Ковалентная модификация

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!


Похожие статьи:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: