Rregullimi i aktivitetit të enzimave dhe mënyra e tyre

Si njësi e materies së gjallë, i cili funksionon si një grup i sistemeve të hapura biologjike, qeliza është vazhdimisht komunikuar me substancën e jashtme e mjedisit dhe energjisë. Për të ruajtur homeostasis në të ka një grup të substancave të veçanta të natyrës së proteinave - enzimeve. Struktura, funksioni dhe rregullimi i aktivitetit të enzimeve studiuar biokimi veçantë degë, enzymology quajtur. Në këtë artikull, duke përdorur shembuj konkretë, ne do të konsiderojë mekanizmat dhe metodat e rregullimit aktivitetin e enzimave të qenësishme në gjitarët më të larta dhe njerëzit të ndryshme.

Kushtet e nevojshme për aktivitetin optimal enzimë

agjentë biologjikisht aktivë që selektive ndikojnë dy reagimin asimilimin dhe copëtim shfaqin vetitë e tij katalitike në qelizat në kushte të caktuara. Për shembull, është e rëndësishme për të gjetur se në atë pjesë të qelizës zhvillohet një proces kimik, i cili përfshin enzimat. compartmentation Due (ndarja e citoplazmë në faqet) reagimet antagoniste të ndodhë në pjesët e saj të ndryshme dhe organelet.

Kështu, sinteza e proteinave kryhet në ribozomet dhe copëtim të tyre - në hyaloplasm. rregullimi Cellular aktiviteti i enzimeve që catalyze reaksioneve biokimike të kundërta, jo vetëm që siguron normën optimale rrjedhës së metabolizmit, por gjithashtu parandalon formimin e energjisë rrugët padobishme metabolike.

Kompleksi multienzyme

organizimi strukturore dhe funksionale e enzimave, forma enzimatike qelizat njësi. Shumica e reaksioneve kimike që ndodhin në të janë të ndërlidhura. Në qoftë se në një produkt shumëshkallëshe proces kimik të reagimit të parë është një reactant për më tej, në këtë rast, marrëveshja hapësinor i enzimeve në qelizë është shprehur veçanërisht i fuqishëm.

Ajo duhet të mbahet mend se enzimat janë nga Simple natyrës apo proteina komplekse. Dhe ndjeshmëria e tyre për nënshtresa celulare kryesisht për shkak të një ndryshimi në konfigurimin e saj hapësinor të strukturës terciare apo kuaternare të Peptidet. Enzimat dhe reagojnë ndaj ndryshimeve jo vetëm në parametra celulare të tilla si hyaloplasm përbërja kimike, përqendrimi i reactants dhe produkteve të reagimit, temperatura, por edhe me ndryshimet në qelizat fqinje ose në lëngun ekstracelular.

Pse qelizë ndahet në compartments

Arsyeshme dhe logjike pajisje kafshë të egra thjesht amazing. Kjo vlen plotësisht për manifestimet e jetës karakteristike e qelizës. Për shkencëtar kimist mjaft e qartë se reaksionet enzimatike anëshme kimike, për shembull, sinteza e Glikoliza dhe glukoza nuk mund të vazhdojë në të njëjtin tub. Si, pra, e kundërta ndodh në të reagimit të hyaloplasm një qelizë e vetme, e cila është substrate për sjelljen e tyre? Rezulton se përmbajtja qelizor - cytosol, - ku proçeset kimike antagoniste kryhen ndara në hapësirë dhe forma të izoluara Loci - ndarje. Për shkak të reagimet e tyre metabolike të gjitarëve të larta dhe njerëzit janë të rregulluara veçanërisht të saktë, dhe produktet metabolike janë transformuar në formë, lehtë depërton nëpër muret e faqet e qelizave. Tjetra, ata të rivendosur strukturën e saj origjinale. Përveç cytosol, enzimat përmban organelet: ribozome, mitokondrie, bërthamë, lizosomet.

Roli i enzimave në metabolizmin e energjisë

Konsideroni decarboxylation oksidativ e Pyruvate. Rregullimi i aktivitetit katalitik të enzimeve ajo ka qenë e studiuar mirë enzymology. Ky proces biokimike zhvillohet në Mitochondria - organelet dvumembrannyh e qelizave eukariote - dhe një proces të ndërmjetëm midis glukozës anoxic ndarjen dhe ciklin e Krebsit. Piruvate dehidrogjenazë komplekse - PDH - përmban tre enzimë. Në gjitarët më të larta dhe njerëzit reduktuar ndodh e saj me rritjen e përqendrimit të acetil-CoA dhe Nath, pra në rastin e mundësive arsimore alternative molekulat e acetil-CoA. Nëse qeliza ka nevojë për më shumë pjesë të energjisë dhe kërkon molekulave të reja pranuesi për reaksionet përforcim trikarboksilik ciklin acid, enzimat janë aktivizuar.

Çfarë është frenim allosteric

Rregullimi i veprimtarisë së enzimeve mund të kryhet me substanca të veçanta - frenuesit katalitik. Ata mund të jetë i lidhur në mënyrë kovalente me enzimë specifike loci, duke anashkaluar faqen e saj aktive. Kjo çon në një deformim hapësinor të strukturës katalizator dhe automatikisht përfshin një reduktim në pronat e saj enzimatike. Me fjalë të tjera, nuk ka rregullore allosteric e aktivitetit enzimatik. Ne gjithashtu shtoj se kjo formë e veprimit katalitik enzimeve qenësishme oligomerik, dmth ata që molekulat e të cilëve përbëhen nga dy ose më shumë nënnjësi polimerike proteinave. PDH-kompleks diskutuar në titullin e mëparshëm është vetëm përmban tre enzimë oligomerik: dehidrogjenazë piruvatin, një dehidrogjenazës dhe degidrolipoil gidrolipoil transatsetilazu.

enzima rregulluese

Hulumtimet në enzymology themeluar faktin se shkalla e reaksioneve kimike varet si përqendrimit dhe veprimtarinë e katalizator. Më shpesh, rrugët kryesore metabolike përmbajnë enzimat që rregullojnë normën e reagimit në të gjitha faqet e saj.

Ata janë quajtur rregullator dhe zakonisht ndikojnë në reagimin fillestar të kompleksit, dhe mund të marrin pjesë në shumicën e proceseve të ngadaltë kimike në një reagim të pakthyeshme, apo të bashkohen reactants në pikat e degës në një rrugë metabolike.

Sa është peptide ndërveprim

Një metodë sipas cila rregullimin e aktivitetit të enzimës ndodh në një qelizë është një bashkëveprim protein-proteinë. Çfarë është ajo? proteina rregullatore është shkrirë të molekulës enzimë, ku aktivizimi i tyre. Për shembull, enzimë adenilatciklazë vendosur në sipërfaqen e brendshme të membranës qelizore dhe mund të ndërveprojë me strukturave të tilla si receptor hormon dhe peptidit te vendosur ndermjet saj dhe enzimë. Meqenëse rezulton receptor hormon komponim ndryshon proteina konfirmimin e ndërmjetëm hapësinor, kjo metodë e rritjes vetitë katalitik të adenilatciklazë në biokimi është quajtur "aktivizimi shkak pranimit proteina rregullatore".

Promotorë dhe roli i tyre në biokimi

Ky grup i substancave, i quajtur ndryshe kinases proteina, përshpejtojë transferimin e anionit PO ₄ ^3- gidroksogrupp amino acid që i përket një makromolekulë të peptide. Rregullimi i aktivitetit të enzimave promotorë do të konsiderohet nga ne si një shembull i protein kinazës A. Kjo molekulë - tetramer është i përbërë nga dy katalitik dhe dy nënnjësi rregullatore dhe Peptidet nuk funksionon si katalizator për sa kohë që rajoni rregullator për protomer bashkangjitur një molekulë katër CAMP. Kjo shkakton transformimin e strukturës hapësinor të proteina rregullatore, që të çon në lirimin e dy grimcave katalitik aktivizimit proteina, d.m.th. promotorë veçim. Nëse ndarë nga nënnjësi rregulluese të molekulës cAMP, protein kinase kompleks joaktiv rivendos sërish në një tetramerit, siç ndodh katalitik Shoqërimit dhe grimcat peptide rregullatore. Kështu, mënyra rregullimi i aktivitetit enzimatik të diskutuara më lart japin natyrën e tyre kthyeshëm.

rregullimi kimike e aktivitetit enzimatik

Biokimi dhe studiuar këto mekanizmat e rregullimit të aktivitetit enzimatik, fosforilimi, defosforilimit. Mekanizmi i rregullimin e aktivitetit të enzimës në këtë rast, ka formën e mëposhtëm: mbetjet amino acide të enzimës permban OH ^{-, për} të ndryshuar modifikimin tyre kimike shkak të ekspozimit ndaj fosfoproteinfosfataz. Në këtë rast, korrigjim përshtatshme për vendin aktive të enzimës, ku enzimat për disa arsye ajo është e aktivizimin e tyre dhe për të tjerët - frenues. fosfoproteinfosfataz pronat katalitik vetë janë të rregulluara nga hormonet në ana e tij. Për shembull, koll kafshëve - glycogen - dhe yndyra në mes të ngrënies janë thyer poshtë në traktin gastrointestinal, ose më saktë, në duodenum nën ndikimin e glukagonit - enzimë pankreatik.

Ky proces është rritur nga fosforilimi të enzimave trofike gastrointestinale. Në periudhën aktive e tretjes kur ushqimi hyn nga stomaku në duoden, sintezë glucagon është rritur. Insulina - një enzimë pankreatik prodhuar nga qelizat alfa të islets të Langerhansit, - ndërvepron me receptorin, duke përfshirë fosforilimi të njëjtin mekanizmit të enzimave tretjes.

proteolizën pjesshëm

Siç mund ta shikoni, nivelet e rregullimit të aktivitetit enzimatik në qeli të ndryshme. Për enzimave që janë jashtë cytosol ose organelet (në plazmën e gjakut ose në traktin gastrointestinal), metoda e aktivizimit është procesi i hidrolizës e lidhjeve peptide CO-NH. Kjo është e nevojshme, pasi enzimat e tilla janë të sintetizuara në një formë inaktive. Molekulë çahet nga pjesa peptide enzimë dhe pjesa tjetër është subjekt modifikimin e strukturës së faqen aktiv. Kjo çon në faktin se enzima "përfshin një kusht pune", që është, është në gjendje të ndikojnë në rrjedhën e procesit kimik. Për shembull, enzima pankreatike joaktiv nuk trypsinogen ngjitet proteinave të ushqimit hyjnë duodenum. Ajo zhvillohet nën veprimin e proteolysis enteropeptidase. Pas së cilës enzimë është aktivizuar dhe tani quhet trypsin. proteolizën pjesshme - proçesi është i kthyeshëm. Kjo ndodh në raste të tilla si aktivizimin e enzimeve që prishen polypeptides në koagulimit të gjakut.

Roli i përqendrimit të materialeve duke filluar në metabolizmin qelizor

Rregullimi i veprimtarisë së disponueshmërisë enzimë substrate shihet pjesërisht në nëntitull të kontaktit "kompleks multienzyme." Norma e reaksioneve katalitike që po zhvillohet në disa faza, është shumë e varur nga numri i molekulave të materialit duke filluar është në qelizat hyaloplasm apo organeleve. Kjo është për shkak të faktit se shpejtësia e shtegut metabolike është në proporcion me përqendrimin e materialit fillimit. Molekulat e mëdha reactant vendosura në cytosol, aq më i lartë shpejtësia e të gjitha reaksionet e mëvonshme kimike.

Rregullorja allosteric

Enzimat veprimtaria e të cilëve është e kontrolluar jo vetëm nga përqendrimi i filluar materialeve, reagents, por edhe substanca efektore, karakterizohet nga e ashtuquajtura rregulloren allosteric. Shumica e këtyre enzimave janë paraqitur me produkte të ndërmjetme të metabolizmit në qelizë. Për shkak të efektorët dhe zbatuar rregulloren e veprimtarisë enzimë. Biokimi demonstruar se këto komponime, të quajtura enzima allosteric janë shumë të rëndësishme për metabolizmin e qelizave, pasi ata kanë një ndjeshmëri shumë të lartë ndaj ndryshimeve në homeostasis saj. Nëse enzimë frenon reaksion kimik, respektivisht redukton shpejtësinë e saj - ajo është e quajtur effector negative (frenues). Në rastin e kundërt, kur ka një rritje në normën e reagimit, është fjala për activator - një efektore pozitiv. Në shumicën e rasteve materialet filluar, p.sh., reactants hyjnë në ndërveprime kimike të luajë një rol aktivizues. Sigurisht, produktet e formuar nga reagimet multistage sillen si frenuesit. Ky lloj i rregullimit të ndërtuar mbi marrëdhënien e përqendrimit të reactants dhe produkteve, të quajtur heterotrophic.