номаніття функцій клітини забезпечується просторової і тимчасової (в першу чергу, в залежності від ритму харчування) регуляцією певних метаболічних шляхів. Просторова регуляція пов'язана з суворою локалізацією певних ферментів в різних органелах. Так, в ядрі знаходяться ферменти, пов'язані з синтезом молекул ДНК і РНК, в цитоплазмі - ферменти гліколізу, в лізосомах - гідролітичні ферменти, в матриксі мітохондрій - ферменти ЦТК, у внутрішній мембрані мітохондрій - ферменти ланцюга перенесення електронів і т.д. Така субклітинних локалізація ферментів сприяє впорядкованості біохімічних процесів і збільшує швидкість обміну речовин.
Таблиця 1. Типи метаболічних шляхів
СхемаНазваніеПрімерА? У? С? D? ЕЛінейнийГліколіз РазветвлённийСінтез нуклеотидів ЦікліческійЦікл трикарбонових кіслотСінтез сечовини Спіральний? - окислення жирних кислот
. 2 Принципи регуляції метаболічних шляхів
Всі хімічні реакції в клітині протікають за участю ферментів. Тому, щоб впливати на швидкість протікання метаболічного шляху, досить регулювати кількість або активність ферментів. Зазвичай в метаболічних шляхах є ключові ферменти, завдяки яким відбувається регуляція швидкості всього шляху. Ці ферменти (один або декілька в метаболічному шляху) називаються регуляторними ферментами; вони каталізують, як правило, початкові реакції метаболічного шляху, необоротні реакції, швидкість-ли-мітірующіе реакції (самі повільні) або реакції в місці перемикання метаболічного шляху (точки розгалуження).
Регуляція швидкості ферментативних реакцій здійснюється на 3 незалежних рівнях:
зміною кількості молекул ферменту;
доступністю молекул субстрату і кофер-мента;
зміною каталітичної активності молекули ферменту.
Рис. 2 Внутріклітинна локалізація ферментів
. Регуляція кількості молекул ферменту в клітині
Відомо, що білки в клітині постійно оновлюються. Кількість молекул ферменту в клітині визначається співвідношенням 2 процесів - синтезу і розпаду білкової молекули ферменту:
Синтез білка - багатостадійний процес. Регуляція синтезу білка може відбуватися на будь-якій стадії формування білкової молекули. Найбільш вивчений механізм регуляції синтезу білкової молекули на рівні транскрипції, який здійснюється певними метаболітами, гормонами і поруч біологічно активних молекул.
Що стосується розпаду ферментів, то регуляція цього процесу менш вивчена. Можна тільки припускати, що це не просто процес протеолізу (руйнування білкової молекули), а складний механізм, можливо, який визначається на генетичному рівні.
. Регуляція швидкості ферментативної реакції доступністю молекул субстрату і коферментів
Важливий параметр, контролюючий протікання метаболічного шляху, - наявність субстратів, і головним чином - наявність першого субстрату. Чим більше концентрація вихідного субстрату, тим вище швидкість метаболічного шляху.
Інший параметр, лімітуючий протікання метаболічного шляху, - наявність регенерованих коферментів. Наприклад, в реакціях дегідрування коферментом дегідрогеназ служать окислені форми NAD +, FAD, FMN, які відновлюються в ході реакції. Щоб коферменти знову брали участь у реакції, необхідна їх регенерація, тобто перетворення в окислених форму.
. Регуляція каталітичної активності ферментів
Найважливіше значення в зміні швидкості метаболічних шляхів грає регуляція каталітичної активності одного або декількох ключових ферментів даного метаболічного шляху. Це високоефективний і швидкий спосіб регуляції метаболізму.
Основні способи регуляції активності ферментів:
аллостерічеськая регуляція;
регуляція за допомогою білок-білкових взаємодій;
регуляція шляхом фосфорилювання/дефосфорилирования молекули ферменту;
регуляція частковим (обмеженим) протеолізом.
аллостерічеськая регуляція
аллостерічеськая ферментами називають ферменти, активність яких регулюється не тільки кількістю молекул субстрату, але й іншими речовинами, званими ефекторами. Беруть участь у аллостерічеськой регуляції ефектори - клітинні метаболіти часто саме того шляху, регуляцію якого вони здійснюють.
Роль аллостеріческіх ферментів у метаболізмі клітини.
аллостерічеськая ферменти відіграють важливу роль у метаболізмі, оскільки вони надзвичайно швидко реагують на найменші зміни внутрішнього стану клітини. Аллостерічеськая регуляція має велике значення в наступни...
