Влияние условий среды на активность ферментов
Активность ферментов зависит от условий в клетке либо организме — давления, кислотности среды, температуры, концентрации растворённых солей (ионной силы раствора) и др.
Регуляция работы ферментов
Ингибирование
Воздействие большинства ферментов возможно подавить, либо ингибировать, определёнными химическими реагентами. Механизм действия некоторых лекарственных препаратов состоит как раз в том, что они ингибируют определённые ферменты в клетках с нарушенными функциями.
Существуют ингибиторы двух главных типов: необратимые и обратимые. Обратимые ингибиторы связываются с ферментом не сильный нековалентными связями и при определённых условиях легко отделяются. Необратимые ингибиторы связывают либо разрушают функциональную группу молекулы фермента. К примеру, диизопропилфторфосфат (ДФФ, одно из первых отравляющих веществ жадно-паралитического действия) присоединяется к OH-группе остатка серина в активном центре ацетилхолинэстеразы, играющейся ключевую роль в передаче нервных импульсов, и фермент перестаёт функционировать. ДФФ способен ингибировать целый класс ферментов, катализирующих гидролиз пептидов либо эфирных связей, куда кроме ацетилхолинэстеразы входят трипсин, химотрипсин, эластаза, фосфоглюкомутаза и коконаза. Характерной изюминкой всех этих ферментов есть наличие остатка серина в активном центре.
Обратимые ингибиторы по собственной природе бывают конкурентными, неконкурентными и бесконкурентными. Конкурентный ингибитор соперничает с субстратом за связывание с активным центром, но в отличие от субстрата связанный с ферментом конкурентный ингибитор не подвергается ферментативному превращению.
При неконкурентного ингибирования вещество присоединяется к ферменту не в активном центре, а совсем в другом месте, но наряду с этим конформация молекулы фермента изменяется так, что происходит обратимая инактивация его каталитического центра.
При бесконкурентном ингибировании ингибитор связывается лишь с фермент-субстратным комплексом, но не со свободным ферментом. Субстрат, связываясь с ферментом, изменяет его конформацию, что делает вероятным связывание с ингибитором. Ингибитор, со своей стороны, так меняет конформацию фермента, что предстоящий катализ делается неосуществимым.
Активирование
Во многих обстановках воздействие ферментов делается нужным расширить, т. е. совершить активацию ферментов. Активаторы — разнообразные вещества органической и неорганической природы, каковые повышают скорость ферментативных реакций.
Примеры активаторов органической природы: желчные кислоты (активируют поджелудочную липазу), энтерокиназа (активирует трипсиноген), в наше время, цистеин, витамин С (повышают активность оксидоредуктаз и др.
Примеры активаторов неорганической природы: HCl активирует пепсиноген, ионы металлов (Na+, Cl?, K+, Mg2+, Mn2+, Zn2+) активируют весьма многие ферменты, потому, что:
1. содействуют образованию ферментсубстратного комплекса;
2. являются донорами и акцепторами электронов;
3. принимают участие в образовании активного центра ферментов;
4. выступают в роли аллостерических регуляторов.
Особенно довольно часто активаторами выступают ионы двухвалентных и, реже, одновалентных металлов.
Анионы в физиологических концентрациях в большинстве случаев неэффективны либо оказывают маленькое активирующее влияние на ферменты. Исключение составляют пепсин, кое-какие оксидоредуктазы, активируемые анионами, и амилаза слюны, катализирующая гидролиз крахмала, активность которой увеличивается при действии ионов Cl.
Ковалентная модификация
Существуют представители класса регуляторных ферментов, у которых переход активной формы в неактивную происходит путём ковалентной модификации молекулы фермента. К этому классу относится, к примеру, гликогенфосфорилаза из печени и мышц, катализирующая реакцию отщепления глюкозы от гликогена.
Так, распад гликогена в печени и скелетных мышцах регулируется путём трансформации количественных соотношений активной и неактивной форм фермента. Переход из одной формы в другую сопровождается трансформациями четвертичной структуры фермента, затрагивающими и его каталитический центр.
Множественные формы ферментов
Множественные формы ферментов возможно поделить на две категории:
- Изоферменты.
- Фактически множественные формы (подлинные).
Изоферменты — это ферменты, синтез которых кодируется различными генами, у них различная разные свойства и первичная структура, но они катализируют одну и ту же реакцию. Виды изоферментов:
- Органные — ферменты гликолиза в мышцах и печени.
- Клеточные — малатдегидрогеназа цитоплазматическая и митохондриальная (ферменты различные, но катализируют одну и ту же реакцию).
- Гибридные — ферменты с четвертичной структурой, образуются в следствии нековалентного связывания отдельных субъединиц.
- Мутантные — образуются в следствии единичной мутации гена.
- Аллоферменты — кодируются различными аллелями одного и того же гена.
Фактически множественные формы (подлинные) — это ферменты, синтез которых кодируется одним и тем же аллелем одного и того же гена, у них однообразная свойства и первичная структура, но по окончании синтеза на рибосомах они подвергаются модификации и становятся различными, не смотря на то, что и катализируют одну и ту же реакцию.
Медицинское значение
Связь между наследственными болезнями и ферментами обмена веществ была в первый раз установлена А. Гэрродом в 1910-е гг. Гэррод назвал заболевания, которые связаны с недостатками ферментов, «врожденными неточностями метаболизма».
В случае если происходит мутация в гене, кодирующем определенный фермент, может измениться аминокислотная последовательность фермента. Наряду с этим в следствии большинства мутаций его каталитическая активность понижается или полностью исчезает. В случае если организм приобретает два таких мутантных гена (по одному от каждого из своих родителей), в организме перестает идти химическая реакция, которую катализирует этот фермент. К примеру, появление альбиносов связано с прекращением выработки фермента тирозиназы, несущего ответственность за одну из стадий синтеза чёрного пигмента меланина.
На данный момент известны много наследственных болезней, которые связаны с недостатками ферментов. Созданы профилактики и методы лечения многих из таких заболеваний.
Наука Углерод Самый богатый на модификации элемент!
