Биология Лекции ИД Равновесие
|
|
|
|
Вопрос 84. Регуляция активности ферментов
1. Виды внутриклеточной регуляции метаболизма Многообразные пути и реакции обмена веществ должны быть координированы между собой. Это упорядоченное протекание метаболических процессов достигается путем регуляции.
Сюда относится и приспособление метаболизма к условиям внешней среды, особенно поразительное у гетеротрофных микроорганизмов, у которых обмен веществ зависит от типа имеющихся питательных веществ. Ферменты как катализаторы обменных реакцийиграют в этом регулировании ключевую роль.
Существуют следующие виды внутриклеточной регуляции:
2. Ферменты, лимитирующие скорость. Конкурирующие ферменты Ферменты, лимитирующие скорость, - это такие ферменты, которые действуют на самом первом этапе того или иного пути и поэтому ограничивают скорость всего процесса. Например, скорость гликолиза лимитирует фосфофруктокиназа - фермент, превращающий фруктозо-6-фосфат (путем его фосфолирирования) во фруктозо-1,6-бифосфат.
В местах разветвления метаболических путей ферменты, с которых начинаются различные пути от одного субстрата, конкурируют между собой. Например, от пирувата мультиферментный комплекс пируватдегидрогеназы ведет через ацетил-СоА к циклу лимонной кислоты, а другие ферменты - к биосинтезу аминокислот аланина, валина и лейцина. Замедление одного пути, обусловленное регуляцией, приводит к ускорению другого пути, так что основное направление метаболизма изменяется.
Особенно важные ферменты контролируются обычно несколькими различными механизмами; так обстоит дело, например, с комплексом пируватдегидрогеназы и фосфофруктокиназой. Регуляция обмена веществ направлена на его рационализацию, она создает селективные преимущества в эволюции.
3. Пропротеины Пропротеины представляют собой неактивные белки, из которых в результате ферментативного отщепления части молекулы образуется функционирующий белок, например гормон инсулин из проинсулина.
Если речь идет о ферменте, то белок-предшественник называют проферментом (энзимогеном). Например, профермент трипсиноген из поджелудочной железы превращается в тонкой кишке в активный пищеварительный фермент, расщепляющий белки - трипсин: фермент энтерокиназа отщепляет 6 аминокислотных остатков от конца цепи. В результате этого новая концевая группа изолейцин-валин становится частью каталитического центра и делает белок функционально активным. Таким образом, при процессинге белка-предшественника фермент активируется с помощью второго фермента, играющего роль регулятора.
У различных ферментов активность изменяется при ковалентном обратимом присоединении фосфата. Такое фосфорилирование осуществляют протеинкиназы с помощью АТР (белок + АТР (r) фосфорилированный белок + АДР), а дефосфорилирование - фосфатазы (фосфорилированный белок (r) белок + фосфат).
Примеры таких ферментов: