف إنتاج النيوكليوتيدات. هذه الكتلة من النيوكليوتيد الحيوي هو أكثر سمية لخلايا النمو السريع من الخلايا غير تقسيم، لأن الخلية سريعة النمو لديها القدرة في تكرار الاحماض النووية، وبالتالي ميثوتريكسات غالبا ما تستخدم في العلاج الكيميائي للسرطان.
 
 
تستخدم الأدوية أيضا لتثبيط الإنزيمات اللازمة للنجاة من مسببات الأمراض. على سبيل المثال، يحيط بالبكتيريا جدار خلية سميك مصنوع من البوليمر مثل الببتيدوغليكان. العديد من المضادات الحيوية مثل البنسلين والفانكومايسين تثبط الانزيمات التي تنتج ثم تربط خيوط هذا البوليمر معا. هذا يسبب لانقاص قوة جدار الخلية و تفجر البكتيريا.يتم تسهيل تصميم المضادات الحيوية عندما يكون الانزيم الضروري للنجاة من المرض غائبا أو مختلفا جدا في البشر. في المثال أعلاه، البشر لا تنتج ببتيدوغليكان، وبالتالي مثبطات هذه العملية سامة للبكتيريا. كما تنتج السمية في المضادات الحيوية عن طريق استغلال الاختلافات في بنية الريبوسومات في البكتيريا، أو كيفية صنعها للأحماض الدهنية.
 
 
مثبطات الإنزيم مهمة أيضا في التحكم بالعمليات الأيضية. يتم تثبيط العديد من المسارات الأيضية في الخلية عن طريق الأيضات التي تتحكم في نشاط الإنزيم من خلال الظوابط التفارغية أو تثبيط المادة الركيزة. ومن الأمثلة الجيدة على ذلك, الظوابط التفارغية للتحلل السكري. هذا المسار يستهلك الجلوكوز وتنتج طاقة. وهناك خطوة رئيسية لتنظيم التحلل السكري هو رد الفعل المبكر في المسار الذي يحفزها فوسفهوفروكتوكيناز. عندما ترتفع مستويات الطاقة، يربط جزي الطاقة موقع ألوستيريك في PFK1 لخفض معدل تفاعل الانزيم. يتم منع انحلال السكر وينخفض إنتاج أتب. يساعد هذا التحكم ردود فعل سلبية الحفاظ على تركيز ثابت من أتب في الخلية. ومع ذلك، لا يتم تنظيم مسارات التمثيل الغذائي فقط من خلال تثبيط منذ تفعيل الإنزيم هو نفس القدر من الأهمية. فيما يتعلق PFK1، والفركتوز 2،6-بيسفوسفهات و أدب هي أمثلة على الأيض التي هي منشطات أروستريك.