Რეგულირების ფერმენტების აქტივობის და მათი გზები

როგორც ერთეული მცხოვრები საკითხია, რომელიც მოქმედებს, როგორც კომპლექტი ღია ბიოლოგიური სისტემები, საკანში მუდმივად ურთიერთობს გარემოს ნივთიერება და ენერგია. შესანარჩუნებლად ჰომეოსტაზის რომ ეს არის ჯგუფი სპეციალური ნივთიერებების ცილის ბუნება - ფერმენტები. სტრუქტურა და ფუნქცია საქმიანობის რეგულირება ფერმენტების სწავლობდა სპეციალური ფილიალი ბიოქიმია, ენზიმოლოგიის საკითხებზე ეწოდება. ამ სტატიაში გამოყენებით კონკრეტული მაგალითები, ჩვენ განვიხილავთ სხვადასხვა მექანიზმები და მეთოდები მარეგულირებელი ფერმენტების აქტივობის თანდაყოლილი უმაღლესი ძუძუმწოვრების და ადამიანები.

აუცილებელი პირობები ოპტიმალური ფერმენტის აქტივობა

ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები, რომ შერჩევით იმოქმედებს ორივე ასიმილაციის რეაქცია და გახლეჩის გამოფენებში მისი კატალიზური თვისებები საკნებში გარკვეულ პირობებში. მაგალითად, მნიშვნელოვანია, რათა გაირკვეს, თუ რა ნაწილი საკანში ხდება ქიმიური პროცესი, რომელიც მოიცავს ფერმენტები. იმის გამო, compartmentation (სამმართველოს ციტოპლაზმის საიტები) ანტაგონისტური რეაქცია მოხდეს მისი სხვადასხვა ნაწილები და organelles.

ამდენად, ცილის სინთეზს განხორციელებული ribosomes და მათი გახლეჩის - in hyaloplasm. Cellular საქმიანობის რეგულირების ფერმენტები, რომლებიც მკვეთრად გაიზრდება ბიოქიმიური რეაქციების პირიქით, არა მხოლოდ უზრუნველყოფს ოპტიმალური დანახარჯი ცვლის, არამედ ხელს უშლის ენერგიის უსარგებლო მეტაბოლიზმის.

multienzyme კომპლექსი

სტრუქტურული და ფუნქციური ორგანიზაციის ფერმენტების, ფერმენტული ფორმები ერთეული უჯრედები. ყველაზე ქიმიური რეაქცია, რომ მოხდეს ეს ურთიერთდაკავშირებულია. იმ შემთხვევაში, თუ მრავალსაფეხურიანი ქიმიური პროცესის პროდუქტი პირველი რეაქცია არის reactant შემდგომი, ამ შემთხვევაში, სივრცითი მოწყობის ფერმენტების საკანში გამოიხატება განსაკუთრებით მკაცრად.

უნდა გვახსოვდეს, რომ ფერმენტების ბუნებით მარტივი ან რთული ცილები. და მათი მგრძნობიარობა ფიჭური substrates, უპირველეს ყოვლისა, ცვლილება საკუთარი სივრცის კონფიგურაცია უმაღლესი და მეოთხეული სტრუქტურა პეპტიდი. ფერმენტების და რეაგირება ცვლილებები არა მხოლოდ ფიჭური პარამეტრების როგორიცაა ქიმიური შემადგენლობა hyaloplasm კონცენტრაცია reactants და რეაქცია პროდუქტები, ტემპერატურა, არამედ ცვლილებები მეზობელ საკნებში და ექსტრაცელულარულ სითხეში.

რატომ საკანში იყოფა კუპე

გონივრული და ლოგიკური ველური მოწყობილობა უბრალოდ საოცარი. ეს სრულად ვრცელდება ცხოვრების მანიფესტაციების დამახასიათებელი საკანში. იყიდება მეცნიერი ქიმიკოსი სრულიად ნათელია, რომ მრავალმხრივი ფერმენტული ქიმიური რეაქციების, მაგალითად სინთეზის glycolysis და გლუკოზის ვერ გააგრძელოს იმავე მილის. როგორ, მაშინ, საპირისპირო ხდება რეაქცია hyaloplasm ერთ საკანში, რომელიც სუბსტრატს მათი ქცევა? გამოდის, რომ ფიჭური შინაარსი - ეს cytosol, - სადაც ანტაგონისტური ქიმიური პროცესები ხორციელდება სივრცობრივ გამოყოფილი და იზოლირებული ფორმები loci - კუპე. იმის გამო, რომ მეტაბოლური რეაქციები უმაღლესი ძუძუმწოვრების და ადამიანები, რომლებიც რეგულირდება განსაკუთრებით ზუსტად და მეტაბოლური პროდუქტების გადაკეთდა სახით, ადვილად აღწევს მეშვეობით კედლები საკანში საიტები. შემდეგი, ისინი აღადგინოს ორიგინალური სტრუქტურა. გარდა ამისა, cytosol, ფერმენტების შეიცავს organelles: ribosomes, მიტოქონდრიები, ბირთვის, lysosomes.

როლი ფერმენტების ენერგეტიკული ცვლის

განვიხილოთ ჟანგვითი დეკარბოქსილირების of pyruvate. რეგულირების კატალიზური ფერმენტების აქტივობის ის უკვე კარგად შესწავლილი ენზიმოლოგიის საკითხებზე. ეს ბიოქიმიური პროცესი ხდება მიტოქონდრიები - dvumembrannyh organelles ეუკარიოტული უჯრედები - და შუალედური პროცესს შორის anoxic გაყოფა გლუკოზა და კრებსის ციკლი. პირუვატი dehydrogenase კომპლექსი - PDH - შეიცავს სამ ფერმენტის. უმაღლესი ძუძუმწოვრების და ადამიანები შეამცირებს ხდება იზრდება კონცენტრაცია აცეტილ-CoA და Nath, ანუ იმ შემთხვევაში, ალტერნატიული საგანმანათლებლო შესაძლებლობები მოლეკულების აცეტილ-CoA. თუ საკანში სჭირდება მეტი ნაწილი ენერგეტიკისა და მოითხოვს ახალი მიმღები მოლეკულების გაძლიერება რეაქცია tricarboxylic მჟავა ციკლი, ფერმენტების გააქტიურდა.

რა არის allosteric დათრგუნვა

საქმიანობის რეგულირებას ფერმენტების შეიძლება განხორციელდეს სპეციალური ნივთიერებები - კატალიზური ინჰიბიტორები. ისინი შეიძლება covalently დაკავშირებულია კონკრეტულ loci ფერმენტის, გვერდის ავლით მისი აქტიური საიტზე. ეს იწვევს სივრცის დეფორმაცია კატალიზატორი სტრუქტურა და ავტომატურად იწვევს შემცირება მისი ფერმენტული თვისებები. სხვა სიტყვებით, არ allosteric რეგულირების აქტივობის. ჩვენ ასევე, რომ ამ ფორმით კატალიზური მოქმედების დამახასიათებელი oligomeric ფერმენტები, ანუ ისინი, ვისაც მოლეკულები შედგება ორი ან მეტი პოლიმერული ცილის ქვედანაყოფების. PDH კომპლექსი განხილული წინა სათაური მხოლოდ სამ oligomeric ფერმენტის: pyruvate dehydrogenase, რომელიც dehydrogenase და degidrolipoil gidrolipoil transatsetilazu.

მარეგულირებელი ფერმენტების

კვლევის ენზიმოლოგიის საკითხებზე დადგენილი ფაქტია, რომ განაკვეთი ქიმიური რეაქცია დამოკიდებულია როგორც კონცენტრაცია და საქმიანობის კატალიზატორი. ყველაზე ხშირად, ძირითადი მეტაბოლიზმის შეიცავს ფერმენტების, რომელიც არეგულირებს რეაქცია განაკვეთი ყველა თავის საიტებზე.

ისინი მოუწოდა მარეგულირებელი და, როგორც წესი, გავლენას ახდენს თავდაპირველი რეაქცია კომპლექსი, და შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს ყველაზე ნელი ქიმიური პროცესების შეუქცევადი რეაქცია, ან შეუერთდება reactants ფილიალის ქულა მეტაბოლური გზის.

როგორ არის პეპტიდური ურთიერთქმედების

ერთ-ერთი მეთოდი, რომელიც რეგულირების აქტივობის ხდება საკანში ცილის ცილის ურთიერთქმედება. რა არის ეს? მარეგულირებელი ცილების გაერთიანდა ფერმენტის მოლეკულა, რომლის დროსაც მათი გააქტიურება. მაგალითად, adenylate cyclase ფერმენტის მდებარეობს შიდა ზედაპირზე საკანში გარსის და შეიძლება ურთიერთქმედება ასეთი სტრუქტურები როგორც ჰორმონის რეცეპტორის და პეპტიდური განწყობილი შორის და ფერმენტის. მას შემდეგ, რაც შედეგად ნაერთის ჰორმონის რეცეპტორის იცვლის ცილის შუალედური სივრცის დადასტურება, ამ მეთოდით გაღრმავების კატალიზური თვისებების adenylate cyclase ბიოქიმია ეწოდება "გააქტიურების გამო მიერთების მარეგულირებელი ცილები."

Protomers და მათი როლი ბიოქიმია

ეს ჯგუფი ნივთიერებების, წინააღმდეგ შემთხვევაში, მოუწოდა ცილის kinases, დააჩქაროს გადაცემის anion PO ₄ ^3- gidroksogrupp ამინომჟავის, რომლებიც პეპტიდური macromolecule. რეგულირება ფერმენტების აქტივობის protomers ჩაითვლება ჩვენს მიერ, როგორც, მაგალითად ცილის კინაზას ა მოლეკულა - tetramer შედგება ორი კატალიზური და ორი მარეგულირებელი ქვედანაყოფები და პეპტიდური არ ფუნქციონირებს როგორც კატალიზატორი, რადგან მარეგულირებელი რეგიონში protomer ერთვის ოთხი ცამფ მოლეკულა. ეს იწვევს ტრანსფორმაციის სივრცული სტრუქტურა ნორმატიული ცილა, რომელიც იწვევს გათავისუფლება ორ კატალიზური გააქტიურებული ცილის ნაწილაკების, ანუ დისოციაციის protomers. თუ ცალკე მარეგულირებელი ქვედანაყოფების ცამფ მოლეკულა, ცილის კინაზას უმოქმედო კომპლექსი ისევ აღდგება tetramer, როგორც ხდება ასოციაციის კატალიზური და მარეგულირებელი პეპტიდი ნაწილაკები. ამდენად, გზა რეგულირების აქტივობის ზემოთ განხილული უზრუნველყოს მათი შექცევადი ხასიათისაა.

ქიმიური რეგულირების აქტივობის

ბიოქიმიისა და შესწავლილი ამ რეგულაციის მექანიზმები ფერმენტის აქტივობის phosphorylation, dephosphorylation. მექანიზმი რეგულირების აქტივობის ამ შემთხვევაში აქვს შემდეგი ფორმა: ამინო მჟავა ნარჩენები ფერმენტის შემცველი OH ^{- შეცვალოს} მათი ქიმიური მოდიფიკაციის გამო ზემოქმედების fosfoproteinfosfataz. ამ შემთხვევაში, კორექტირება ემორჩილებიან აქტიური საიტი ფერმენტის, სადაც ფერმენტების რატომღაც ეს არის გააქტიურების მათ და სხვები - დამთრგუნველი. fosfoproteinfosfataz კატალიზური თვისებები თავს რეგულირდება ჰორმონების მხრივ. მაგალითად, ცხოველთა სახამებელი - glycogen - და ცხიმის შორის კვება ჩაიშალა კუჭ-ნაწლავის, ან უფრო სწორად, თორმეტგოჯა გავლენის ქვეშ გლუკაგონის - პანკრეასის ფერმენტების.

ეს პროცესი მიმდინარეობს phosphorylation ტროფიკის კუჭ ფერმენტები. აქტიური პერიოდი მონელების როდესაც საკვები შემოდის კუჭის თორმეტგოჯა ნაწლავში, გლუკაგონის სინთეზის გაუმჯობესებულია. ინსულინის - ერთი პანკრეასის ფერმენტების მიერ წარმოებული alpha უჯრედების კუნძულების ლანგერჰანს, - ურთიერთქმედებს რეცეპტორების, მათ შორის ფოსფორილირებაზე იგივე მექანიზმი მომნელებელი ფერმენტები.

ნაწილობრივი პროტეოლიზს

როგორც ხედავთ, დონეზე რეგულირება აქტივობის საკანში მერყეობდა. იყიდება ფერმენტები, რომლებიც გარეთ cytosol ან ორგანელებში (სისხლის პლაზმაში ან კუჭ-ნაწლავის), მეთოდი გააქტიურების პროცესი ჰიდროლიზის პეპტიდური ბმების CO-NH. ეს არის საჭირო, რადგან ასეთი ფერმენტები სინთეზირდება არააქტიური ფორმით. მოლეკულა ერთგულები ფერმენტის პეპტიდი ნაწილი და დარჩენილი ექვემდებარება მოდიფიკაციას სტრუქტურა აქტიური საიტზე. ეს იწვევს ის ფაქტი, რომ ფერმენტის "მოიცავს მუშა მდგომარეობაში", რომ არის, შეუძლია გავლენა მოახდინოს ქიმიური პროცესი. მაგალითად, უმოქმედო ფერმენტის პანკრეასის trypsinogen არ cleaves ცილები კვების შესვლის თორმეტგოჯა ნაწლავში. ეს ხდება ქვეშ ქმედება enteropeptidase პროტეოლიზს. მას შემდეგ, რაც ფერმენტის გააქტიურებულია და ახლა მოუწოდა trypsin. ნაწილობრივი პროტეოლიზს - პროცესი შექცევადია. ეს ხდება იმ შემთხვევებში, როგორიცაა გააქტიურების ფერმენტები, რომ ნგრევა პოლიპეპტიდებს სისხლის შედედების.

როლი კონცენტრაცია დაწყებული მასალების უჯრედის მეტაბოლიზმს

საქმიანობის რეგულირებას ფერმენტის სუბსტრატის არსებობა გახსნილია ნაწილობრივ საკონტაქტო subtitle "multienzyme რთული." კურსი კატალიზური რეაქციების მიმდინარეობს რამდენიმე ეტაპად, დიდად არის დამოკიდებული რაოდენობის მოლეკულების დაწყებული მასალა არის hyaloplasm უჯრედებში ან ორგანელებში. ეს არის იმის გამო, რომ სიჩქარე მეტაბოლური გზის პირდაპირპროპორციულია კონცენტრაცია ამოსავალი მასალა. უფრო დიდი reactant მოლეკულები მდებარეობს cytosol, უმაღლესი სიჩქარე ყველა მომდევნო ქიმიური რეაქცია.

allosteric რეგულირება

ფერმენტები, რომელთა საქმიანობა აკონტროლებს არა მხოლოდ კონცენტრაცია დაწყებული მასალები, რეაგენტების, არამედ effector ნივთიერებების, ახასიათებს ე.წ. allosteric რეგულირება. ყველაზე ამ ფერმენტების წარმოდგენილი შუალედური პროდუქტების მეტაბოლიზმის საკანში. იმის გამო, რომ effectors და განხორციელებული რეგულირების აქტივობის. ბიოქიმიური აჩვენა, რომ ამ ნაერთების, მოუწოდა allosteric ფერმენტების ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ ცვლის უჯრედების, მათ აქვთ ძალიან მაღალი მგრძნობელობა ცვლილებები მისი ჰომეოსტაზის. იმ შემთხვევაში, თუ ფერმენტის ინჰიბირებას ქიმიური რეაქცია, ანუ ამცირებს მისი სიჩქარე - ეს ეწოდება უარყოფითი effector (ინჰიბიტორი). საპირისპირო შემთხვევაში, როდესაც არსებობს ზრდა რეაქცია განაკვეთი, საქმე activator - დადებითი effector. უმეტეს შემთხვევაში, დაწყებული მასალები, მაგ მორეაგირე ნივთიერებების შესვლის ქიმიური ურთიერთქმედების ითამაშოს როლი აქტივატორების. რა თქმა უნდა, პროდუქცია ჩამოყალიბდა multistage რეაქცია მოიქცევა, როგორც ინჰიბიტორები. ამ ტიპის რეგულირების აგებული ურთიერთობა კონცენტრაცია reactants და პროდუქტები, სახელწოდებით heterotrophic.