Ang regulasyon ng mga aktibidad ng mga enzymes at ang kanilang mga paraan

Bilang isang yunit ng pamumuhay na bagay, na function bilang isang hanay ng mga bukas na biological sistema, ang mga cell ay patuloy na pakikipag-ugnayan sa mga panlabas na kapaligiran na sangkap at enerhiya. Upang mapanatili ang homeostasis sa loob nito mayroong isang grupo ng espesyal na sangkap ng protina kalikasan - enzymes. Istraktura, function at regulasyon ng mga aktibidad ng mga enzymes aral espesyal na sangay ng byokimika, enzymology tinatawag. Sa artikulong ito, gamit ang kongkreto halimbawa, kami ay isaalang-alang ang iba't-ibang mekanismo at paraan ng ipinaguutos sa aktibidad ng enzymes likas na taglay ng mas mataas na mammals at mga tao.

Ang mga kondisyon na kinakailangan para sa optimal enzyme aktibidad

Biologically aktibong mga ahente na selectively makakaapekto sa parehong mga paglagom reaksyon at cleavage eksibit nito catalytic ari-arian sa mga cell sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Halimbawa, ito ay mahalaga upang malaman kung sa anong bahagi ng cell tumatagal ng maglagay ng isang kemikal na proseso, na kung saan ay nagsasangkot ng enzymes. Dahil compartmentation (ang dibisyon ng saytoplasm sa mga site) antagonistikong reaksyon nagaganap sa iba't-ibang mga bahagi at mga organelles.

Kaya, protina synthesis ay isinasagawa sa ribosoma at ang kanilang cleavage - sa hyaloplasm. Cellular aktibidad regulasyon ng mga enzymes na catalyze biochemical reaksyon sa tapat, hindi lamang nagbibigay ng mga pinakamainam na daloy ng rate ng metabolismo, ngunit din pinipigilan ang pagbuo ng enerhiya walang silbi metabolic pathways.

multienzyme complex

Structural at functional na organisasyon ng mga enzymes, enzymatic form unit cell. Karamihan sa mga reaksyon kemikal na kumuha ng lugar sa loob nito ay magkakaugnay. Kung sa isang maraming palapag proseso ng kemikal produkto ng unang reaksyon ay isang reactant para sa karagdagang, sa kasong ito, ang spatial-aayos ng mga enzymes sa cell ay ipinahayag lalo Matindi.

Dapat ito ay remembered na ang mga enzymes ay sa pamamagitan ng likas na katangian simple o kumplikadong mga protina. At ang kanilang pagiging sensitibo sa cellular substrates dahil lalo na sa isang pagbabago sa sarili nitong spatial configuration ng tersiyaryo o quaternary istraktura ng peptide. Enzymes at reaksyon sa mga pagbabago hindi lamang sa cellular mga parameter tulad ng mga kemikal na komposisyon hyaloplasm, konsentrasyon ng reactants at produkto na reaksyon, ang temperatura, ngunit din sa mga pagbabago sa kalapit na mga cell o sa ekstraselyular fluid.

Bakit cell nahahati sa compartments

Makatwirang at lohikal wildlife aparato lamang amazing. Ito ganap na nalalapat sa manifestations buhay katangian ng cell. Para siyentipiko botika lubos na malinaw na ang multidirectional enzymatic reaksyon kemikal, halimbawa ang synthesis ng glycolysis at asukal ay hindi maaaring magpatuloy sa parehong tube. Paano, pagkatapos, ang kabaligtaran ay nangyayari sa mga reaksyon hyaloplasm isang solong cell, na kung saan ay ang substrate para sa kanilang pag-uugali? Ito ay lumiliko out na ang cellular mga nilalaman - ang cytosol, - karoonan ng antagonistikong mga proseso ng kemikal ay natupad spatially separated at nakahiwalay na mga form loci - compartments. Dahil sa kanilang mga metabolic reaksyon ng mas mataas na mammals at mga kawani na tao ay regulated lalo tumpak, at metabolic produkto ay transformed sa form, madaling penetrates sa pamamagitan ng mga pader ng mga site ng cell. Susunod, sila ay ibalik ang kanyang orihinal na istraktura. Bilang karagdagan sa mga cytosol, ang enzymes na nakapaloob sa organelles: ribosomes, mitochondria, nucleus, lysosomes.

Ang papel na ginagampanan ng enzymes sa enerhiya metabolismo

Isaalang-alang ang oxidative decarboxylation ng pyruvate. Ang mga regulasyon ng catalytic aktibidad ng enzymes ito ay nai-aral ng mabuti enzymology. Ito biochemical proseso ay tumatagal ng lugar sa mitochondria - dvumembrannyh organelles ng mga selulang eukaryotiko - at isang intermediate proseso sa pagitan ng anoxic paghahati ng asukal at ang Krebs cycle. Pyruvate dehydrogenase complex - PDH - ay naglalaman ng tatlong enzyme. Sa mas mataas na mammals at mga tao bawasan ang nangyayari sa pagtaas konsentrasyon ng acetyl-CoA at NATH, ibig sabihin, sa kaso ng mga alternatibong pang-edukasyon mga pagkakataon molecules ng acetyl-CoA. Kung ang cell nangangailangan ng higit pang mga bahagi ng enerhiya at nangangailangan ng mga bagong tanggap ng mga molecule para sa amplification reaksyon tricarboxylic acid cycle, ang enzymes ay ginawang aktibo.

Ano ang allosteric pagsugpo

Regulasyon ng mga aktibidad ng mga enzymes ay maaaring natupad na may espesyal na sangkap - catalytic inhibitors. Maaari silang ma-covalently naka-link sa mga tiyak loci enzyme, bypassing ang mga aktibong site. Ito ay humahantong sa isang spatial pagpapapangit ng ang katalista istraktura at awtomatikong entails ng pagbawas sa kanyang enzymatic properties. Sa ibang salita, may allosteric regulasyon ng enzyme aktibidad. Idagdag din kami na ang form na ng catalytic pagkilos taglay na oligomeric enzymes, hal mga na ang mga molecule ay binubuo ng dalawa o higit pang polymeric subunits protina. PDH-complex na tinalakay sa nakaraang pamagat ay lamang ay naglalaman ng tatlong oligomeric enzyme: pyruvate dehydrogenase, isang dehydrogenase at degidrolipoil gidrolipoil transatsetilazu.

regulasyon enzymes

Research sa enzymology itinatag katunayan na ang rate ng kemikal reaksyon ay depende pareho sa konsentrasyon at aktibidad ng katalista. Karamihan sa mga madalas, ang mga pangunahing metabolic pathways naglalaman ng enzymes na umayos ang reaksyon rate sa lahat ng mga site nito.

Ang mga ito ay tinatawag na regulasyon at karaniwang nakakaapekto sa inisyal na reaksyon ng complex, at maaaring lumahok sa karamihan sa mabagal na proseso ng kemikal sa isang hindi maibabalik reaksyon, o sumali sa reactants sa puntos branch sa isang metabolic pathway.

Paano ay ang peptide pakikipag-ugnayan

Isang paraan kung paano ang mga regulasyon ng enzyme aktibidad ay nangyayari sa isang cell ay isang protina-protina pakikipag-ugnayan. Ano ito? Kontrol na protina ay ipinagsama sa ang enzyme Molekyul, kung saan ang kanilang pag-activate. Halimbawa, ang adenylate cyclase enzyme na matatagpuan sa panloob na ibabaw ng cell lamad at maaaring makipag-ugnayan sa naturang mga istraktura tulad ng hormone receptor at ang peptide itapon pagitan ng ito at ang enzyme. Dahil ang mga nagresultang tambalang hormone receptor pagbabago nito protina intermediate spatial kumpirmasyon, sa paraan ng pagpapahusay ng catalytic katangian ng adenylate cyclase sa biyokimika ay tinatawag na "pag-activate dahil pag-akyat regulasyon protina."

Protomers at ang kanilang papel sa biyokimika

Ang grupo ng mga sangkap, kung hindi man tinatawag na protina kinases, mapabilis ang paglipat ng anion PO ₄ ^3- gidroksogrupp amino acid na kabilang sa isang peptide macromolecule. Regulasyon ng mga aktibidad ng mga enzymes protomers ay isasaalang-alang sa pamamagitan ng sa amin bilang isang halimbawa ng protina kinase A. Ito Molekyul - tetramer ay binubuo ng dalawang catalytic at dalawang regulatory subunits at peptide ay hindi aandar bilang ang katalista hangga't ang regulatory rehiyon para protomer naka-attach ang isang apat na kampo Molekyul. Ito ay nagiging sanhi ng pagbabago ng spatial istraktura ng regulasyon protina, na hahantong sa ang release ng dalawang catalytic activate particle protina, hal dissociation protomers. Kung hiwalay sa regulatory subunits ng kampo Molekyul, protina kinase hindi aktibo complex muli naibalik sa isang tetramer, tulad ng nangyayari Association catalytic at pangkontrol na peptide particle. Sa gayon, ang paraan ng regulasyon ng mga aktibidad ng enzyme tinalakay sa itaas ay nagbibigay ng kanilang mga reversible kalikasan.

Chemical regulasyon ng enzyme aktibidad

Biochemistry at pinag-aralan ang mga mekanismo ng regulasyon ng enzyme aktibidad, phosphorylation, dephosphorylation. Ang mekanismo ng regulasyon ng enzyme aktibidad sa kasong ito ay may mga sumusunod na form: amino acid residues ng enzyme na naglalaman ng OH ^-, baguhin ang kanilang mga kemikal na pagbabago dahil sa exposure sa fosfoproteinfosfataz. Sa kasong ito, pagwawasto tumututol sa mga aktibong site ng enzyme, kung saan ang mga enzymes para sa ilang kadahilanan ito ay pag-activate ang mga ito at para sa iba - nagbabawal. fosfoproteinfosfataz catalytic ari-arian mismo ay kinokontrol ng hormones sa pagliko. Halimbawa, hayop almirol - glycogen - at taba sa pagitan ng pagkain ay hinati-hati sa Gastrointestinal tract, o mas tiyak, sa duodenum ilalim ng impluwensiya ng glucagon - pancreatic enzyme.

Ang prosesong ito ay pinahusay na sa pamamagitan ng phosphorylation ng itropiko gastrointestinal enzymes. Sa aktibong panahon ng panunaw kapag ang pagkain ay nagpasok mula sa tiyan papunta sa duodenum, glucagon synthesis ay pinahusay na. Insulin - isa pancreatic enzyme ginawa ng mga cell alpha ng islets ng Langerhans, - nakikipag-ugnayan sa ang receptor, kabilang ang phosphorylation ng parehong mekanismo ng digestive enzymes.

bahagyang proteolysis

Tulad ng iyong nakikita, antas ng regulasyon ng mga aktibidad ng enzyme sa cell iba-iba. Para sa mga enzymes na nasa labas ng cytosol o organelles (sa plasma ng dugo o sa gastrointestinal sukat), ang paraan ng activation ay ang proseso ng haydrolisis ng peptide bono CO-NH. Ito ay kinakailangan, dahil ang naturang mga enzymes ay synthesized sa isang hindi aktibo form. Molekyul ay dumidikit sa pamamagitan ng enzyme peptide bahaging ito at ang natitira ay napapailalim sa pagbabago ng mga istruktura ng mga aktibong site. Ito ay humantong sa ang katunayan na ang mga enzyme "ay nagsasama ng isang nagtatrabaho kondisyon", iyon ay, ay magagawang upang maka-impluwensya ang kurso ng proseso ng kemikal. Halimbawa, sa hindi aktibong enzyme pancreatic trypsinogen hindi dumidikit protina pagkain sa pagpasok sa duodenum. Ito ay tumatagal ng lugar sa ilalim ng pagkilos ng enteropeptidase proteolysis. Matapos na ang mga enzyme ay aktibo at ay tinatawag na ngayong trypsin. Bahagyang proteolysis - ang proseso ay baligtaran. Ito ay nangyayari sa mga kaso tulad ng pag-activate ng enzymes na masira polypeptides sa pamumuo ng dugo.

Tungkulin ng konsentrasyon ng ang panimulang materyales sa cell metabolismo

Regulasyon ng mga aktibidad ng availability enzyme substrate tiningnan bahagyang sa contact subtitle "multienzyme complex." Ang rate ng catalytic reaksyon na nagaganap sa ilang yugto, ay lubos na nakasalalay sa bilang ng mga molecules ng ang panimulang materyal ay nasa cell hyaloplasm o organelles. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang bilis ng metabolic pathway ay direkta proporsyonal sa ang konsentrasyon ng ang panimulang materyal. Ang mas malaki reactant molecules na matatagpuan sa cytosol, mas mataas ang bilis ng lahat ng mga kasunod na mga reaksyon kemikal.

allosteric regulasyon

Enzymes na mga ay kinokontrol hindi lamang sa pamamagitan ng konsentrasyon ng ang panimulang materyales, reagents, kundi pati na rin ang effector sangkap, nailalarawan sa pamamagitan ng sa gayon tinatawag na allosteric regulasyon. Karamihan ng mga enzymes ay bibigyan ng intermediate produkto ng metabolismo sa cell. Dahil sa effector at ipinatupad ang regulasyon ng enzyme aktibidad. Biochemistry nagpakita na ang mga compounds, na tinatawag na allosteric enzyme ay napakahalaga para sa metabolismo ng cell, pati na mayroon silang isang napakataas na sensitivity sa mga pagbabago sa kanyang homeostasis. Kung ang enzyme inhibits ang chemical reaction, ibig sabihin, binabawasan nito ang kanyang bilis - ito ay tinatawag na isang negatibong effector (inhibitor). Sa kabaligtaran kaso, kapag may isang pagtaas sa ang rate ng reaksyon, pagdating sa mga activator - isang positibong effector. Sa karamihan ng mga kaso ang panimulang materyales, hal reactants pagpasok sa pakikipag-ugnayan ng kemikal-play ang isang papel na ginagampanan activators. Of course, ang mga produkto na nabuo sa pamamagitan ng multi-stage reaksyon kumilos bilang inhibitors. Ang uri ng regulasyon constructed sa ugnayan ng konsentrasyon ng reactants at produkto, na tinatawag na heterotrophic.