А. Назовите способ регуляции активности каждого из перечисленных ферментов.

                                              цАМФ                                                  

1. Протеинкиназа (неакт.)                     протеинкиназа (акт.).

2. Гликогенсинтетаза (неакт.)         Н₃РО₄ + гликогенсинтетаза (акт.).

                                              

                                                  адреналин

3. Аденилатциклаза (неакт.)                     аденилатциклаза (акт.).

                 

4. Пепсиноген                   пепсин + пептид.

5. Фосфорилаза (неакт.) + АТФ              фосфорилаза (акт.) + АДФ.

 

 Б. Кратко охарактеризуйте способ регуляции каждого фермента.

В. Опишите другие варианты активации ферментов.

 

А.

1. Регуляция путем ассоциации и диссоциации субъединиц

2. Регуляция путем фосфорилирования или дефосфорилирования

3. Аллостерическая регуляция

4. Частичный протеолиз

5. Регуляция путем фосфорилирования или дефосфорилирования

Б. 1. Неактивная протеинкиназа А (цАМФ – зависимая) состоит из 4 протомеров 2 типов: двух каталитических (С₂) и двух регуляторных (R₂). Такой тетрамер не обладает каталитической активностью. Регуляторные субъединицы имеют участки связывания для циклического 3,5 – АМФ (цАМФ), по 2 на каждую субъединицу.  В ходе активации энзима происходит присоединение 4 молекул цАМФ к 2 регуляторным субъединицам, что приводит к изменению конформации регуляторных протомеров и к диссоциация тетрамерного комплекса R₂C_2, при этом отсоединяются регуляторные (R₂) субъединицы и возрастает активность каталитических (С₂) субъединиц. Такой механизм регуляции обратим. Отсоединение молекул цАМФ от регуляторных единиц приведет к ассоциации регуляторных и каталитических субъединиц протеинкиназы А с образованием активного комплекса.

    2 и 5. В результате фосфорилирования (присоединение остатка фосфорной кислоты) или дефосфорилирования (отщепление остатка фосфорной кислоты) происходит изменение заряда, конформации фермента и его активного центра. Модификации подвергаются ОН – группы фермента. Фосфорилирование осуществляется протеинкиназами, а дефосфорилирование – фосфопротеинкиназами. Присоединение остатка фосфорной кислоты приводит к изменению конформации активного центра и его каталитической активности. При этом результат может быть двояким: одни ферменты при фосфорилировании активируются, другие становятся менееактивными. Изменение активности фермента вызванное фосфорилированием обратимо.Активность протеинкназ и фосфопротеинфосфатаз регулируется гормонами, что позволяет быстро изменять активность ключевых ферментов метаболических путей в зависимости от условий внешней среды.

    3. Механизм аллостерической регуляции. Аллостерические ферменты имеют аллостерический центр, пространственно удаленный от каталетического активного центра. Эффекторы присоединяются к ферменту нековалентно в аллостерических (регуляторных) центрах. Аллостерические центры также, как и каталитические, могут проявлять различную специфичность по отношению к лигандам: она может быть абсолютной и групповой. Некоторые ферменты имеют несколько аллостерических центров, одни из которых специфичны к активаторам, другие к ингибиторам. Протомер, на котором находится аллостерический центр, - регуляторный протомер, в отличие от каталитического протомера, содержащего активный центр, в котором проходит химическая реакция. Аллостерические ферменты обадают свойством кооперативности: взаимодействия аллостерического эфектора с аллостерическим центром вызывает последовательное кооперативное изменение конформаии всех субъединиц, приводящее к изменению конформации активного центра и изменению сродства фермента к субстрату, что снижает или увеличивает каталитическую активность фермента. Регуляция аллостерических ферментов обратима.

4. Активация фермента происходит путем отщепления от него части пептидной цепи.  Некоторые ферменты, функционирующие вне клеток, синтезируются в виде неактивных предшественников и активируются только в результате гидролиза одной или нескольких определенных пептидных связей, что приводит к отщепению части белковой молекулы предшественника. В результате в оставшейся части белковой молекулы происходит конформационная перестройка и формируется активный центр фермента. Частичный протеолиз – пример регуляции, когда активность фермента изменяется необратимо. Такие ферменты функционируют как правило в течении коротког времени, определяемого жизньюбелковой молекулы. Частичный протеолиз лежит в основе активации протеолитических ферментов, белков свертывающей системы крови и фибринолиза, белков системы комплеента, а также пептидных гормонов.

В. Гормональная регуляция. Под влиянием гормонов может изменяться интенсивность синтеза ферментов в клетках, также может происходить активация или ингибирование ферментов путем их ковалентной модификации.

Регуляция белок-белковыми взаимодействиями. Термин белок-белковое взаимодействие обозначает ситуацию, когда в качестве регулятора выступают не метаболиты биохимических процессов, а специфичные белки. Влияние каких-либо факторов на эти белки изменяет их активность, и они, в свою очередь, воздействуют на нужный фермент.

29

Установлено, что аспирин (жаропонижающее средство, снимает слабые боли, уменьшает воспалительные процессы) является ингибитором одного из ферментов, участвующих в синтезе простагландинов.