Регуляция действия ферментов

Время (продолжительность) 50 минут

Караганда 2008г.

Утверждена на методическом совещании кафедры

«______»________________2008, Протокол №_____

Зав.кафедрой, профессор ______________ Л.Е. Муравлева

Тема: Регуляция активности ферментов

Цель лекции: ознакомить студентов с различными видами регуляции активности ферментов, их номенклатурой и классификацией

План лекции:

1.Регуляция действия ферментов.

2.Классификация ферментов и номенклатура

Существует два основных способа контроля скорости ферментативных реакций: контроль количества фермента и контроль активности фермента. Количество фермента в клетке определяется соотношением скоростей его синтеза и распада. Этот способ регуляция скорости ферментативной реакции является более медленным процессом, чем регуляция активности фермента.

Активность фермента может регулироваться путем взаимодействия с определенными веществами, изменяющими конформацию активного центра. Такая регуляция носит название изостерической. Одним из относительно простых способов регуляции активности ферментов - это регуляция с помощью изменения концентрации субстратов. Чем больше в имеется субстратов, тем выше (до определенных пределов) скорость процесса. При насыщении всех молекул фермента субстратом скорость реакции достигает максимального уровня. По мере исчерпания запасов субстрата скорость реакции снижается. Слишком большая концентрация субстрата также может понижать скорость ферментативной реакции (субстратное торможение).

Аллостерическая регуляция. Фермент изменяет активность с помощью нековалентно связанного с ним эффектора. Активность фермента может увеличиться или уменьшиться. Связывание происходит в участке, пространственно удаленном от активного центра. Это связывание вызывает конформационные изменения в молекуле белка, приводящие к изменению конфигурации каталитического центра. Аллостерическая регуляция является основным способом регуляции метаболических путей.

Метаболические цепи. Обычно ферментативные реакции в клетке организованы в метаболические цепи или циклы, то есть последовательности реакций, объединяемых общими субстратами. В этом случае наблюдается так называемая регуляция по типу обратной связи. Ферменты, стоящие в начале цепи, ингибируются отдаленными метаболитами или конечными продуктами. Такая регуляция чаще всего происходит по аллостерическому типу. В каждой метаболической цепи есть фермент, который задает скорость всей цепочке реакций. Он называется регуляторным ферментом. Такой фермент обычно работает на ранних стадиях метаболических путей, в местах ключевых разветвлений метаболических путей и катализирует необратимые реакции, протекающие наиболее медленно.

Химическая модификация молекул ферментов. Химическая модификация белков осуществляется за счет присоединения к аминокислотным остаткам в молекуле белка определенных групп: фосфатной группы, остатка жирной кислоты, углеводных компонентов.

Присоединение к молекуле белка дополнительной группировки влияет на структуру, а следовательно, и на ферментативную активность молекулы (активируя или ингибируя). Модифицированные ферменты сохраняют свои функции измененными до тех пор, пока специальные ферменты не уберут химическую группу и не вернут его в исходное состояние.

Регуляция путем белок-белковых взаимодействий происходит путем ассоциации-диссоциации субъединиц в олигомерном ферменте. Неактивный фермент – это комплекс каталитических и регуляторных субъединиц. После связывании с активатором происходит диссоциация комплекса, и каталитические субъединицы реализуют свою активность. Например, фермент протеинкиназа в неактивной форме построена как тетрамер R₂C₂ (R – регуляторная субъединица, С – каталитическая субъединица). Активная протеинкиназа представляет собой субъединицу С. Активация фермента происходит при участии цAMP, который присоедининяется к субъединицам R, после чего изменяется конформация и происходит диссоциация комплекса: R₂C₂ + 2cАМР«2С + 2(R -цАМР)

Активация ферментов путем частичного протеолиза. Некоторые ферменты синтезируются первоначально неактивными и лишь после секреции из клетки переходят в активную форму. Неактивный предшественник называется проферментом. Активация профермента включает удаление фрагмента первичной структуры, что индуцирует изменение конформации оставшейся части фермента и формирование активного центра. Например, трипсиноген, синтезированный в поджелудочной железе, затем в кишечнике превращается в трипсин путем удаления фрагмента с N-конца.

Роль липидного окружения. Изменение вязкости липидного бислоя микроокружения регулирует активность мембраносвязанных ферментов.

Дата добавления: 2014-01-13