17. Органический протеолиз. Активация пищеварительных протеолитических ферментов.

Протеолитические ферменты пищеварительного тракта и поджелудочной железы синтезируются в неактивной форме – в виде проферментов (зимогенов). Регуляция сводится к превращению проферментов в активные ферменты под влиянием специфических агентов или протеиназ. Трипсин в поджелудочной железе синтезируется в форме неактивного трипсиногена. В кишечнике он превращается в активный трипсин в результате аутокатализа или под действием протеиназ. Превращение неактивного пепсиногена в активный пепсин происходит аутокаталитически в результате ограниченного протеолиза в присутствии соляной кислоты и также связано с отщеплением от профермента ингибитора пептидной природы. Эти превращения проферментов в активные ферменты связаны с конформационными изменениями молекулы фермента и формированием активного центра или его раскрытием. Синтез протеиназ в неактивной форме предотвращает разрушение клеток органов, в которых образуются проферменты. Примерами подобного активирования белков является активирование некоторых гормонов (проинсулин —> инсулин), белка соединительной ткани (растворимый проколлаген превращается в нерастворимый коллаген), белков свертывающей системы крови.

18. Регуляция скорости метаболизма путем взаимопревращения ключевых ферментов.

При регуляции активности ключевых ферментов путем их взаимопревращения – обратимого перехода из неактивной формы в активную, фермент присутствует в клетке в неактивной форме. При метаболической потребности по сигналу извне и при посредничестве вторичного мессенджера активирующий фермент (E₁) переводит ключевой фермент в каталитически активную форму. Если потребность в этом пути обмена веществ отпадает, инактивирующий фермент (E₂) снова переводит ключевой фермент в неактивную форму. Процесс взаимопревращения в большинстве случаев состоит в АТФ- зависимом фосфорилировании ферментных белков протеинкиназой  и дефосфорилировании фосфатазой. В большинстве случаев более активна фосфорилированная форма фермента.

19. Регуляция скорости метаболизма путем изменения активности ключевых ферментов

Изменение активности ключевых ферментов (активация или ингибирование) различными механизмами – ковалентная модификация, аллостерическая регуляция, регуляция ограниченным протеолизом, изменение физико-химических условий внутриклеточной среды, регуляция посредством белок-белковых взаимодействий. Аллостерическими ферментами называют ферменты, активность которых регулируется количеством молекул субстрата и эффекторами. Присоединение эффектора к аллостерическому центру приводит к изменению третичной(четвертичной) структуры фермента и конфигурации активного центра, что вызывает снижение или повышение ферментативной активности.

Аллостерические ферменты построены из двух и более субъединиц: одни субъединицы содержат каталитический центр, другие имеют аллостерический центр и являются регуляторными. Присоединение эффектора к аллостерической (регуляторной) субъединице изменяет конформацию белка и, соответственно, активность каталитической субъединицы.

Посттрансляционная модификация ферментов определяет интенсивность процессов обмена веществ многоклеточного организма.

Ковалентная модификация заключается в обратимом присоединении или отщеплении определенной группы, благодаря чему изменяется активность фермента. Чаще всего такой группой является фосфорная кислота, реже метильные и ацетильные группы.

Ферменты могут быть активны как в фосфорилированном, так и в дефосфорилированном состоянии. Например, ферменты гликогенфосфорилаза и гликогенсинтаза при потребности организма в глюкозе фосфорилируются, при этом фосфорилаза гликогена становится активной и начинает расщепление гликогена, а гликогенсинтаза неактивна. При необходимости синтеза гликогена оба фермента дефосфорилируются, синтаза при этом становится активной, фосфорилаза – неактивной.