Η ρύθμιση της δραστηριότητας των ενζύμων και τους τρόπους

Ως μονάδα της ζώσας ύλης, η οποία λειτουργεί ως ένα σύνολο ανοικτών βιολογικών συστημάτων, το κύτταρο συνεχώς επικοινωνεί με το εξωτερικό περιβάλλον ουσία και ενέργεια. Για να διατηρηθεί η ομοιόσταση σε αυτό υπάρχει μια ομάδα ειδικών ουσιών των πρωτεϊνών της φύσης - τα ένζυμα. Δομή, λειτουργία και ρύθμιση της δραστηριότητας των ενζύμων που μελετήθηκαν ειδικά βιοχημεία υποκατάστημα, ενζυμολογία ονομάζεται. Σε αυτό το άρθρο, χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα παραδείγματα, θα εξετάσουμε διάφορους μηχανισμούς και μεθόδους ρύθμισης της δραστικότητας των ενζύμων είναι συνυφασμένες με ανώτερα θηλαστικά και ανθρώπους.

Οι συνθήκες που είναι απαραίτητες για τη βέλτιστη ενζυμική δραστηριότητα

Βιολογικώς δραστικοί παράγοντες που επηρεάζουν επιλεκτικά τόσο την αντίδραση αφομοίωση και διάσπασης παρουσιάζουν καταλυτικές ιδιότητες της στα κύτταρα υπό ορισμένες συνθήκες. Για παράδειγμα, είναι σημαντικό να μάθουμε σε ποιο μέρος του κυττάρου λαμβάνει χώρα μια χημική διαδικασία, η οποία περιλαμβάνει ένζυμα. Λόγω διαμερισματοποίηση (η διαίρεση του κυτταροπλάσματος στις θέσεις) ανταγωνιστική αντιδράσεις συμβαίνουν σε διάφορα μέρη και οργανίδια της.

Έτσι, η πρωτεϊνική σύνθεση διεξάγεται στα ριβοσώματα και η διάσπαση τους - σε hyaloplasm. Κυτταρική ρύθμιση δραστηριότητα των ενζύμων που καταλύουν τις βιοχημικές αντιδράσεις απέναντι, όχι μόνο παρέχει το βέλτιστο ρυθμό ροής του μεταβολισμού, αλλά και εμποδίζει το σχηματισμό της ενέργειας άχρηστο μεταβολικών οδών.

συγκρότημα πολυενζυμικού

Δομική και λειτουργική οργάνωση των ενζύμων, ενζυματική μορφές κύτταρα μονάδας. Οι περισσότερες από τις χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα σε αυτό είναι αλληλένδετα. Εάν σε μια πολυσταδιακή προϊόν χημική διαδικασία της πρώτης αντίδρασης είναι ένα αντιδρόν για περαιτέρω, σε αυτή την περίπτωση, η χωρική διάταξη των ενζύμων στο κύτταρο εκφράζεται ιδιαίτερα έντονα.

Πρέπει να υπενθυμίσουμε ότι τα ένζυμα είναι από τη φύση τους απλά ή σύνθετα πρωτεΐνες. Και την ευαισθησία τους σε κυτταρικά υποστρώματα οφείλεται κυρίως σε μια αλλαγή στη δική χωρική διαμόρφωση των τριτοταγή ή τεταρτοταγή δομή του πεπτιδίου. Ένζυμα και να αντιδρούν σε αλλαγές όχι μόνο στην κυτταρική παραμέτρους όπως hyaloplasm χημική σύνθεση, συγκέντρωση αντιδρώντων και των προϊόντων της αντίδρασης, τη θερμοκρασία, αλλά επίσης και σε αλλαγές στα γειτονικά κύτταρα ή στο εξωκυττάριο υγρό.

Γιατί κύτταρο διαιρείται σε διαμερίσματα

Λογικές και λογική συσκευή άγρια ζώα απλά εκπληκτικό. Αυτό ισχύει πλήρως για τις εκδηλώσεις της ζωής χαρακτηριστικό του κυττάρου. Για επιστήμονας χημικός αρκετά σαφές ότι multidirectional ενζυματικές χημικές αντιδράσεις, για παράδειγμα η σύνθεση της γλυκόλυσης και της γλυκόζης δεν μπορεί να προχωρήσει στον ίδιο σωλήνα. Πώς, τότε, το αντίθετο συμβαίνει στην hyaloplasm αντίδραση ένα μόνο κύτταρο, το οποίο είναι το υπόστρωμα για τη συμπεριφορά τους; Αποδεικνύεται ότι οι κυτταρικά περιεχόμενα - η κυτοσόλη, - όπου οι ανταγωνιστικές χημικές διεργασίες που πραγματοποιούνται χωρικά διαχωρισμένων και απομονωμένων μορφών loci - διαμερισμάτων. οφείλονται σε μεταβολικές αντιδράσεις τους ανώτερα θηλαστικά και ανθρώπους ρυθμίζονται ειδικά με ακρίβεια, και τα μεταβολικά προϊόντα μετατρέπονται σε μορφή, διεισδύει εύκολα μέσα από τα τοιχώματα των κυψελών. Στη συνέχεια, θα αποκατασταθεί η αρχική του δομή. Εκτός από το κυτοσόλιο, τα ένζυμα που περιέχονται σε οργανίδια: ριβοσώματα, μιτοχόνδρια, πυρήνα, λυσοσώματα.

Ο ρόλος των ενζύμων στο μεταβολισμό της ενέργειας

Εξετάστε την οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση του πυροσταφυλικού. Του κανονισμού της καταλυτικής δραστικότητας των ενζύμων έχει μελετηθεί καλά ενζυμολογίας. Αυτή η βιοχημική διαδικασία λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια - dvumembrannyh οργανίδια των ευκαρυωτικών κυττάρων - και ένα ενδιάμεσο διαδικασία μεταξύ στην ανοξική γλυκόζης σχισίματος και στον κύκλο του Krebs. Πυροσταφυλικής αφυδρογονάσης συγκρότημα - PDH - περιέχει τρεις ενζύμου. Σε ανώτερα θηλαστικά και ανθρώπους μειώσει της συμβαίνει με αυξανόμενη συγκέντρωση ακετυλο-ΟοΑ και ΝΑΘ, δηλαδή στην περίπτωση της εναλλακτικής μορίων εκπαιδευτικές ευκαιρίες της ακετυλ-ΟοΑ. Εάν το κύτταρο χρειάζεται περισσότερο τμήματα της ενέργειας και απαιτεί νέα μόρια δέκτη για αντιδράσεις ενίσχυσης τρικαρβοξυλικό κύκλου οξέος, τα ένζυμα ενεργοποιούνται.

Τι είναι αλλοστερική αναστολή

Ρύθμιση της δραστικότητας των ενζύμων μπορεί να πραγματοποιηθεί με ειδικές ουσίες - καταλυτική αναστολείς. Μπορούν να συνδεθούν ομοιοπολικά με ειδικό ένζυμο loci, παρακάμπτοντας δραστική θέση της. Αυτό οδηγεί σε μια χωρική παραμόρφωση της δομής καταλύτη και αυτόματα οδηγεί σε μείωση ενζυματικές ιδιότητες της. Με άλλα λόγια, υπάρχει αλλοστερική ρύθμιση της δραστικότητας του ενζύμου. Μπορούμε επίσης να προσθέσουμε ότι αυτή η μορφή της καταλυτικής δράσης εγγενούς ολιγομερείς ένζυμα, δηλ εκείνες των οποίων τα μόρια αποτελούνται από δύο ή περισσότερα πολυμερικά πρωτεϊνικές υπομονάδες. PDH-σύμπλοκο που συζητήθηκαν στο προηγούμενο τίτλου είναι ακριβώς περιέχει τρία ολιγομερή ενζύμου: πυροσταφυλική αφυδρογονάση, μια αφυδρογονάση και degidrolipoil gidrolipoil transatsetilazu.

ρυθμιστικών ενζύμων

Έρευνα στην Enzymology αδιαμφισβήτητο γεγονός ότι ο ρυθμός των χημικών αντιδράσεων εξαρτάται τόσο από τη συγκέντρωση και τη δραστηριότητα του καταλύτη. Τις περισσότερες φορές, οι κύριων μεταβολικών οδών περιέχουν ένζυμα που ρυθμίζουν την ταχύτητα αντίδρασης σε όλους τους χώρους του.

Καλούνται ρυθμιστικά και συνήθως επηρεάζουν την αρχική αντίδραση του συγκροτήματος, και μπορούν να συμμετέχουν σε πιο αργή χημικών διεργασιών σε μια μη αναστρέψιμη αντίδραση, ή να συμμετάσχετε των αντιδρώντων στα σημεία διακλάδωσης σε μια μεταβολική οδό.

Πώς είναι η αλληλεπίδραση πεπτίδιο

Μία μέθοδος με την οποία η ρύθμιση της δραστικότητας του ενζύμου λαμβάνει χώρα σε ένα κύτταρο είναι ένα αλληλεπίδρασης πρωτεΐνης-πρωτεΐνης. Τι είναι αυτό; Ρυθμιστικών πρωτεϊνών συγχωνεύονται στο μόριο ενζύμου, σύμφωνα με την οποία η ενεργοποίηση τους. Για παράδειγμα, το ένζυμο αδενυλική κυκλάση που βρίσκεται στην εσωτερική επιφάνεια της μεμβράνης του κυττάρου και μπορεί να αλληλεπιδρά με τέτοιες δομές όπως υποδοχέας ορμόνης και του πεπτιδίου τοποθετημένο μεταξύ αυτού και του ενζύμου. Δεδομένου ότι η προκύπτουσα υποδοχέα ένωση ορμόνης αλλάζει πρωτεΐνης ενδιάμεσου χωρική επιβεβαίωση της, αυτή η μέθοδος ενίσχυσης τις καταλυτικές ιδιότητες της αδενυλικής κυκλάσης στη βιοχημεία ονομάζεται «ρυθμιστικές πρωτεΐνες ενεργοποίηση λόγω προσχώρηση.»

Υποκινητές και ο ρόλος τους στη βιοχημεία

Αυτή η ομάδα ουσιών, αλλιώς ονομάζεται πρωτεϊνικών κινασών, επιταχύνει τη μεταφορά του ανιόντος PO ₄ ^3- gidroksogrupp αμινοξύ που ανήκει σε ένα πεπτίδιο μακρομόριο. Ρύθμιση της δραστικότητας των ενζύμων πρωτομερή θα θεωρηθεί από εμάς ως παράδειγμα της κινάσης πρωτεΐνης Α Είναι μόριο - τετραμερές αποτελείται από δύο καταλυτικών και δύο ρυθμιστικών υπομονάδων και πεπτίδιο δεν λειτουργεί ως καταλύτης για όσο διάστημα η ρυθμιστική περιοχή για protomer προσαρτημένο ένα μόριο τέσσερις cAMP. Αυτό προκαλεί μετατροπή της χωρικής δομής των ρυθμιστικών πρωτεϊνών, η οποία οδηγεί στην απελευθέρωση των δύο καταλυτικά σωματίδια ενεργού πρωτεΐνης, δηλ πρωτομερή διάστασης. Αν ξεχωριστά από τις ρυθμιστικές υπομονάδες της μορίου cAMP, αδρανές σύμπλοκο πρωτεΐνης κινάσης και πάλι αποκατασταθεί σε ένα τετραμερές, όπως συμβαίνει καταλυτική Σύνδεσης και ρυθμιστικών σωματίδια πεπτιδίου. Έτσι, ο τρόπος η ρύθμιση της δραστικότητας του ενζύμου που συζητήθηκαν παραπάνω παρέχουν αναστρέψιμη φύση τους.

Χημική ρύθμιση της ενζυμικής δραστικότητας

Βιοχημεία και μελέτησε αυτούς τους μηχανισμούς ρύθμισης της δραστικότητας του ενζύμου, φωσφορυλίωση, αποφωσφορυλίωση. Ο μηχανισμός της ρύθμισης της ενζυμικής δραστικότητας σε αυτήν την περίπτωση έχει την ακόλουθη μορφή: υπολείμματα αμινοξέων του ενζύμου που περιέχει ΟΗ ^-, αλλάζουν χημική τροποποίηση τους οφείλονται στην έκθεση σε fosfoproteinfosfataz. Σε αυτήν την περίπτωση, η διόρθωση επιδέχονται δραστική θέση του ενζύμου, όπου τα ένζυμα για κάποιο λόγο αυτό είναι να τους ενεργοποιεί και για τους άλλους - ανασταλτική. fosfoproteinfosfataz καταλυτικές ιδιότητες οι ίδιοι ρυθμίζονται από ορμόνες με τη σειρά. Για παράδειγμα, το άμυλο ζώων - γλυκογόνου - και το λίπος μεταξύ των γευμάτων αναλύονται στην γαστρεντερική οδό, ή ακριβέστερα, στο δωδεκαδάκτυλο κάτω από την επίδραση της γλυκαγόνης - παγκρεατικών ενζύμων.

Η διαδικασία αυτή ενισχύεται από φωσφορυλίωση των τροφικών γαστρεντερικών ενζύμων. Στην ενεργή περίοδο της πέψης όταν η τροφή εισέρχεται από το στομάχι στο δωδεκαδάκτυλο, σύνθεση γλυκαγόνης ενισχύεται. Ινσουλίνη - ένα παγκρεατικό ένζυμο που παράγεται από τα άλφα κύτταρα των νησιδίων του Langerhans, - αλληλεπιδρά με τον υποδοχέα, συμπεριλαμβανομένης φωσφορυλίωσης του ίδιου μηχανισμού των πεπτικών ενζύμων.

μερική πρωτεόλυση

Όπως μπορείτε να δείτε, τα επίπεδα ρύθμισης της δραστικότητας του ενζύμου στο κύτταρο μεταβάλλεται. Για τα ένζυμα που βρίσκονται έξω από το κυτοσόλιο ή οργανίδια (σε πλάσμα αίματος ή στη γαστρεντερική οδό), η μέθοδος της ενεργοποίησης είναι η διαδικασία της υδρόλυσης πεπτιδικών δεσμών CO-NH. Είναι απαραίτητο, δεδομένου ότι οι εν λόγω ένζυμα συντίθενται σε μία ανενεργή μορφή. Μόριο διασπάται από το τμήμα πεπτιδίου ενζύμου και το υπόλοιπο υπόκειται σε τροποποίηση της δομής της δραστικής θέσης. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι το ένζυμο «περιλαμβάνει ένα όρο εργασίας», δηλαδή, είναι σε θέση να επηρεάσει την πορεία της χημικής διαδικασίας. Για παράδειγμα, το αδρανές ένζυμο παγκρεατική δεν τρυψινογόνο διασπά πρωτεΐνες τροφίμων που εισέρχονται στο δωδεκαδάκτυλο. Πραγματοποιείται υπό την επίδραση της εντεροπεπτιδάσης πρωτεόλυση. Μετά την οποία το ένζυμο ενεργοποιείται και ονομάζεται πλέον θρυψίνη. Μερική πρωτεόλυση - η διαδικασία είναι αναστρέψιμη. Εμφανίζεται σε περιπτώσεις όπως η ενεργοποίηση των ενζύμων που διασπούν τα πολυπεπτίδια στην πήξη του αίματος.

Ο ρόλος της συγκέντρωση των αρχικών υλών στο μεταβολισμό των κυττάρων

Ρύθμιση της δραστικότητας της διαθεσιμότητας υποστρώματος ενζύμου δει εν μέρει σε επαφή υπότιτλος «πολυενζυμικό σύμπλοκο.» Το ποσοστό των καταλυτικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα σε διάφορα στάδια, εξαρτάται από τον αριθμό των μορίων του υλικού έναρξης ιδιαίτερα είναι σε κύτταρα hyaloplasm ή οργανίδια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ταχύτητα της μεταβολικής οδού είναι ευθέως ανάλογη προς τη συγκέντρωση του υλικού εκκίνησης. Τα μεγαλύτερα μόρια αντιδραστηρίου που βρίσκεται στο κυτοσόλιο, τόσο υψηλότερη είναι η ταχύτητα όλων των μετέπειτα χημικές αντιδράσεις.

αλλοστερική ρύθμιση

Ένζυμα των οποίων η δραστηριότητα ελέγχεται όχι μόνο από τη συγκέντρωση των αρχικών υλών, τα αντιδραστήρια, αλλά επίσης και τις τελεστικές ουσίες, που χαρακτηρίζεται από τη λεγόμενη αλλοστερική ρύθμιση. Τα περισσότερα από αυτά τα ένζυμα παρουσιάζονται με ενδιάμεσα προϊόντα του μεταβολισμού στο κύτταρο. Λόγω των τελεστές και υλοποίησε την ρύθμιση της δραστικότητας του ενζύμου. Biochemistry έδειξε ότι αυτές οι ενώσεις, που ονομάζονται αλλοστερικά ένζυμα είναι πολύ σημαντικά για το μεταβολισμό των κυττάρων, δεδομένου ότι έχουν μια εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία σε μεταβολές στην ομοιόσταση του. Εάν το ένζυμο αναστέλλει την χημική αντίδραση, δηλαδή μειώνει την ταχύτητά του - αυτό ονομάζεται ένας αρνητικός τελεστή (αναστολέα). Στην αντίθετη περίπτωση, όταν υπάρχει μια αύξηση στο ρυθμό αντίδρασης, πρόκειται για τον ενεργοποιητή - ένα θετικό τελεστή. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι πρώτες ύλες, δηλ τα αντιδραστήρια που εισέρχονται σε χημικές αλληλεπιδράσεις παίζουν ένα ρόλο ενεργοποιητές. Φυσικά, τα προϊόντα που σχηματίζονται από πολλαπλά στάδια αντιδράσεων συμπεριφέρονται ως αναστολείς. Αυτό το είδος της ρύθμισης κατασκευάστηκε με τη σχέση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων και των προϊόντων, που ονομάζεται ετερότροφα.