La regulació de l'activitat dels enzims i les seves formes

Com una unitat de la matèria viva, que funciona com un conjunt de sistemes biològics obertes, la cèl·lula està en constant comunicació amb la substància ambient extern i energia. Per mantenir la homeòstasi en què hi ha un grup de substàncies especials de naturalesa proteica - enzims. Estructura, funció i regulació de l'activitat dels enzims estudiades bioquímica branca especial, enzimologia trucada. En aquest article, l'ús d'exemples concrets, considerarem diversos mecanismes i mètodes per regular l'activitat d'enzims inherents en mamífers superiors i éssers humans.

Les condicions necessàries per a l'activitat enzimàtica òptima

Els agents biològicament actius que afecten selectivament tant la reacció de l'assimilació i l'escissió exhibeixen les seves propietats catalítiques en les cèl·lules sota certes condicions. Per exemple, és important saber en quina part de la cèl·lula té lloc un procés químic, que consisteix en enzims. compartimentació causa (la divisió del citoplasma als llocs) reaccions antagòniques es produeixen en les seves diverses parts i orgànuls.

Per tant, la síntesi de proteïnes es porta a terme en els ribosomes i la seva escissió - en hyaloplasm. regulació de l'activitat cel·lular dels enzims que catalitzen reaccions bioquímiques oposat, no només proporciona la velocitat de flux òptima del metabolisme, però també prevé la formació de les vies metabòliques d'energia inútil.

complex multienzimàtic

organització estructural i funcional dels enzims, les cèl·lules unitat forma enzimàtiques. La majoria de les reaccions químiques que tenen lloc en ell estan relacionats entre si. Si en un producte de procés químic de diverses etapes de la primera reacció és un reactiu per a més, en aquest cas, la disposició espacial dels enzims en la cèl·lula s'expressa particularment fort.

S'ha de recordar que els enzims són per simple naturalesa o proteïnes complexes. I la seva sensibilitat als substrats cel·lulars, degut principalment a un canvi en la seva pròpia configuració espacial de l'estructura terciària o quaternària del pèptid. Enzims i reaccionen als canvis no només en els paràmetres cel·lulars, com ara composició química hyaloplasm, concentració de reactius i productes de reacció, la temperatura, sinó també als canvis en les cèl·lules veïnes o en el fluid extracel·lular.

Per què la cèl·lula dividida en compartiments

dispositiu de la fauna raonable i lògic simplement increïble. Això s'aplica plenament a les manifestacions de la vida característics de la cèl·lula. Per químic del científic bastant clar que les reaccions químiques enzimàtiques multidireccionals, per exemple la síntesi de la glucòlisi i la glucosa no pot procedir en el mateix tub. Com, llavors, el contrari es produeix en el hyaloplasm reacció d'una sola cèl·lula, que és el substrat per la seva conducta? Resulta que el contingut mòbil - el citosol, - en què els processos químics antagonistes es duen a terme espacialment separades i formes aïllades loci - compartiments. A causa de les seves reaccions metabòliques dels mamífers superiors i els éssers humans estan regulats especialment amb precisió, i productes metabòlics es transformen en la forma, fàcilment penetra a través de les parets dels llocs cel·lulars. A continuació, restauren la seva estructura original. A més del citosol, els enzims contingudes en orgànuls: ribosomes, mitocondris, nucli, lisosomes.

El paper dels enzims en el metabolisme energètic

Penseu en la descarboxilació oxidativa del piruvat. Regulació de l'activitat catalítica dels enzims que ha estat ben estudiat enzimologia. Aquest procés bioquímic té lloc als mitocondris - orgànuls dvumembrannyh de les cèl·lules eucariotes - i un procés intermedi entre la glucosa divisió anòxic i el cicle de Krebs. Piruvat deshidrogenasa complex - PDH - conté tres enzim. En superiors mamífers i éssers humans redueixen la seva passi amb una concentració creixent de l'acetil-CoA i NATH, és a dir, en el cas de les oportunitats educatives molècules alternatives d'acetil-CoA. Si la cèl·lula necessita més porcions d'energia i requereix noves molècules acceptores per reaccions d'amplificació tricarboxílics cicle de l'àcid, els enzims s'activen.

Quina és la inhibició al·lostèrica

Regulació de l'activitat dels enzims es pot dur a terme amb substàncies especials - inhibidors catalítics. Poden estar units covalentment a l'enzim loci específics, sense passar pel seu lloc actiu. Això condueix a una deformació espacial de l'estructura del catalitzador i automàticament implica una reducció de les seves propietats enzimàtiques. En altres paraules, no hi ha regulació al·lostèrica de l'activitat enzimàtica. També afegim que aquesta forma d'acció catalítica enzims oligomèriques inherents, és a dir, aquells les molècules consisteixen en dues o més subunitats de proteïna polimèrics. PDH-complex discutit en el títol anterior és només conté tres enzim oligomérica: piruvat deshidrogenasa, un deshidrogenasa i degidrolipoil gidrolipoil transatsetilazu.

enzims reguladors

Recerca in Enzymology va establir fet que la taxa de reaccions químiques depèn tant de la concentració i activitat del catalitzador. Molt sovint, les principals vies metabòliques contenen enzims que regulen la velocitat de reacció en tots els seus llocs.

Es diuen regulador i afecten generalment la reacció inicial del complex, i poden participar en la majoria dels processos químics lents en una reacció irreversible, o unir-se als reactius en els punts de ramificació en una via metabòlica.

Com és la interacció pèptid

Un mètode pel qual la regulació de l'activitat de l'enzim es produeix en una cèl·lula és una interacció proteïna-proteïna. Què és? Les proteïnes reguladores es fusionen a la molècula d'enzim, per tant la seva activació. Per exemple, l'enzim adenilat ciclasa situada a la superfície interna de la membrana cel·lular i pot interactuar amb estructures tals com a receptor de l'hormona i el pèptid disposat entre ell i l'enzim. Ja que el receptor de l'hormona compost resultant canvia la seva confirmació espacial intermèdia proteïna, aquest mètode de la millora de les propietats catalítiques de la adenilat ciclasa en la bioquímica es diu "proteïnes reguladores d'activació causa de l'adhesió."

Protómeros i el seu paper en la bioquímica

Aquest grup de substàncies, anomenat d'una altra manera les proteïnes quinases, accelerar la transferència de l'anió PO ₄ ^3- àcid gidroksogrupp amino pertanyent a una macromolècula pèptid. La regulació de l'activitat d'enzims protómeros serà considerat per nosaltres com un exemple de la proteïna quinasa A. Es molècula - tetràmer està compost de dos catalític i dues subunitats reguladores i pèptid no funciona com a catalitzador, sempre que la regió reguladora per protómero unit una molècula de quatre cAMP. Això fa que la transformació de l'estructura espacial de les proteïnes reguladores, que condueix a l'alliberament de dues partícules de proteïna activades catalítics, és a dir protómeros de dissociació. Si separada de les subunitats reguladores de molècula cAMP, la proteïna quinasa complex inactiu de nou restaurat a un tetràmer, com passa catalítica Associació i partícules de pèptids reguladors. Per tant, la forma en la regulació de l'activitat de l'enzim va discutir anteriorment proporcionen la seva naturalesa reversible.

regulació química de l'activitat enzimàtica

Bioquímica i va estudiar aquests mecanismes de regulació de l'activitat enzimàtica, la fosforilació, la desfosforilació. El mecanisme de regulació de l'activitat de l'enzim en aquest cas té la forma següent: els residus d'aminoàcids de l'enzim que conté OH ^-, canviar la seva modificació química a causa de l'exposició a fosfoproteinfosfataz. En aquest cas, la correcció susceptibles del lloc actiu de l'enzim, en què els enzims per alguna raó se'ls està activant i per als altres - inhibidor. fosfoproteinfosfataz propietats catalítiques si mateixos estan regulats per hormones en torn. Per exemple, midó d'animals - glucogen - i el greix entre els àpats es descompon en el tracte gastrointestinal, o més precisament, en el duodè sota la influència de glucagó - enzim de pàncrees.

Aquest procés es veu reforçada per la fosforilació d'enzims gastrointestinals tròfics. En el període actiu de la digestió quan el menjar entra des de l'estómac fins al duodè, la síntesi de glucagó és més gran. La insulina - un enzim pancreàtica produïda per les cèl·lules alfa dels illots de Langerhans, - interacciona amb el receptor, incloent la fosforilació del mateix mecanisme d'enzims digestius.

proteòlisi parcial

Com es pot veure, els nivells de regulació de l'activitat enzimàtica en la cèl·lula van variar. Per a les enzims que estan fora del citosol o orgànuls (en el plasma sanguini o en el tracte gastrointestinal), el mètode d'activació és el procés d'hidròlisi d'enllaços peptídics CO-NH. Es requereix, ja que aquestes enzims es sintetitzen en una forma inactiva. Molècula és escindit per la porció peptídica de l'enzim i la resta està subjecta a modificació de l'estructura del lloc actiu. Això condueix al fet que l'enzim "inclou una condició de treball", és a dir, és capaç d'influir en el curs del procés químic. Per exemple, el pàncrees enzim inactiu no tripsinogen s'escindeix proteïnes dels aliments que entra al duodè. Es porta a terme sota l'acció de la proteòlisi enteropeptidasa. Després que l'enzim s'activa i ara es diu tripsina. proteòlisi parcial - el procés és reversible. Es produeix en casos com ara l'activació d'enzims que descomponen els polipèptids en la coagulació sanguínia.

Paper de concentració dels materials de partida en el metabolisme de la cèl·lula

Regulació de l'activitat de la disponibilitat de substrat enzim vist parcialment en contacte subtítol "complex multienzimàtic." La velocitat de les reaccions catalítiques que tenen lloc en diverses etapes, depèn del nombre de molècules del material de partida d'alta és en cèl·lules Hialoplasma o orgànuls. Això és a causa del fet que la velocitat de la via metabòlica és directament proporcional a la concentració del material de partida. Les molècules de reactiu més grans ubicades al citosol, major serà la velocitat de totes les reaccions químiques posteriors.

regulació alostérica

Els enzims l'activitat està controlada no només per la concentració dels materials de partida, reactius, sinó també les substàncies efectores, caracteritzat per la denominada regulació al·lostèrica. La majoria d'aquests enzims es presenten amb els productes intermedis del metabolisme en la cèl·lula. A causa dels efectors i aplicat la regulació de l'activitat de l'enzim. Bioquímica va demostrar que aquests compostos, anomenats enzims al·lostèrics són molt importants per al metabolisme de les cèl·lules, ja que tenen una molt alta sensibilitat a canvis en el seu homeòstasi. Si l'enzim inhibeix la reacció química, és a dir, que redueix la seva velocitat - que es diu un efector negatiu (inhibidor). En el cas contrari, quan hi ha un augment en la velocitat de reacció, es tracta de la activador - un efector positiu. En la majoria dels casos, els materials de partida, és a dir, les substàncies reaccionants que entren en les interaccions químiques juguen un paper activadors. Per descomptat, els productes formats per reaccions de diverses etapes es comporten com a inhibidors. Aquest tipus de regulació construït sobre la relació de concentració dels reactius i productes, crida heteròtrofa.