Регуляция действия ферментов, типы, физиол. Значение.

В катализируемой ферментом обратимой химической реакции концентрация компонентов реакции и направление будут регулироваться влиянием закона действия масс. Оно может быть показано в обратимой реакции трансаминирования, катализируемой ферментом аланинаминотрансферазой.

Изменение количества фермента. На бактериях хорошо изучен феномен индуцированного синтеза ферментов при выращивании их на среде, где единственным источником углерода и энергии служит тот или иной углевод, например глюкоза. Замена в среде глюкозы на лактозу приводит к индуцированному синтезу фермента галактозидазы, расщепляющей лактозу на глюкозу и галактозу.

Количество фермента в клетке зависит от наличия продукта реакции, катализируемой данным ферментом, причем продукт реакции вызывает торможение синтеза фермента в результате репрессии (В животных тканях быстрый синтез ферментов наблюдается реже.

Проферменты. Протеолитические ферменты пищеварительного тракта, а также поджелудочной железы синтезируются в неактивной форме – в виде проферментов (зимогенов). Регуляция в этих случаях сводится к превращению проферментов в активные ферменты под влиянием протеиназ. Так, трипсин в поджелудочной железе синтезируется в форме неактивного трипсиногена. Поступив в кишечник, он превращается в активный трипсин под действием других протеиназ. Превращение происходит в результате специфического ограниченного протеолиза в присутствии соляной кислоты. Эти превращения зимогенов в активные ферменты связаны с конформационными изменениями молекулы фермента и формированием активного центра или его раскрытием.

Химическая модификация фермента. Некоторые белки при формировании третичной структуры подвергаются постсинтетической химической модификации. Активность ряда ключевых ферментов контролируется путем фосфорилирования и дефосфорилирования, осуществляемого специфическими ферментами. Обычно различают обратимую ковалентную и нековалентную химические модификации ферментов, осуществляемые через ОН-группы серина, реже – тирозина или за счет взаимодействий с молекулой фермента.

27. Аллостерическая регуляция.

Аллостерическая регуляция - один из типов регуляции активности фермента. Этот тип регуляции представляет собой эффект, наблюдаемый в тех случаях, когда небольшие молекулы (эффекторы), связываясь с ферментом не в области активного центра, изменяют скорость реакции. Подобная регуляция может быть гомотропной, когда молекула субстрата, взаимодействуя с ферментом, изменяет его сродство к молекулам того же субстрата, и гетеротропной, когда сродство к субстрату изменяется при взаимодействии фермента с молекулой, не похожей на молекулы субстрата. Гомотропные и гетеротропные эффекторы могут быть активаторами или ингибиторами.

Аллостерический активатор, действующий на фермент, описываемый симметричной моделью, будет связываться предпочтительно с R -конформером, стабилизируя это состояние. В результате активатор будет увеличивать начальную концентрацию R -конформеров по сравнению с концентрацией T -конформеров и, следовательно, увеличивать сродство фермента к своему субстрату (положительная кооперативность).

Аллостерический ингибитор, наоборот, предпочтительно связывает и стабилизирует фермент, находящийся в T -состоянии, вызывая таким образом уменьшение сродства фермента к своему субстрату (отрицательная кооперативность).

В целом роль аллостерических эффекторов заключается в том, чтобы либо расширить (в случае ингибитора), либо сузить (в случае активатора) диапазон концентраций субстрата, в котором фермент способен увеличивать скорость реакции.

28. Четвертичная стр-ра аллостерических ферментов.

АЛЛОСТЕРИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ, контроль за скоростью протекания отдельных метаболич.процессов в организме за счёт изменения активности регуляторных (аллостерических) ферментов. Аллостерич. ферменты обладают четвертичной структурой (состоят из неск. полипептидных пеней) и помимо активного центра имеют обособленные «аллостерические» центры (1-2) на поверхности своих молекул. К этим центрам присоединяются специфич. регуляторы, т. е. эффекторы, изменяющие активность фермента.и всего метаболич. процесса в целом. В качестве эффекторов частовыступают нуклеотиды, аминокислоты и др. Алостеричекая регуляция осуществляется в осн. по принципу обратной связи, когда конечный продукт биосинтетич. цепи подавляет действие фермента, катализирующегоначальную стадию

всего процесса (т. н. ретроингибированне). В катаболич. путях, обеспечивающих клетку энергией, активность первого фермента контролируется соединениями, которые показывают уровень эпергетич. состояния клетки в каждый данный момент, напр. фосфатами и адениловыми нуклеотидами.