Ureditev delovanje encimov in njihovih načinov

Kot enoto žive snovi, ki deluje kot skupek odprtih bioloških sistemov, celica nenehno komunikacijo z zunanjim okoljem snovi in energije. Da bi ohranili homeostazo v njem pa je skupina s posebnimi snovi proteinske narave - encimi. Struktura, funkcija in regulacija aktivnosti encimov študiral posebno vejo biokemijo, encimologija imenovan. V tem članku, na podlagi konkretnih primerov, bomo obravnavali različne mehanizme in metode, ki ureja delovanje encimov, ki so del višjih sesalcih in ljudeh.

Pogoje, potrebne za optimalno aktivnost encimov

Biološko aktivne snovi, ki selektivno vplivajo tako reakcijo asimilacije in cepitev kažejo njihovo katalitično delovanje v celicah pod določenimi pogoji. Na primer, je pomembno, da ugotovite, v kateri del celice Poteka kemični proces, ki vključuje encime. Zaradi prekate (delitev citoplazme v mestih) antagonistični učinki se pojavljajo v različnih delih in organel.

Tako je sinteza proteina izvedemo v ribosome in njihovo cepitev - v hyaloplasm. Cellular ureditev aktivnost encimov, ki katalizirajo biokemijske reakcije nasproti, ne zagotavlja samo optimalno pretočno hitrost presnove, temveč tudi preprečuje tvorbo energije neuporabnih metabolične poti.

multiencimsko kompleks

Strukturna in funkcionalna ureditev encimi, encimski oblike celice enoto. Večina kemijskih reakcij, ki potekajo v njej so med seboj povezani. Če v večstopenjskem kemijskih procesov produkta iz prve reakcije je reaktant pri nadaljnji, v tem primeru se prostorska razporeditev encimov v celici izraženo zlasti močno.

Treba je opozoriti, da so encimi, ki jih narava preproste ali kompleksne beljakovine. In njihove občutljivosti na celičnih substratov predvsem posledica sprememb v svojem prostorskem konfiguracijo terciarne ali kvartarne strukturo peptida. Encimi in odziva na spremembe, ne samo v celičnih parametrov, kot so kemična sestava hyaloplasm, koncentracija reaktantov in reakcijskih produktov, temperature, temveč tudi do sprememb v sosednjih celic ali v ekstracelularni tekočini.

Zakaj celica razdeli v oddelke

Razumna in logična naprava divje živali preprosto neverjetno. To v celoti velja za življenjske manifestacije značilnih celice. Za znanstvenik kemik povsem jasno, da v več smereh encimske kemijske reakcije, npr sinteza glikolize in glukoze ne more nadaljevati v isti cevi. Kako torej nasprotno pojavlja v reakcijski hyaloplasm eni celici, ki je substrat za njihovo ravnanje? Izkaže se, da se celična vsebina - citosol, - kjer so antagonistični kemičnih procesih, ki potekajo prostorsko ločenih in izoliranih oblike lokusov - predelke. Zaradi njihove presnovne reakcije višjih sesalcih in ljudeh so urejene posebej natančno in presnovni produkti se pretvorijo v obliko, lahko prodre skozi stene celic straneh. Nato so obnovili svojo prvotno strukturo. Poleg citosol, encime, vsebovane v organele: ribosomov, mitohondriji, jedro, lizosome.

Vloga encimov v presnovi energije

Razmislite oksidativno dekarboksilacijo piruvata. Uredba katalitične aktivnosti encimov je bilo dobro raziskano encimologija. Ta biokemični proces poteka v mitohondrijih - dvumembrannyh organele iz evkariontskih celic - in vmesni postopek med anoksičnem glukoze deljenja in ciklu Krebs. Kompleks piruvat-dehidrogenaza - PDH - vsebuje tri encim. V višjih sesalcev in ljudi, ki zmanjšujejo njeno dogaja z naraščajočo koncentracijo acetil-CoA in Nath, in sicer v primeru alternativnih izobraževalnih možnosti molekul acetil-CoA. Če celica potrebuje več delov energije in zahteva nove akceptor za pomnoževanje reakcije trikarboksilne kisline ciklusa, se aktivirajo encime.

Kaj je alosterični zaviranje

Regulacija aktivnosti encimov lahko izvedemo s posebnimi snovmi - katalitskih inhibitorjev. Lahko se kovalentno vezan na specifično loci encima, mimo svoje aktivno mesto. To vodi v prostorsko deformacijo strukture katalizatorja in avtomatično pomeni zmanjšanje njegove encimske lastnosti. Z drugimi besedami, ni alosterični regulacija encimske aktivnosti. Prav tako smo dodali, da ta oblika katalitične reakcije neločljivo oligomernih encimov, t.j. tiste, katerih molekule so sestavljene iz dveh ali več polimernih proteinskih podenot. PDH-kompleks razpravljali v prejšnjem naziva vsebuje samo tri oligomerni encim: piruvata dehidrogenaze dehidrogenazo in degidrolipoil gidrolipoil transatsetilazu.

regulatorni encimi

Raziskave v Enzymology ugotovljeno dejstvo, da je stopnja kemijske reakcije odvisna tako od koncentracije in aktivnost katalizatorja. Najpogosteje so glavne poti presnove vsebujejo encime, ki uravnavajo hitrost reakcije na vseh svojih lokacijah.

Imenujejo se regulativni in ponavadi vplivajo na začetno reakcijo kompleksa, in lahko sodelujejo v najbolj počasnih kemijskih procesov v ireverzibilno reakcijo, ali se pridružijo reaktantov na regijo točk na presnovno pot.

Kako je interakcija peptid

Ena metoda, s katero se pojavi regulacija encimske aktivnosti v celici, ki je interakcija protein-protein. Kaj je to? Regulacijskih proteinov, ki je pripojena na encim molekulo, pri čemer je njihova aktivacijo. Na primer, adenilat ciklaze encim nahaja na notranji površini celične membrane in se lahko medsebojno delujejo z take strukture, kot hormonski receptor in peptida razporejen med njim in encimom. Ker nastalo receptorja spojina hormon spremeni svojo proteinski vmesni prostorsko potrditev, je ta metoda krepitve katalitskih lastnosti adenilat ciklaze v biokemije imenujejo "aktiviranje zaradi pristopna regulatorni proteini."

Promotorji in njihova vloga v biokemiji

Ta skupina substanc, drugače imenovana protein kinaze, pospeši prenos aniona PO ₄ ^3- gidroksogrupp aminokislinski spada v peptidni makromolekule. Regulacija aktivnosti encimov promotorjev bo obravnavala nas kot primer protein-kinaze A. molekula - tetramer je sestavljen iz dveh katalitsko in dveh regulatornih podenot in peptidom ne deluje kot katalizator, dokler regulatorna regija za promotorja vezana molekule štiri- cAMP. To povzroča transformacijo prostorske strukture regulacijskih proteinov, kar vodi do sproščanja dveh katalizatorjev aktiviranega proteina delcev, tj disociacije promotorjev. Če ločeno od regulatornih podenot cAMP molekule, protein kinaza neaktiven kompleks ponovno obnovljena tetramer, ko pride pridružitvenega katalitične in regulatornih peptidov delcev. Tako je način regulacija encimske aktivnosti je opisano zgoraj zagotavljajo njihovo reverzibilno naravo.

Kemijsko regulacija encimske aktivnosti

Biokemija in raziskali te mehanizme regulacije encimske aktivnosti, fosforilacije, fosforilacijo. Mehanizem regulacije encimske aktivnosti v tem primeru ima naslednjo obliko: aminokislinski ostanki encima, ki vsebuje OH ^{- spremeniti} svoje kemijske modifikacije posledica izpostavljenosti fosfoproteinfosfataz. V tem primeru se korekcija predmet aktivnega mesta encima, pri čemer se encime iz nekega razloga je njihovo aktiviranje in za druge - inhibitorni. fosfoproteinfosfataz katalitičnih lastnosti same ureja hormonov v vrsti. Na primer, živalski škrob - glikogena - in maščob med obroki se razgradijo v prebavnem traktu, ali natančneje, v dvanajstniku pod vplivom glukagona - trebušne slinavke encima.

Ta proces je okrepljen s fosforilacijo trofičnih gastrointestinalnih encimov. V aktivnem obdobju prebave ko hrana začne iz želodca v dvanajsternik je sinteza glukagon izboljšana. Inzulin - ena pankreasa encima alfa celicah Langerhansovih otočkov, - interakcije z receptorjem, vključno fosforilacijo enakim mehanizmom prebavnih encimov.

delno proteolizo

Kot lahko vidite, stopnja regulacije aktivnost encimov v celici spreminjala. Za encime, ki so zunaj citosol ali organele (v krvni plazmi ali v gastrointestinalnem traktu), metoda aktiviranja je proces hidrolize peptidne vezi CO-NH. To je potrebno, ker se taki encimi sintetiziramo v neaktivni obliki. Molekula je cepi z encimom peptidno odseka, preostanek pa je odvisna od spremembe strukture aktivnega mesta. To vodi k dejstvu, da je encim "vključuje delovne pogoje", to pomeni, da lahko vpliva na potek kemičnim postopkom. Na primer, neaktivni encim pankreasa tripsinogen ne cepi beljakovine hrane vstopa v dvanajsternik. To poteka pod vplivom enteropeptidaza proteolize. Nakar se encim in se zdaj imenuje tripsina. Delno proteolize - proces je reverzibilen. To se zgodi v primerih, kot je aktivacija encimov, ki razgrajujejo polipeptidov v strjevanju krvi.

Vloga koncentracija izhodnih materialov v celičnega metabolizma

Regulacija aktivnosti dostopnosti encimskega substrata ogledov delno v kontaktni podnaslovom "multiencimskega kompleks." Stopnja katalitskih reakcij, ki potekajo v več fazah, je močno odvisna od števila molekul izhodnega materiala v hyaloplasm celice in organele. To je posledica dejstva, da je hitrost presnove poti neposredno sorazmerna s koncentracijo od izhodiščnega materiala. Večje reaktantov molekule, ki se nahajajo v citosolu, večja je hitrost vseh naslednjih kemijskih reakcij s.

alosterični predpis

Encimi, katerih aktivnost je pod nadzorom ne le s koncentracijo izhodnimi materiali, reagenti, temveč tudi efektorskih učinkovin, označen s tako imenovanim alosterično uredbi. Večina teh encimov so predstavljene z vmesnimi proizvodi presnove v celici. Zaradi efektorjev in izvajati ureditev encimske aktivnosti. Biokemije so pokazali, da so te spojine, imenovane alosterični encimi zelo pomemben za presnovo celic, saj imajo zelo visoko občutljivost na spremembe v svojem telesu. Če encima zavira kemično reakcijo, kar pomeni, da zmanjšuje hitrost - to se imenuje negativna efektor (zaviralec). V nasprotnem primeru, ko gre za povečanje hitrosti reakcije, gre za aktivator - pozitivni efektor. V večini primerov so vhodne snovi, to so reaktanti vstopajo v kemijske interakcije igrajo vlogo aktivatorji. Seveda, so izdelki, ki jih oblikuje večstopenjskih reakcij obnašajo kot inhibitorji. Ta vrsta uredbe konstruirana na razmerje koncentracije reaktantov in produktov, ki se imenuje heterotrofni.