Bài giảng 2

Sàng lọc và đánh giá hoạt tính dược liệu Nội dung:

MECHANISM OF ACTION

DRUG DISCOVERY BIO SCREENING

Chương I: Giới thiệu về các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học Chương II: Sinh tổng hợp các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học Chương III: Sàng lọc hoạt tính sinh học các hợp chất thiên nhiên Chương IV: Nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc-hoạt tính sinh học

Thử nghiệm tế bào • Các thử nghiệm tế bào sử dụng nguyên cả tế bào của người hoặc nguồn gốc động vật trong hơn nửa thế kỷ để sàng lọc các tác nhân gây độc tế bào từ nguồn thiên nhiên.

• Độc tính tế bào có thể được phân loại thành hoạt tính ức chế sự phát triển của tế bào (thường là thuận nghịch) và giết chết các tế bào.

• Nhiều thử nghiệm sinh học gây độc tế bào được sử dụng để tiền sàng lọc hoạt tính chống khối u.

Thử nghiệm dưới tế bào •Các thử nghiệm sinh học phân tử sử dụng các hệ dưới tế bào như protein (enzym, thụ quan) và gen.

• Đặc tính cơ bản của thử nghiệm dưới tế bào là tính đặc thù cao. Có thể phát hiện một số nhỏ các chất mới với hoạt tính đặc hiệu theo cách chọn lọc trong một thời gian tương đối ngắn sử dụng thử nghiệm ức chế enzym hoặc liên kết thụ quan hiệu năng cao.

Các thử nghiệm tế bào Các tế bào: Các tế bào là các đơn vị cấu trúc và chức năng nhỏ nhất của một cơ thể sống.

Các chức năng của một tế bào bao gồm: - phát triển tế bào, - chuyển hóa chất, - phân chia tế bào, - tổng hợp protein

Trong các chức năng này, liên kết ligand vào thụ quan và xúc tác enzym đóng các vai trò rất quan trọng.

Cấu trúc tế bào

bµo t­¬ng

nh©n tÕ bµo

mµng nh©n tÕ bµo mµng tÕ bµo

Tất cả các tế bào trong cơ thể con người chứa một tường ngăn được gọi là màng tế bào. Nó chứa phần bên trong của tế bào, bào tương hoặc tế bào chất (cytoplasm).

Bào tương chứa một dung dịch nước, chất dịch bào tương (cytosol) và nhiều hạt lơ lửng, không tan. Được hòa tan trong chất dịch bào tương là nhiều enzym và các phân tử ARN mã hóa chúng; các amino acid và nucleotid từ đó các đại phân tử được tạo thành, và hàng trăm các phân tử hữu cơ nhỏ được gọi là các chất chuyển hóa, các chất trung gian trong các con đường sinh tổng hợp và thoái biến, các coenzym, các hợp chất có khối lượng phân tử trung gian (200 đến 1.000) và là các thành phần căn bản trong nhiều phản ứng được xúc tác bằng enzym, và các ion vô cơ. Gần như tất cả các tế bào sống có nhân tế bào, trong đó genome (tập hợp gen đầy đủ, được tạo thành từ ADN) được lưu giữ và nhân bản.

Nhân chứa mã gen - ADN - và chứa các sơ đồ (blueprint) cho sự xây dựng tất cả các enzym của tế bào.

Mục tiêu các thử nghiệm tế bào

Ở mức độ phân tử có ba dạng mục tiêu phân tử chính của tế bào.

1) Các lipid 2) Các protein 3) Các acid nucleic

Lipid màng tế bào Trong màng tế bào hai lớp phospholipid được sắp xếp để các đuôi kỵ nước hướng vào nhau và tạo thành một trung tâm béo, kỵ nước trong khi các nhóm đầu có tính ion được đặt vào các bề mặt trong và ngoài của màng tế bào

Glyco-protein

Hai líp lipid

ngưỡng mỡ

Mục tiêu Màng tế bào

nhãm ®Çu ph©n cùc

Màng tế bào tác dụng như một rào cản với sự qua tự do của các ion vô cơ và phần lớn các chất phân cực Tích điện khác; các protein vận chuyển trong màng tế bào cho phép các ion và phân tử nhất định đi qua.

nhãm ®Çu ph©n cùc

c¸c ®u«i hydrophorbic c¸c ®u«i hydrophorbic

Mỗi phân tử phosphoglycerid chứa một nhóm nhỏ đầu phân cực và hai mạch kỵ nước dài.

Màng tế bào Phần ngoài của màng tế bào được tạo thành bởi phosphatidylcholin trong khi lớp trong được tạo thành từ phosphatidylethanolamin, phosphatidylserin và phosphatidylinositol.

Màng tế bào Một vài protein nằm trên bề mặt của màng. Các protein khác được gắn vào trong màng tế bào với một phần cấu trúc của nó được lộ ra khỏi một trong các bề mặt của màng tế bào. Các protein khác nằm ngang qua cả màng tế bào và có các bề mặt lộ ra cả bên trong và bên ngoài tế bào.

Mục tiêu 1: lipid • Số lượng các thuốc tương tác với các lipid thường là nhỏ và nói chung tất cả chúng tương tác trong cùng một cách – bằng cách phá vỡ cấu trúc lipid của các màng tế bào.

• Các thuốc gây mê hoạt động bằng cách tương tác với các lipid của màng tế bào để thay đổi cấu trúc và kiểm soát các tính chất của màng tế bào.

The cell membrane consists of three classes of lipids: phospholipids, glycolipids, and sterols.

The amount of each depends upon the type of cell, but in the majority of cases phospholipids are the most abundant

Mục tiêu 1: Các lipid Tác nhân kháng nấm - amphotericin B tương tác với các lipid của các màng tế bào nấm và xây lên các đường hầm qua màng tế bào. Khi ở vị trí, các chất của tế bào được tháo ra khỏi tế bào và tế bào vi khuẩn bị giết.

Amphortericin B

miÒn hydrophilic

miÒn hydrophilic

miÒn hydrophilic

miÒn hydrophorbic

Amphotericin B

• Amphotericin B là một thuốc kháng nấm. Thuốc thường được sử dụng trong tĩnh mạch cho điều trị các bệnh nhiễm khuẩn nấm hệ thống.

• Nó được chiết tách từ Streptomyces nodosus năm 1955 ở Viện Squibb Institute for Medical Research từ sự nuôi cấy của một streptomycete chưa biết được phân lập từ đất được thu thập từ vùng sông Orinoco của Venezuela.

• Có hai amphotericin, amphotericin A và amphotericin B, nhưng chỉ có amphotericin B được sử dụng lâm sàng, vì có hoạt tính đáng kể in vivo.

• Cũng như các chất kháng nấm polyen, amphotericin B liên kết với ergosterol, một thành phần của màng tế bào nấm, tạo thành một kênh qua màng tế bào dẫn đến sự chảy các ion đơn hóa trị (K+, Na+, H+ và Cl) gây chết tế bào nấm.

kªnh ion

Amphotericin B Một vài phân tử amphotericin cụm lại với nhau để cho các mạch anken hướng ra ngoài và tương tác thuận lợi với trung tâm kỵ nước của màng tế bào. Đường hầm được tạo thành từ sự cụm này thẳng hàng với các nhóm hydroxy và ưa nước, cho phép các chất phân cực của tế bào được giải phóng

mµng tÕ bµo

Mục tiêu 2: Protein - Các chất ức chế enzym

Các enzym: Các enzym là các protein xúc tác cho các phản ứng hóa học bằng cách chuyển cơ chất liên kết với chúng thành sản phẩm.

• Hầu như tất cả các qui trình chuyển hóa trong các tế bào được thực hiện bằng các xúc tác enzym ở các tốc độ cao.

•Không có các enzym các phản ứng hóa học của tế bào quá chậm và không hữu dụng, và nhiều phản ứng hoàn toàn không xảy ra.

• Các enzym đặc biệt chọn lọc với các cơ chất của chúng.

Các chất ức chế enzym Các chất ức chế enzym: Các chất ức chế enzym là các phân tử làm giảm hoặc loại bỏ hoạt tính enzym.

• Nhiều thuốc tác dụng như các chất ức chế enzym để thực hiện tác dụng dược lý.

• Các thuốc kháng sinh như sulfonamid, penicillin và cephalosporin tác dụng bằng cách ức chế các enzym.

• Các tác nhân kháng cholinesterase ức chế enzym quyết định cho sự thủy phân chất truyền dẫn thần kinh acetyl cholin.

• Các chất ức chế enzym rất hiệu quả là các thuốc chống nhiễm khuẩn. Nếu một enzym là thiết yếu với một vi sinh vật, ức chế được enzym sẽ tiêu diệt tế bào hoặc ngăn cản chúng phát triển.

Giá trị dược của các chất ức chế enzym • Các chất ức chế enzym là các thuốc chống nhiễm khuẩn hiệu quả.

- Nếu một enzym là thiết yếu với một vi sinh vật, ức chế được enzym sẽ tiêu diệt tế bào hoặc ngăn cản chúng phát triển.

- Enzym được lựa chọn là một enzym không có trong cơ thể của chúng ta. Rất may là có các sự khác biệt sinh học đáng kể giữa các tế bào vi khuẩn và con người.

- Các thuốc kháng sinh như sulfonamid, penicillin và cephalosporin tác dụng bằng cách ức chế các enzym.

• Các tác nhân kháng cholinesterase ức chế enzym quyết định cho sự thủy phân chất truyền dẫn thần kinh acetylcholin.

Các chất ức chế enzym

Các chất ức chế enzym

Các chất ức chế enzym

Vai trò xúc tác của enzym • Các enzym có cấu trúc protein phức tạp và tác dụng làm một bề mặt cho phản ứng, đưa cơ chất hoặc các cơ chất lại với nhau và giữ chúng ở vị trí tốt nhất cho phản ứng (các enzym giữ các tác nhân phản ứng ở gần nhau để tăng cơ hội phản ứng của chúng với nhau).

• Chất xúc tác: Một chất xúc tác là một tác nhân làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị thay đổi.

Vai trò xúc tác của enzym

Các dạng xúc tác enzym: • •

Các hiệu ứng các nhóm gần nhau trong không gian Sự ổn định trạng thái chuyển tiếp

Vai trò xúc tác của enzym Phản ứng xảy ra được trợ giúp bởi enzym, tạo thành sản phẩm sau đó sản phẩm được giải phóng ra. Đây là một quá trình thuận nghịch và các enzym có thể xúc tác cho cả các phản ứng thuận và nghịch.

Sản phẩm

Cơ chất

Liên kết

Phản ứng

Tách ra

Vị trí hoạt động của enzym • Các cơ chất liên kết với một vùng đặc thù của enzym được gọi là vị trí hoạt động. Vị trí hoạt động thường là một phần nhỏ của cả cấu trúc protein.

• Một vị trí hoạt động của một enzym có thể có một hình dạng 3D. Nó cần phải ở trên hoặc gần với bề mặt của enzym nếu các cơ chất cần đến được nó. Vị trí này có thể là một đường rãnh hoặc một hõm cho phép cơ chất đi vào trong enzym.

vÞ trÝ ho¹t ®éng

protein

vÞ trÝ ho¹t ®éng

Vị trí hoạt động của enzym Vì các enzym có dạng cuộn chung các gốc amino acid ở gần nhau trong vị trí hoạt động có thể ở rất xa trong cấu trúc bậc một.

enzym lactate dehydrogenase

VÞ trÝ ho¹t ®éng

Vai trò của các amino acid ở vị trí hoạt động 1) Liên kết – các gốc amino acid tham gia vào liên kết cơ chất với vị trí hoạt động.

2) Xúc tác – amino acid tham gia vào cơ chế của phản ứng.

• Sự xúc tác acid/base • Các nhóm nucleophile

E tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp

E tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp

Ea

Ea

chÊt ®Çu

chÊt ®Çu

s¶n phÈm

Kh«ng cã xóc t¸c

s¶n phÈm

Cã xóc t¸c

Liên kết của cơ chất vào enzym • Cơ chất đã được cho là phù hợp với vị trí hoạt động của enzym theo một cách tương tự giữa khóa và ổ khóa. Cả enzym và cơ chất được nhìn là các cấu trúc cứng nhắc với cơ chất (chìa khóa) và vị trí hoạt động (ổ khóa).

• Tuy nhiên, điều này không giải thích được vì sao một số enzym có thể xúc tác cho một phản ứng với nhiều cơ chất khác nhau.

Thực tế là cơ chất đi vào vị trí hoạt động và làm cho nó thay đổi hình dạng - một dạng của qui trình đúc khuôn.

Liên kết của cơ chất vào enzym

cơ chất (chìa khóa) và vị trí hoạt động (ổ khóa)

qui trình đúc khuôn

Cấu trúc của protein Cấu trúc bậc 1 của protein Trình tự các amino acid tạo thành protein liên kết với nhau qua các liên kết peptid.

liªn kÕt peptid

C¸c gèc amino acid

Các amino acid thiết yếu (không phân cực)

alanin

valin

phenylalanin

triptophan

leucin

prolin

isoleucin

methionin

Các amino acid thiết yếu (phân cực)

glycin

asparagin

serin

glutamin

threonin

tyrosin

cystein

Các amino acid thiết yếu (ion hóa)

lysin

histidin

arginin

aspartic acid

glutamic acid

Tương tác liên kết của enzym vào cơ chất Cấu trúc 3D bậc 3 của protein Có nhiều nhóm chức được gắn dọc theo chiều dài mạch protein.

Các nhóm này hút và đẩy lẫn nhau. Do đó protein sẽ xoắn và quay để giảm các tương tác không thuận lợi và tăng các tương tác thuận lớn cho đến khi nhận được một cấu dạng thuận lợi. c¸c t­¬ng t¸c ®Èy c¸c t­¬ng t¸c hót

liªn kÕt hydro

t­¬ng t¸c ion t­¬ng t¸c Van der Waals

Tương tác liên kết của enzym vào cơ chất Cấu trúc 3D bậc 3 của protein

Các tương tác trong cấu trúc 3D của protein Liên kết cộng hóa trị Khi hai nhóm cystein ở gần nhau, một liên kết disulfid cộng hóa trị có thể được tạo thành kết quả của sự oxi hóa. Một cầu liên kết cộng hóa trị (lực liên kết 250 kJ/mol) được tạo thành giữa hai phần của mạch protein.

liên kêt disulfid 2 HO2CCHCH2SH NH2

Cystein

[O] [H]

HO2CCHCH2S

SCH2CHCO2H

NH2

NH2

Cystin

Các tương tác trong cấu trúc 3D của protein Liên kết ion Các liên kết ion là liên kết giữa các nhóm có điện tích trái dấu (lực liên kết 20 kJ/mol).

acid aspartic

lysin

Các tương tác trong cấu trúc 3D của protein Liên kết Van der Waals Các liên kết van der Waals được tạo thành từ các tương tác giữa các phân tử kỵ nước như phenylalanin hoặc giữa hai nhóm béo như valin.

phenylalanin phenylalanin

Các tương tác trong cấu trúc 3D của protein Liên kết hydro Các liên kết hydro được tạo thành giữa các nguyên tử âm điện như oxi và hydro được liên kết với các nguyên tử âm điện 7-40 kJ/mol).

serin serin

Liên kết cơ chất vào enzym Qui trình đúc khuôn Một cơ chất như acid pyvuric có thể tương tác với vị trí hoạt động của nó qua một liên kết hydro, một liên kết ion và một tương tác van der Waals. Tuy nhiên, nó không phù hợp lý tưởng và ba tương tác liên kết của nó có thể hơi dài hơn. Để làm tối đa lực của các liên kết này, enzym sẽ thay đổi hình dạng để cho các gốc amino acid tham gia vào liên kết gần với cơ chất hơn.

acid pyvuric

Liên kết cơ chất vào enzym

Liên kết cơ chất vào enzym Một khi liên kết được vào một vị trí hoạt động, cơ chất được giữ sẵn sàng cho phản ứng xảy ra. Liên kết giữ cơ chất sao cho nó không thể tránh được sự tấn công và cũng liên kết này làm yếu đi các liên kết để cho phản ứng dễ xảy ra hơn (làm giảm năng lượng hoạt hóa).

Xúc tác acid/base

• Thông thường sự xúc tác acid/base được tạo thành bởi amino acid histidin. Histidin là một base yếu và có thể dễ dàng cân bằng giữa dạng proton hóa và dạng base tự do của nó.

• Amino acid histidin có thể nhận và cho các proton trong cơ chế phản ứng. Điều này quan trọng vì các vị trí hoạt động thường là kỵ nước (hydrophorbic) và do đó sẽ có một nồng độ thấp nước và thậm chí nồng độ proton thấp hơn.

Các nhóm nucleophile • Các amino acid serin và cystein là các chất phổ biến ở các vị trí hoạt động của các enzym. Các amino acid này có các gốc nucleophile (tương ứng là OH và SH) và các gốc này có khả năng tham gia vào cơ chế phản ứng dưới dạng các nucleophile.

cơ chế thủy phân chymotrypsin các liên kết peptid

Thông thường, một nhóm alcohol như trên serin không phải là nucleophile mạnh. Tuy nhiên, thường có các gốc histidin ở gần để xúc tác cho phản ứng.

Các nhóm nucleophile Vai trò của các nucleophile này là phản ứng với các cơ chất và tạo thành các chất trung gian không được tạo thành trong phản ứng không được xúc tác. Các chất trung gian này thường cho một con đường phản ứng khác có thể tránh được trạng thái chuyển tiếp năng lượng cao và do đó làm tăng tốc độ của phản ứng.

Nước sẽ cần ngay để thủy phân nhóm acyl liên kết với gốc serin. Tuy nhiên, bước này dễ hơn nhiều sự thủy phân của một liên kết peptid vì các ester phản ứng hơn các amid.

Phân loại các chất ức chế enzym • Các tương tác liên kết giữa cơ chất và enzym rất quan trọng. Nếu không có các tương tác giữ cơ chất vào vị trí hoạt động, sau đó cơ chất sẽ trôi vào trong và trôi ra ngoài trước khi có cơ hội phản ứng.

• Dựa trên các tương tác của các chất ức chế với enzym chúng có thể được chia thành 3 loại sau: 1) các chất ức chế enzym cạnh tranh thuận nghịch 2) các chất ức chế enzym không cạnh tranh không thuận nghịch 3) các chất ức chế enzym allosteric không cạnh tranh, thuận nghịch •Các enzym thay đổi cơ chất thành sản phẩm bằng cách xúc tác cho phản ứng. Các thử nghiệm enzym được thực hiện để đo sự ảnh hưởng của dịch chiết hoặc hợp chất lên hoạt tính enzym.

Các tương tác cơ chất vào enzym • Các tương tác kiểm soát cấu trúc bậc ba của các enzym – ion, hydro và van der Waals cũng là các tương tác liên kết cơ chất với vị trí hoạt động của các enzym.

• Trong khi liên kết ion đóng một vai trò tương đối nhỏ trong cấu trúc bậc ba của protein khi được so với liên kết hydro hoặc tương tác van der Waals, nó có thể đóng một vai trò quyết định khi liên kết một cơ chất vào một vị trí hoạt động.

Dự đoán tương tác cơ chất vào enzym Vì chúng ta biết có ba loại tương tác trong liên kết cơ chất, có thể nhìn vào cấu trúc của một cơ chất và dự đoán tương tác có thể trên vị trí hoạt động.

acid pyvuric

acid lactic

Lactate dehydrogenase (LDH) xúc tác cho sự khử acid pyvuric thành acid lactic.

Cấu trúc của acid pyvuric cho giả thiết ba tương tác có khả năng có thể liên kết với vị trí hoạt động – một tương tác ion bao gồm nhóm cacboxylat được ion hóa, một liên kết hydro bao gồm oxy keton, và một tương tác van der Waals của nhóm methyl.

Các tương tác cơ chất vào enzym Các tương tác giữa acid pyvuric và lactate dehydrogenase

liªn kÕt hydro van der Waals ion

c¸c t­¬ng t¸c cã thÓ

Loại 1: Các chất ức chế enzym cạnh tranh (thuận nghịch) Càng có nhiều các tương tác liên kết hơn, cơ chất sẽ được gắn với enzym hơn và có cơ hội phản ứng hơn. Tuy nhiên, nếu cơ chất liên kết mạnh vào vị trí hoạt động đến mức nó không thể giải phóng ra được enzym không thể tiếp nhận bất kỳ cơ chất nào nữa.

Tính chất liên kết • Chất ức chế cạnh tranh: thuốc cạnh tranh vị trí hoạt động của enzym với cơ chất thiên nhiên.

• Các tương tác giữa cơ chất và enzym cần phải chính xác để cho nó đủ mạnh để giữ cơ chất vào vị trí hoạt động cho phép phản ứng xảy ra nhưng đủ yếu để cho sản phẩm phản ứng tách ra.

• Sự cân bằng liên kết có thể được sử dụng để ức chế một enzym hoặc tắt nó đi. Một phân tử có thể được thiết kế tương tự như cơ chất thiên nhiên và có thể vừa vào vị trí phản ứng, nhưng liên kết mạnh hơn. Nó có thể không tham gia bất kỳ phản ứng nào khi ở trên vị trí hoạt động nhưng khi còn ở đó nó ngăn cản tất cả tiếp cận của cơ chất thiên nhiên và phản ứng enzym ngừng lại.

Các chất ức chế enzym cạnh tranh Cơ chất Thuốc

Không phản ứng

Chất ức chế enzym càng ở lâu trên vị trí hoạt động, sự ức chế càng lớn. Do đó, nếu như chúng ta có ý tưởng về việc nhóm liên kết nào có trên vị trí hoạt động và chúng ở đâu, một loạt phân tử có thể được thiết kế với các lực ức chế khác nhau.

Loại bỏ chất ức chế enzym cạnh tranh • Các chất ức chế cạnh tranh thuận nghịch có thể được thay thế bằng sự tăng mức cơ chất thiên nhiên.

Sự gây độc ngẫu nhiên bởi chất chống đóng băng ethylen glycol: ethylen glycol bị oxi hóa trong một dãy các phản ứng enzym thành acid oxalic. Acid oxalic là nguyên nhân gây độc tính và nếu ngăn được sự tổng hợp nó bệnh nhân có thể phục hồi.

Sự ức chế enzym cạnh tranh Bước đầu tiên trong qui trình enzym này là sự oxi hóa của ethylen glycol bằng enzym alcohol dehydrogenase. Ethylen glycol tác dụng như cơ chất, nhưng có thể coi nó như một chất ức chế cạnh tranh vì nó cạnh tranh enzym với cơ chất thiên nhiên.

Sự ức chế enzym cạnh tranh thuận nghịch Nếu các lượng cơ chất thiên nhiên tăng, nó sẽ cạnh tranh với ethylene glycol và ngăn cản nó phản ứng. Acid oxalic độc sẽ không được tạo thành và ethylene glycol không phản ứng sẽ ngay lập tức được đẩy ra khỏi cơ thể.

Loại 2: Các chất ức chế enzym không cạnh tranh không thuận nghịch) • Để ngừng hoạt động một enzym hoàn toàn có thể thiết kế một thuốc liên kết không thuận nghịch vào vị trí hoạt động và ngăn chặn nó vĩnh viễn. Dạng ức chế này là không cạnh tranh vì lượng tăng cơ chất thiên nhiên không thể thay thế chất ức chế.

• Các chất ức chế không thuận nghịch hiệu quả nhất là các chất có thể phản ứng với một amino acid ở vị trí hoạt động để tạo thành một liên kết cộng hóa trị.

• Các amino acid như serin hoặc cystein có gốc nucleophile (tương ứng là OH và SH) là các chất ức chế phổ biến của các vị trí hoạt động của enzym vì chúng thường được đưa vào trong cơ chế của phản ứng enzym.

Cơ chế tác dụng của aspirin

Thiết kế thuốc ức chế enzym không cạnh tranh • Bằng cách thiết kế một thuốc có tính electrophile vừa với vị trí hoạt động, có thể alkyl hóa các nhóm cụ thể và do đó đóng vị trí hoạt động lại.

• Các khí tác động lên thần kinh là các chất ức chế không thuận nghịch của các enzym động vật và do đó rất độc. Penicillin rất độc với vi khuẩn cũng theo cách ức chế không cạnh tranh không thuận nghịch.

Loại 3: Các chất ức chế enzym allosteric không cạnh tranh, thuận nghịch • Các chất ức chế liên kết vào vị trí hoạt động và ngăn cản sự liên kết của các cơ chất thiên nhiên: các chất ức chế này có cùng một kiểu cấu trúc với các cơ chất thiên nhiên và các chất ức chế thuận nghịch cũng có thể bị thay thế bằng các lượng tăng cơ chất thiên nhiên.

• Tuy nhiên, có nhiều chất ức chế enzym thuận nghịch không có cấu trúc tương tự như cơ chất thiên nhiên.

Hơn nữa, lượng tăng các cơ chất thiên nhiên không có tác dụng lên sự ức chế. Các chất ức chế như vậy là các chất ức chế không cạnh tranh, nhưng không giống các chất ức chế không cạnh tranh được nêu ở trên, sự ức chế là thuận nghịch.

Các chất ức chế enzym không cạnh tranh, thuận nghịch • Các chất ức chế allosteric không cạnh tranh, thuận nghịch liên kết vào một vùng khác của enzym và do đó không cạnh tranh vị trí hoạt động với cơ chất. Tuy nhiên, vì sự liên kết xảy ra, một qui trình đúc khuôn xảy ra làm cho enzym thay đổi hình dạng.

• Nếu sự thay đổi hình dạng che mất vị trí hoạt động, sau đó cơ chất không thể phản ứng tiếp.

Cơ chế kiểm soát tổng hợp xúc tác bằng enzym • Vì sao ở đây phải có vị trí liên kết khác? Câu trả lời là các vị trí liên kết khác quan trọng trong kiểm soát các enzym. Một con đường sinh tổng hợp một sản phẩm cụ thể bao gồm một dãy các enzym, tất cả hoạt động hiệu quả để chuyển các nguyên liệu thô thành sản phẩm cuối cùng.

• Ngay lập tức, tế bào sẽ có đủ các nguyên liệu cần thiết và sẽ muốn chấm dứt sự sản xuất. Do đó, có một số kiểu kiểm soát hoạt động của enzym. Nó có thể làm được điều này bằng cách ức chế enzym đầu tiên trong con đường sinh tổng hợp.

• Do đó, khi ở đó có các lượng thấp sản phẩm cuối trong tế bào, enzym đầu tiên trong con đường sinh tổng hợp không bị ức chế và hoạt động bình thường. Khi các mức sản phẩm cuối tăng lên, nhiều enzym hơn bị phong tỏa và tốc độ tổng hợp giảm dần dần.

Các chất ức chế enzym allosteric

Cơ chế hồi âm Cơ chế kiểm soát enzym phổ biến nhất là sự kiểm soát hồi âm, sản phẩm cuối kiểm soát sự tổng hợp của chính nó.

Thêm nhiều cơ chất hơn không làm thay đổi tình hình, nhưng điều đó không có nghĩa là sự ức chế là không thuận nghịch. Vì chất ức chế sử dụng các liên kết không hóa trị để liên kết vào vị trí khác, nó sẽ ngay lập tức tách khỏi enzym ở thời điểm thuận lợi.

Các chất ức chế enzym không cạnh tranh, thuận nghịch Cơ chế kiểm soát hồi âm điều chỉnh bước đầu tiên của con đường sinh tổng hợp hoặc các enzym ở các điểm phân nhánh của con đường.

Sử dụng hiệu quả các tiền chất và năng lượng: Một con đường sinh tổng hợp một sản phẩm cụ thể bao gồm một dãy các enzym, tất cả hoạt động hiệu quả để chuyển các nguyên liệu thô thành sản phẩm cuối cùng. Ngay lập tức, tế bào sẽ có đủ các nguyên liệu cần thiết và sẽ muốn chấm dứt sự sản xuất.