Cosa blocca l'attività enzimatica legandosi al sito attivo di un enzima?

Gli enzimi sono macchine tridimensionali che hanno un sito attivo, che riconosce substrati specificamente sagomati. Se una sostanza chimica inibisce l'enzima legandosi al sito attivo, questo è un segno evidente che la sostanza chimica è nella categoria degli inibitori competitivi, al contrario degli inibitori non competitivi. Tuttavia, ci sono sottigliezze all'interno della categoria degli inibitori competitivi, poiché alcuni possono essere inibitori reversibili, mentre altri sono inibitori irreversibili. Infine, una terza classe di inibitori misti aggiunge una svolta alla categorizzazione degli inibitori competitivi.

Una sostanza chimica che blocca l'attività enzimatica legandosi al sito attivo è chiamata inibitore competitivo. Questi tipi di sostanze chimiche hanno forme simili con il substrato dell'enzima. Questa somiglianza consente alla sostanza chimica di competere con il substrato per chi riesce a legarsi al sito attivo sull'enzima. L'attaccamento dell'inibitore competitivo o del substrato all'enzima è un processo aut-aut: solo uno di essi può adattarsi in un dato momento.

Alcuni inibitori competitivi sono chiamati inibitori reversibili, nel senso che legano il sito attivo ma possono cadere con relativa facilità. Nel caso di inibitori competitivi reversibili, aumentando la concentrazione di substrato nel la miscela di reazione può impedire all'inibitore - sì, inibendo l'inibitore - di legarsi all'enzima per molto tempo. L'affinità, o attrazione, dell'inibitore e dell'enzima non cambia, ma le loro interazioni diventano meno frequenti. Più substrato significa che in un dato momento, più molecole di enzima saranno attaccate al substrato che all'inibitore. Si dice che il substrato superi l'inibitore.

Gli inibitori competitivi possono anche essere inibitori irreversibili, nel senso che formano un legame covalente con il sito attivo o formano un'interazione così stretta che l'inibitore raramente cade. Un legame covalente si ha quando due atomi condividono gli elettroni per formare un legame fisico. L'antibiotico penicillina è un esempio di inibitore competitivo irreversibile. I batteri hanno bisogno di un enzima chiamato transpeptidasi glicopeptidico per collegare in modo incrociato le fibre nella parete cellulare. La penicillina si lega al sito attivo di questo enzima tramite un legame covalente e impedisce al substrato di legarsi.

Gli inibitori che legano il sito attivo dell'enzima sono chiamati inibitori competitivi e quelli che legano altri siti sono chiamati inibitori non competitivi. Tuttavia, esiste un'altra classe di inibitori, chiamati inibitori misti, che possono legare sia il sito attivo prima che il substrato arrivi lì o il complesso enzima-substrato dopo che il substrato ha allegato. Gli inibitori misti possono legare l'enzima prima che il substrato si leghi, o possono legarsi dopo che il substrato si è legato. Entrambi i casi risultano in un enzima inattivo. Pertanto, gli inibitori misti sono efficaci contro gli enzimi a qualsiasi concentrazione di substrato.