ані, далекому від рівноваги. Одночасно в ній виконується і інша робота, пов'язана із взаємодією з середовищем, наприклад: в м'язових клітинах - скорочення; в нервових клітинах - проведення нервового імпульсу; в клітинах нирок - утворення сечі, що значно відрізняється за своїм складом від плазми крові; в спеціалізованих клітинах шлунково-кишкового тракту - синтез і виділення травних ферментів; в клітинах ендокринних залоз - секреція гормонів; в клітинах світляків - світіння; в клітинах деяких риб - генерування електричних розрядів і т.д.
. Регуляція первинних метаболічних процесів
У клітці постійно відбувається велика кількість різноманітних хімічних реакцій, які формують метаболічні шляхи - послідовне перетворення одних сполук до інших. Метаболізм - сукупність всіх метаболічних шляхів, що протікають в клітинах організму.
Серед всіх метаболічних шляхів, що протікають в організмі, виділяють протилежно спрямовані процеси: катаболізм і анаболізм. Катаболізм - розпад складних речовин до простих з вивільненням енергії. Анаболізму - синтез з простих складніших речовин. Метаболічні шляхи узгоджені між собою за місцем, часом і інтенсивності протікання. Ця узгодженість протікання всіх процесів забезпечується складними і різноманітними механізмами регуляції
Рис. 1 Інгібування активності ферментів внаслідок ковалентного модифікації залишків цистеїну
2.1 Організація хімічних реакцій в метаболічні шляхи
Оптимальна активність ферментів, що каталізують реакції одного метаболічного шляху, досягається завдяки певній просторової організації в клітці.
. Просторова локалізація ферментів
Більшість ферментів має внутрішньоклітинну локалізацію і розподілені в організмі нерівномірно. Всі ферменти одного метаболічного шляху, як правило, знаходяться в одному відділі клітини. Особливо поділ метаболічних шляхів важливо для протилежно спрямованих катаболічних і анаболічних процесів. Наприклад, синтез жирних кислот відбувається в цитоплазмі, а їх розпад в мітохондріях. Якби такого поділу не існувало, утворювалися б даремні з функціональною та енергетичної точки зору шляху.
У метаболічних шляхах продукт першої ферментативної реакції служить субстратом другий і так далі до формування кінцевого продукту. Проміжні продукти метаболічного шляху можуть вивільнятися з послідовності реакцій і використовуватися в інших метаболічних шляхах, тобто метаболічні шляхи пов'язані між собою проміжними продуктами.
У ряді випадків просторова організація ферментів настільки сильно виражена, що продукт реакції ні за яких умов не може бути вичленований із метаболічного шляху і обов'язково служить субстратом наступної реакції. Така організація метаболічного шляху носить назву мультиферментного комплексу і виникає в результаті структурно-функціональної організації ферментів. Зазвичай такі комплекси пов'язані з мембранами. В якості прикладів мультиферментних комплексів можна навести піруватдегідрогеназний комплекс, під дією якого відбувається окисне декарбоксилювання піровиноградної кислоти (пірувату), синтазу жирних кислот, каталізують синтез пальмітинової кислоти.
. Структура метаболічних шляхів
Структура метаболічних шляхів в клітці вкрай різноманітна. У випадку, коли субстрат в результаті ряду ферментативних процесів перетворюється на один продукт, такий шлях носить назву лінійного метаболічного шляху. Часто зустрічаються розгалужені метаболічні шляхи, що призводять до синтезу різних кінцевих продуктів залежно від потреби клітини. У процесі вивчення курсу біологічної хімії ви також познайомитеся з циклічними і спіральними метаболічними шляхами.
органоспецифичность
Ферментний складу різних клітин неоднаковий. Ферменти, що виконують функцію життєзабезпечення клітини, знаходяться у всіх клітинах організму. У процесі диференціювання клітин є зміна ферментного складу клітин. Так, фермент аргіназа, що бере участь у синтезі сечовини, знаходиться тільки в клітинах печінки, а кисла фосфатаза, що бере участь у гідролізі моноефіру ортофосфорної кислоти, - в клітинах простати. Це так звані органоспецифічні ферменти.
Якщо говорити про вузько спеціалізованих клітинах, то ферментів, що виконують функції в цих клітинах, знаходиться більше, ніж в інших клітинах. Наприклад, у клітинах серцевого м'яза є підвищена кількість ферментів креатинкінази і аспартатамінотрансферази, в клітинах печінки - аланінамінотрансферази і аспартатамінотрансферази, в остеобластів - лужної фосфатази і т.д.
Компартменталізація
Клітина - сложнофункціональная система, яка регулює своє життєзабезпечення. Різ...
