Білок - інгібування ферментів Британіка
Деякі молекули, дуже схожі на субстрат для ферменту, можуть бути пов'язані з активним центром, але не можуть реагувати. Такі молекули покривають активний центр і тим самим перешкоджають прив'язуванню фактичного субстрату до місця. Це пригнічення дії ферменту має конкурентний характер, оскільки молекула інгібітора фактично конкурує з субстратом для активного центру. Наприклад, інгібітор сульфаніламід досить схожий на субстрат (р-амінобензойна кислота) ферменту, який бере участь у метаболізмі фолієвої кислоти, і він зв'язується з ферментом, але не може реагувати. Він покриває активний центр і запобігає зв’язуванню р-амінобензойної кислоти. Цей фермент важливий для деяких хвороботворних бактерій, але не є важливим для людини; Тому велика кількість сульфаніламіду вбиває мікроорганізм, але не шкодить людині. Такі інгібітори, як сульфаніламід, називаються антиметаболітами. Сульфаніламід та подібні сполуки, які вбивають збудника, не завдаючи шкоди своєму господареві, широко застосовуються в хіміотерапії.
Деякі інгібітори запобігають або блокують ферментативну дію, реагуючи з групами в активному центрі. Наприклад, нервово-газовий діізопропілфторфосфат реагує із серином в активному центрі ацетилхолінестерази, утворюючи ковалентний зв’язок. Молекула нервового газу, що бере участь у формуванні зв’язку, перешкоджає активному центру зв’язувати субстрат, ацетилхолін, тим самим блокуючи каталіз та нервову дію. Йодооцтова кислота так само блокує ключовий фермент у дії м’язів, утворюючи об’ємну групу на амінокислоті цистеїн, яка знаходиться в активному центрі ферменту. Цей процес називається незворотним гальмуванням.
Деякі інгібітори модифікують амінокислоти, крім активних, що призводять до втрати ферментативної активності. Інгібітор викликає зміни форми активного центру. Однак деякі амінокислоти, крім активних, можуть бути модифіковані, не впливаючи на структуру активного центру; у цих випадках ферментативна дія не позначається.
Такі хімічні речовини змінюють паралельні природні мутації. Спадкові захворювання часто виникають внаслідок зміни амінокислоти в активному центрі ферменту, що робить фермент дефектним. У деяких випадках зміна амінокислоти змінює форму активного центру настільки, що він більше не може реагувати; такі захворювання, як правило, смертельні. Однак в інших утворюється частково неповноцінний фермент, і людина може бути дуже хвора, але здатна жити.
Вплив температури
Ферменти функціонують найбільш ефективно у фізіологічному діапазоні температур. Оскільки ферменти є молекулами білка, вони можуть руйнуватися при високих температурах. Прикладом такого руйнування, що називається денатурацією білка, є згортання молока при його кип’ятінні. Підвищення температури має два впливи на фермент: по-перше, швидкість реакції дещо зростає, оскільки швидкість хімічних реакцій має тенденцію до збільшення з підвищенням температури; і, по-друге, фермент денатурований. Підвищення температури, таким чином, збільшує швидкість метаболізму лише в обмежених межах. Якщо температура стає занадто високою, денатурація ферментів руйнує життя. Низькі температури також змінюють форму ферментів. При ферментах, чутливих до холоду, зміна спричиняє втрату активності. Тому надмірна кількість холоду та тепла шкодить ферментам.
Ступінь кислотності або основного розчину, який виражається як рН, також впливає на ферменти. Коли кислотність розчину змінюється - тобто рН змінюється - настає точка оптимальної кислотності, при якій фермент діє найбільш ефективно. Хоча цей оптимум рН змінюється залежно від температури і на нього впливають інші складові розчину, що містить фермент, він є характерною властивістю ферментів. Оскільки ферменти чутливі до змін кислотності, більшість живих систем сильно забуферовані; тобто вони мають механізми, які дозволяють підтримувати постійну кислотність. Цей рівень кислотності, або рН, становить близько 7 у більшості організмів. Деякі бактерії функціонують в помірно кислих або основних умовах; а травний фермент пепсин діє в кислому середовищі шлунка.
Гнучкість ферменту та алостеричний контроль
Теорія наведеної придатності
Гіпотеза замка ключа (див. Вище Природа реакцій, що каталізуються ферментами) не повністю враховує ферментативну дію; тобто певні властивості ферментів неможливо пояснити простим взаємозв’язком між ферментом та субстратом, запропонованим гіпотезою блокування ключа. Теорія, що називається теорією індукованого прилягання, зберігає ідею замка ключа на припасування підкладки до активної ділянки, але крім того постулює, що підкладка повинна робити більше, ніж просто вписуватися у вже сформовану форму активної ділянки. Швидше, згідно з теорією, зв’язування субстрату з ферментом повинно спричинити зміну форми ферменту, що призводить до належного вирівнювання каталітичних груп на його поверхні. Ця концепція була порівняна з припасом руки в рукавичці, рука (субстрат) викликає зміну форми рукавички (ферменту). Хоча деякі ферменти, здається, функціонують згідно з давньою гіпотезою замка ключа, найбільш очевидно, вони функціонують згідно з теорією індукованої придатності.