Особенности строения и функционирования аллостерических ферментов.
1.Олигомерные белки, состоят из нескольких протомеров.
2. Аллостерические эффекторы могут быть активаторами
(повышают активность фермента) или ингибиторами
(снижают активность фермента).
3. Регуляция аллостерическими ферментов обратима.
Значение: аллостерические ферменты катализируют ключевые реакции определенного метаболического процесса.
Эффекторы
Активаторы: |
Ингибиторы: |
АДФ, |
АТФ |
АМФ |
гормоны |
гормоны |
метаболиты |
Действие аллостерических активаторов.
В составе аллостерического фермента имеется каталитическая и регуляторная субъединица (протомер).
Эффектор присоединяется к регуляторному центру Е:
изменяется конформация регуляторной субъединицы;
происходят кооперативные конформационные изменения Е;
изменяется конформация каталитической субъединицы;
повышается сродство активного центра к S;
повышается скорость химической реакции.
Действие аллостерических ингибиторов.
Ингибитор присоединяется к регуляторному центру фермента:
изменяется конформация регуляторной субъединицы;
происходят кооперативные конформационные изменения Е;
изменяется конформация каталитической субъединицы;
снижается сродство активного центра к S;
снижается скорость химической реакции.
Локализация аллостерических ферментов в метаболических процессах.
Аллостерические ферменты играют важную роль в метаболизме, так как они чрезвычайно быстро реагируют на малейшие изменения внутреннего состояния клетки. При накоплении конечного продукта он может действовать как аллостерический ингибитор фермента, катализирующего начальный этап данного процесса:
Такой тип регуляции называют
отрицательной обратной связью.
Значение: экономия и целесообразность.
Последствия нарушения аллостерической регуляции
Старение организма |
Развитие регуляторных |
|
энзимопатий |
||
|
Регуляторные энзимопатии - патологии, развивающиеся при утрате
аллостерических свойств фермента без изменения его активности, что приводит к развитию нерегулируемых процессов и накоплению
конечных продуктов.
Примеры заболеваний: развитие липом (жировых опухолей), подагра.
Регуляция активности липазы путем фосфорилирования - дефосфорилирования фермента.
Присоединение остатка Н3РО4 (источник – АТФ) приводит к изменению конформации активного центра и каталитической активности.
При этом результат может быть двояким:
-одни ферменты при фосфорилировании активируются,
-другие, напротив, становятся менее активными.
Значение: регуляция направленности процесса (синтез или распад).
Ассоциация - диссоциация протомеров. Протеинкиназа.
Протеинкиназа (ц–АМФ-зависимая)
|
состоит из 4 субъединиц 2 |
|
типов: |
2 регуляторные |
(R) |
|
2 каталитические |
(С). |
Такой тетрамер не обладает каталитической активностью. Присоединение 4 молекул ц-АМФ
к R-субъединицам приводит к диссоциации тетрамерного комплекса,
при этом |
|
высвобождаются |
С - |
субъединицы, способные вызывать
фосфорилирование других белков
или ферментов (их активность также повышается).
Значение:
активация ферментативной активности гормонами.
Адреналин вырабатывается клетками мозгового вещества надпочечников.
Его секреция повышается при стрессе, ощущении опасности, тревоге, страхе.
Адреналин взаимодействует с рецепторами на мембране клетки и повышает активность фермента аденилатциклазы.
Аденилатциклаза способствует образованию ц-АМФ из АТФ.
Активируется протеинкиназа,
фосфорилируются другие ферменты
(их активность возрастает).
Распад жира в жировых депо осуществляет фермент липаза, активность которой регулируется по данному механизму. Жирные кислоты, образующиеся в процессе мобилизации жира, становятся основными источниками энергии для большинства органов при стрессе.
Регуляция активности путем частичного протеолиза. Проферменты.
Проферменты — функционально неактивные предшественники ферментов, подвергающиеся преобразованиям (гидролизу), в результате образуется каталитически активный фермент.
Такой тип регуляции характерен для протеиназ
Механизм характерен для:
-пищеварительных ферментов,
-ферментов свертывающей системы крови.
Значение: защита клеток (тканей) от действия ферментов.
Регуляция путем изменения биосинтеза ферментов
Индукция – повышение количества E или формирование нового E в ответ на поступление избытка S.
Механизм: активация процессов транскрипции м - РНК, ответственных за синтез ферментов.
Значение: формирование сложной реакции организма, направленной на поддержание гомеостаза (адаптация).
Репрессия – снижение синтеза E в ответ на уменьшение поступление S. Механизм: торможение процессов транскрипции м - РНК,
ответственных за синтез ферментов.
Значение: формирование реакции организма, направленной на поддержание гомеостаза (адаптация).