Die regulering van die aktiwiteit van ensieme en hul maniere

As 'n eenheid van lewende materie, wat funksioneer as 'n stel van 'n oop biologiese sisteme, is die sel voortdurend kommunikasie met die eksterne stof en energie omgewing. Om homeostase te handhaaf in dit daar is 'n groep van spesiale stowwe van proteïen aard - ensieme. Struktuur, funksie en regulering van die aktiwiteit van die ensieme bestudeer spesiale tak biochemie, ensiemologie genoem. In hierdie artikel, met konkrete voorbeelde, sal ons kyk na verskillende meganismes en metodes van die regulering van die aktiwiteit van ensieme wat inherent in hoër soogdiere en mense.

Die toestande wat nodig is vir optimale ensiemaktiwiteit

Biologies-aktiewe agente wat selektief beïnvloed beide die assimilasie reaksie en cleavage stal sy katalitiese eienskappe in die selle onder sekere omstandighede. Byvoorbeeld, is dit belangrik om uit te vind in watter deel van die sel plaasvind 'n chemiese proses, wat ensieme behels. As gevolg van compartimentatie (die verdeling van die sitoplasma na die webwerwe) antagonistiese reaksies plaasvind in sy verskillende dele en organelle.

in hyaloplasm - dus, is proteïensintese in die ribosome en hul cleavage gedra. Sellulêre aktiwiteit regulering van ensieme wat biochemiese reaksies kataliseer teenoorgestelde, bied nie net die optimale vloei tempo van metabolisme, maar ook verhoed dat die vorming van energie nutteloos metaboliese weë.

multiensiem komplekse

Strukturele en funksionele organisasie van die ensieme, ensiematiese vorms eenheid selle. Die meeste van die chemiese reaksies wat plaasvind in dit is interafhanklik. As in 'n trap chemiese proses produk van die eerste reaksie is 'n reaktans vir verdere, in hierdie geval, die ruimtelike rangskikking van ensieme in die sel is veral sterk uitgespreek.

Dit moet onthou word dat die ensieme is van nature eenvoudige of komplekse proteïene. En hulle sensitiwiteit vir sellulêre substrate hoofsaaklik as gevolg van 'n verandering in sy eie ruimtelike opset van tersiêre of kwaternêre struktuur van die peptied. Ensieme en reageer op veranderinge nie net in sellulêre parameters soos chemiese samestelling hyaloplasm, konsentrasie van reagense en reaksie produkte, die temperatuur, maar ook om veranderinge in die naburige selle of in die ekstrasellulêre vloeistof.

Hoekom sel verdeel in kompartemente

Redelike en logiese wild toestel net amazing. Dit geld ten volle aan die lewe manifestasies eienskap van die sel. Vir wetenskaplike chemikus duidelik dat multi ensiematiese chemiese reaksies, byvoorbeeld die sintese van glikolise en glukose kan nie voortgaan in dieselfde buis. Hoe, dan, die teenoorgestelde gebeur in die reaksie hyaloplasm 'n enkele sel, wat is die substraat vir hul optrede? Dit blyk dat die sellulêre inhoud - die sitosol, - waarin die antagonistiese chemiese prosesse uitgevoer word ruimtelik geskei en geïsoleerde vorms loci - kompartemente. As gevolg van hul metaboliese reaksies van hoër soogdiere en mense is veral presies gereguleer, en metaboliese produkte word omskep in 'n vorm, maklik dring deur die wande van sel webwerwe. Volgende, hulle herstel sy oorspronklike struktuur. In bykomend tot die sitosol, die ensieme vervat in organelle: ribosome, mitochondria, kern, lisosome.

Die rol van ensieme in energiemetabolisme

Oorweeg die oksidatiewe dekarboksilering van piruvaat. Regulering van katalitiese aktiwiteit van ensieme dit goed bestudeer ensiemologie. Hierdie biochemiese proses vind plaas in die mitochondria - dvumembrannyh organelle van eukariotiese selle - en 'n intermediêre proses tussen die anoksiese verdeel glukose en die Krebs-siklus. Piruvaatdehidrogenasekompleks - PDH - bevat drie ensiem. In hoër soogdiere en mense te verminder sy gebeur met 'n toenemende konsentrasie van asetiel-KoA en NATH, dit wil sê in die geval van alternatiewe opvoedkundige geleenthede molekules van asetiel-KoA. As die sel moet meer gedeeltes van energie en vereis nuwe ontvanger molekule vir versterking reaksies tri suur siklus, is die ensieme geaktiveer word.

Wat is allosteriese inhibisie

katalitiese inhibeerders - regulering van die aktiwiteit van ensieme uitgevoer kan word met 'n spesiale stowwe word. Hulle kan kovalent gekoppel word aan spesifieke loci ensiem, omleiding die aktiewe setel. Dit lei tot 'n ruimtelike vervorming van die katalisator struktuur en outomaties behels 'n verlaging in sy ensiematiese eienskappe. Met ander woorde, daar is allosteriese regulering van ensiemaktiwiteit. Ons het ook byvoeg dat hierdie vorm van katalitiese werking inherente oligomeriese ensieme, dit wil sê diegene wie se molekules bestaan uit twee of meer polimeriese proteïene subeenhede. PDH-kompleks in die vorige titel is net bestaan uit drie oligomeriese ensiem: piruvaat dehidrogenase, 'n dehidrogenase en degidrolipoil gidrolipoil transatsetilazu.

regulatoriese ensieme

Navorsing in Ensimologie gestig feit dat die tempo van chemiese reaksies hang beide op die konsentrasie en aktiwiteit van die katalisator. Dikwels is die belangrikste metaboliese weë bevat ensieme wat reguleer die reaksietempo by al sy webwerwe.

Hulle is regulerende genoem en gewoonlik invloed op die aanvanklike reaksie van die kompleks, en kan deelneem aan die meeste van stadige chemiese prosesse in 'n onomkeerbare reaksie, of sluit aan by die reaktante by tak punte in 'n metaboliese weg.

Hoe is die peptied interaksie

Een manier waarop die regulering van ensiemaktiwiteit plaasvind in 'n sel is 'n proteïen-proteïen interaksie. Wat is dit? Regulerende proteïene is saamgesmelt om die ensiem molekule, waardeur hulle aktivering. Byvoorbeeld, die adenilaatsiklase ensiem geleë op die binneste oppervlak van die selmembraan en mag interaksie met sulke strukture as hormoonreseptor en die peptied weggedoen tussen dit en die ensiem. Sedert die gevolglike mengsel hormoonreseptor sy proteïen intermediêre ruimtelike bevestiging verander, is hierdie metode van die verbetering van die katalitiese eienskappe van adenilaatsiklase in biochemie bekend as "aktivering weens toetreding regulerende proteïene."

Protomers en hul rol in biochemie

Hierdie groep van stowwe, anders genoem proteïenkinases, versnel die oordrag van die anioon PO ₄ ^3- gidroksogrupp aminosuur wat deel uitmaak van 'n peptied makromolekule. Regulering van die aktiwiteit van ensieme protomers sal deur ons oorweeg word as 'n voorbeeld van proteïen kinase A. Dit molekule - tetrameer is saamgestel uit twee katalitiese en twee regulerende subeenhede en peptied nie funksioneer as die katalisator solank die regulatoriese omgewing vir protomer aangeheg 'n vier cAMP molekule. Dit veroorsaak dat transformasie van die ruimtelike struktuur van die regulerende proteïene, wat lei tot die vrylating van twee katalitiese geaktiveer proteïen deeltjies, dit wil sê dissosiasie protomers. As apart van die regulerende subeenhede van cAMP molekule, proteïenkinases onaktiewe komplekse teruggekeer na 'n tetrameer, as voorkom Association katalitiese en regulatoriese peptied deeltjies. So, die manier waarop die regulering van ensiemaktiwiteit wat hierbo bespreek is voorsien hulle omkeer natuur.

Chemiese regulering van ensiemaktiwiteit

Biochemie en bestudeer hierdie meganismes van regulering van ensiemaktiwiteit, fosforilering, defosforilasie. Die meganisme van regulering van ensiemaktiwiteit in hierdie geval het die volgende vorm: aminosuurresidue van die ensiem wat OH ^-, verander hul chemiese verandering as gevolg van blootstelling aan fosfoproteinfosfataz. In hierdie geval, korreksie vatbaar vir die aktiewe setel van die ensiem, waarin die ensieme vir een of ander rede is dit hulle aktiveer en vir ander - inhiberende. fosfoproteinfosfataz katalitiese eienskappe hulself gereguleer deur hormone op sy beurt. Byvoorbeeld, dier stysel - glikogeen - en vet in tussen etes word afgebreek in die spysverteringskanaal, of meer presies, in die duodenum onder die invloed van glukagon - pankreas ensiem.

Hierdie proses word versterk deur fosforilering van trofiese maag ensieme. In die aktiewe tydperk van vertering toe kos gaan uit die maag in die duodenum, is glukagon sintese versterk. Insulien - een pankreas ensiem wat deur die alfa selle van die eilandjies van Langerhans, - in wisselwerking met die reseptor, insluitend fosforilering van dieselfde meganisme van verteringsensieme.

gedeeltelike proteolise

Soos jy kan sien, vlakke van regulering van ensiemaktiwiteit in die sel gewissel. Vir ensieme wat buite die sitosol of organelle (in bloedplasma of in die spysverteringskanaal), die metode van aktivering is die proses van hidrolise van peptiedbindings CO-NH. Dit is nodig, want sulke ensieme gesintetiseer in 'n onaktiewe vorm. Molekule is gekleef deur die ensiem peptied gedeelte en die res is onderhewig aan verandering van die struktuur van die aktiewe setel. Dit lei tot die feit dat die ensiem "sluit in 'n werkende toestand is", dit wil sê, in staat is om die verloop van die chemiese proses beïnvloed. Byvoorbeeld, die onaktiewe ensiem pankreas tripsinogeen nie kleef proteïene voedsel wat in die duodenum. Dit vind plaas onder die optrede van enteropeptidase proteolise. Waarna die ensiem geaktiveer en is nou bekend as tripsien. Gedeeltelike proteolise - die proses is omkeerbaar. Dit kom voor in gevalle soos die aktivering van ensieme wat af polipeptiede in bloedstolling te breek.

Rol van konsentrasie van die begin materiaal in die selmetabolisme

Regulering van die aktiwiteit van die ensiem substraat beskikbaarheid deels gesien word in kontak subtitel "multiensiem kompleks." Die koers van katalitiese reaksies plaasvind in verskeie stadiums, is baie afhanklik van die aantal molekules van die begin materiaal is in hyaloplasm selle of organelle. Dit is te wyte aan die feit dat die spoed van die metaboliese weg is direk eweredig aan die konsentrasie van die begin materiaal. Die groter reaktansmolekules geleë in die sitosol, hoe hoër die spoed van al die daaropvolgende chemiese reaksies.

allosteriese regulering

Ensieme wie se aktiwiteit word beheer nie net deur die konsentrasie van die begin materiaal, reagense, maar ook die effektor stowwe, wat gekenmerk word deur die sogenaamde allosteriese regulering. Die meeste van hierdie ensieme word aangebied met intermediêre produkte van metabolisme in die sel. As gevolg van die effektore en die regulering van ensiemaktiwiteit geïmplementeer. Biochemie getoon dat hierdie verbindings, bekend as allosteriese ensieme is baie belangrik vir die metabolisme van die selle, want hulle het 'n baie hoë sensitiwiteit vir veranderinge in sy homeostase. As die ensiem die chemiese reaksie inhibeer, dit wil sê dit verminder sy spoed - dit is 'n negatiewe effektor (inhibeerder) genoem. In die teenoorgestelde geval, wanneer daar 'n toename in die reaksietempo, dit kom by die aktiveerder - 'n positiewe effektor. In die meeste gevalle is die begin materiaal, dit wil sê die reaktante aangaan chemiese interaksies speel 'n rol aktiveerders. Natuurlik, die wat gevorm word deur trap reaksies produkte op te tree as inhibeerders. Hierdie tipe van regulasie gebou op die verhouding van die konsentrasie van reagense en produkte, genoem heterotrofiese.