Изоферменты

Многие ферменты существуют в нескольких формах, встречающихся в одной клетке, они катализируют одну и туже химическую реакцию, но ферменты отличаются по аминокислотному остатку => у них разные физико-химические характеристики. Такие ферменты можно выделить и охарактеризовать. Самый изученный фермент существующий в множественных формах – фермент – дегидрогеназа молочной кислоты. Под ее действием молочная кислота переходит в пировиноградную

молочная пировиноградная

Этот фермент существует в пяти разных изоформах. В тканях животных (скелетная мышца), 4 полипептидные цепочки А₄этого фермента и все они одинаковы. В сердечной мышце другого вида, но тоже 4 и все одинаковые В₄. В тканях и органах имеют состав А₃В, А₂В₂, АВ₃, то есть фермент все равно состоит из 4-х цепей.

Нарушение каталитической активности фермента может быть обусловлено мутацией. Известно много генетических болезней человека, при котором фермент либо не активен, либо имеет дефект, затрагивающий его каталитическую или регуляторную функцию. При таких заболеваниях в полипептидных цепях дефектного фермента содержится и большее число «неправильных» аминокислот, появившиеся в результате мутации в молекуле ДНК.

Если генетические изменения фермента входящего в состав системы фермента, отвечающих за ЦНС, то последствия могут быть тяжелыми. В организм вводят иммобилизованные в капсуле вещества для того, чтобы нужный фермент был постоянно в организме.

Иногда генетические изменения касаются не очень важных ферментов, наблюдаются изменения во вторичных признаков организма (цвет глаз, волос), это используется для выведения определенных видов животных (альбинизм связан с тирози-3-монооксигеназа- он дефектный).

17 Вопрос. Регуляторные ферменты (регуляция ферментативной активности).

В каждой системе есть фермент, который выполняет роль дирижера и задает скорость всей последовательности реакций, так как катализирует самую медленную стадию. Такие ферменты способны ускорять процесс в целом, либо замедлять его. Это происходит в ответ на определенные сигналы в клетке. В большинстве мультиферметативных систем, фермент-дирежер катализирует первую реакцию, а остальные идут с максимальной скоростью и зависят только от концентрации субстрата (продукта первой реакции). Такая регуляция может происходит двумя типами:

1. Аллостерическое регулирование

2. Ковалентная регуляция (путем ковалентной модификации фермента).

Аллостерическая регуляция.

В некоторых мультиферментативных системах первый отличается особенностью: он ингибируется конечным продуктом мультиферментативной системой. Как только концентрация конечного продукта такой последовательности метаболических реакций становится выше стационарной концентрации, то этот избыток присоединяется в аллостерическом центре ферменте – регулятора. Фермент становится не активным, процесс прекращается, пока концентрация не понизится до стационарного или не будет такой, какой нужна клетке. Такой тип регуляции используется для синтеза белков в клетке – ингибирование по принципу обратной связи – ретроингибирование.

Пример: синтез L-изолейцина изL-трионина на мультиферментативной системе, состоящей из пяти ферментов.

L– треонинL- изолейцин

Когда фермент-регулятор реагирует на избыточное количество субстрата, функцию положительного или активирующего регулятора выполняют не конечные продукты реакции, а молекулы субстрата. Необходимо его скорее превратить в продукты реакции. Регуляторы гомеотропны. Субстрат связывается с ферментом в аллостерических центрах.

Некоторые ферменты подвержены действию 2 модуляторов, которые действуют на фермент противоположным действием (повышают, понижают активность). Для них зависимость скорости реакции от концентрации субстрата не выражается уравнением Михаэля-Саменко.

Ковалентная регуляция.

При ней происходит образование новых ковалентных связей в ферменте.

Пример: гликогенфосфорелаза – катализирует реакцию расщепления гликогена.

Этот фермент существует в двух формах:

1. Гликогенфосфорелаза а (активная форма) представляет собой димер, состоящий из 2 идентичных групп, в каждой есть остаток серина в виде дифосфорного эфира.

2. Фосфорилаза b. Этот фермент не активный, образуется из а под действием фосфотазы

Чтобы перевести Е – b в Е – а необходим фермент киназа фосфорилазы.