Ključna razlika med nekompetitivno in alosterično inhibicijo je v tem, da se pri nekompetitivni inhibiciji največja hitrost katalizirane reakcije (Vmax) zmanjša in koncentracija substrata (Km) ostane nespremenjena, medtem ko pri alosterični inhibiciji ostane Vmax nespremenjena in km se poveča.
Encimi so bistveni za večino reakcij, ki potekajo v organizmih. Običajno encim katalizira reakcijo tako, da zmanjša aktivacijsko energijo, potrebno za reakcijo. Vendar je treba encime skrbno regulirati, da se nadzorujejo ravni končnih produktov, ki se dvignejo na neželene ravni. Uravnava se z inhibicijo encimov. Zaviralec encima je molekula, ki moti normalno reakcijsko pot med encimom in substratom.
Aktivno mesto je območje encima, kjer se substrati vežejo in so podvrženi kemični reakciji. Alosterično mesto omogoča molekulam, da aktivirajo ali zavirajo encimsko aktivnost. Encimska kinetika igra pomembno vlogo med inhibicijo encimov. Največja hitrost reakcije, značilna za določen encim pri določeni koncentraciji, je znana kot največja hitrost ali Vmax. Koncentracija substrata, ki daje hitrost, ki je polovica Vmax, je Km.
Kaj je nekonkurenčna inhibicija?
Nekompetitivna inhibicija je vrsta encimske inhibicije, kjer inhibitor zmanjša aktivnost encima in se enako dobro veže na encim, ne glede na to, ali je vezan na substrat ali ne. Z drugimi besedami, pri nekonkurenčni inhibiciji se zaviralec in substrat v danem trenutku vežeta na encim. Ko se substrat in inhibitor vežeta na encim, tvori kompleks encim-substrat-inhibitor. Ko je ta kompleks enkrat oblikovan, ne more proizvesti nobenega izdelka. Pretvori se lahko le nazaj v kompleks encim-substrat ali kompleks encim-inhibitor.
Slika 01: Nekonkurenčna inhibicija
Pri nekompetitivni inhibiciji ima inhibitor enako afiniteto za encim in kompleks encim-substrat. Najpogostejši mehanizem nekompetitivnega inhibitorja je reverzibilna vezava inhibitorja na alosterično mesto. Toda inhibitor ima tudi sposobnost, da se veže neposredno na aktivno mesto. Primer nekompetitivnega inhibitorja je pretvorba piruvat kinaze v piruvat. Pretvorbo fosfoenolpiruvata v piruvat katalizira piruvat kinaza. Aminokislina, imenovana alanin, ki se sintetizira iz piruvata, med glikolizo zavira encim piruvat kinazo. Alanin deluje kot nekompetitivni inhibitor.
Kaj je alosterična inhibicija?
Alosterična inhibicija je vrsta encimske inhibicije, kjer zaviralec upočasni aktivnost encima tako, da deaktivira encim in se veže na encim na alosteričnem mestu. Tukaj inhibitor ne tekmuje neposredno s substratom na aktivnem mestu. Vendar pa posredno spremeni sestavo encima. Ko se oblika spremeni, encim postane neaktiven. Tako se ne more več vezati na pripadajočo podlago. To pa upočasni nastajanje končnih izdelkov.
Slika 02: Alosterična inhibicija
Alosterična inhibicija preprečuje nastajanje nepotrebnih produktov, kar zmanjšuje izgubo energije. Primer alosterične inhibicije je pretvorba ADP v ATP v glikolizi. Tukaj, ko je v sistemu presežek ATP, ATP služi kot alosterični inhibitor. Veže se na fosfofruktokinazo, ki je eden od encimov, ki sodelujejo pri glikolizi. To upočasni pretvorbo ADP. Posledično ATP preprečuje nepotrebno proizvodnjo samega sebe. Zato presežna proizvodnja ATP ni potrebna, če so na voljo ustrezne količine.
Kakšne so podobnosti med nekonkurenčno in alosterično inhibicijo?
- Obe vrsti encimskih inhibicij upočasnita aktivnost encimov.
- Inhibitorji pri obeh zaviranjih encimov ne tekmujejo s substratom na aktivnem mestu.
- Inhibitorji posredno spremenijo sestavo encima.
- Oba zaviralca spremenita obliko encima.
Kakšna je razlika med nekonkurenčno in alosterično inhibicijo?
Pri nekompetitivni inhibiciji se Vmax reakcije zmanjša, vrednost Km pa ostane nespremenjena. Nasprotno pa pri alosterični inhibiciji Vmax ostane nespremenjen, vrednost Km pa se poveča. Torej, to je ključna razlika med nekonkurenčno in alosterično inhibicijo. Alosterična inhibicija se bolj osredotoča na uporabo kemikalij, ki spremenijo encimsko aktivnost z vezavo na alosteričnem mestu, medtem ko nekonkurenčni zaviralci vedno ustavijo delujoči encim z neposredno vezavo na alternativnem mestu.
Naslednja infografika prikazuje razlike med nekonkurenčno in alosterično inhibicijo za vzporedno primerjavo.
Povzetek – Nekonkurenčna in alosterična inhibicija
Nekompetitivna inhibicija je encimska inhibicija, kjer inhibitor zmanjša aktivnost encima in se enako dobro veže na encim ne glede na to, ali je vezan na substrat ali ne. Alosterična inhibicija je vrsta encimske inhibicije, kjer zaviralec upočasni aktivnost encima tako, da deaktivira encim in se veže na encim na alosteričnem mestu. Ključna razlika med nekompetitivno in alosterično inhibicijo je, da se največja hitrost katalizirane reakcije (Vmax) zmanjša in koncentracija substrata (Km) ostane nespremenjena pri nekompetitivni inhibiciji, medtem ko Vmax ostane nespremenjena, Km pa se poveča pri alosterični zaviranje.
