Все метаболические реакции ферментативны, поэтому основным способом контроля над обменом веществ в клетке является регуляция ферментативной активности. Данная регуляция имеет большое значение в жизни клетки и реализуется с помощью сложных механизмов, основными из которых являются:
- наличие ингибиторов;
- наличие активаторов;
- отрицательная обратная связь;
- явление алостеризма;
- регуляция по типу «включено – выключено».
При наличии некоторых веществ скорость ферментативных реакций можно изменить, или совсем остановить. Такие вещества и называют ингибиторами, а процесс - ингибированием.
Это молекула, которая при связывании с ферментом, блокирует определенную стадию ферментативной реакции.
Типы ингибиторов
Существует несколько типов ингибиторов, которые отличаются механизмом ингибирования. Они могут быть:
- необратимыми;
- обратимыми.
Кроме того, обратимые ингибиторы разделяют на две группы:
- конкурентные ингибиторы;
- неконкурентные ингибиторы.
Необратимый ингибитор так меняет конформацию фермента, что он частично или полностью теряет свою активность.
Химические модификации затрагивают функционально важные части молекулы. Как правило, необратимое ингибирование – это следствие образования ковалентной связи между ингибитором и одним из аминокислотных остатков, входящих в активный центр фермента. В случае обратного ингибирования после удаления ингибитора реакция полностью восстанавливается.
Это молекула, которая так похожа с субстратом, что фермент не различает их.
Конкурентный ингибитор конкурирует с молекулами субстрата за место в активном центре фермента. Ингибитор фактически разбавляет субстрат, уменьшая концентрацию последнего. В результате уменьшается концентрация молекул фермент-субстратного комплекса. Это приводит к уменьшению скорости реакции.
Это молекула, которая связывается не с активным центром фермента, а с любой другой его частью.
Эти ингибиторы, как правило, не напоминают субстрат. Связывания такого ингибитора с ферментом не мешает образованию фермент-субстратного комплекса, но препятствует превращению субстрата в продукт. То есть оно снижает скорость, с которой фермент превращает субстрат в продукт. В случае, когда ингибитор связывается не с ферментом, а только с фермент-субстратным комплексом, его называют бесконкурентным.
Активаторы
Активаторами называют вещества, связывание которых с ферментом ускоряет протекание реакции.
Когда активатор влияет на родство фермента с субстратом, то по своим кинетическим параметрам этот случай регуляции подобен конкурентному ингибировании, но имеет обратной знак. Если же активатор не влияет на связывание фермента с субстратом, то кинетика ферментативного процесса подобна не конкурентному ингибированию.
Ингибирование в каскадных процессах
В ряде ферментных систем субстрат, превращаясь в продукт, проходит несколько последовательных стадий.
Каждая реакция такого каскада катализируется своим ферментом. Наличие продукта в определенной концентрации может блокировать одну из более ранних стадий в цепи реакций. Такой продукт может быть структурно похожим на субстрат (как конкурентный ингибитор) или связываться с какой-то другой частью фермента, блокируя его работу (как конкурентный ингибитор). При отсутствии продукта или при его недостаточной концентрации система реакций снова включается.
На Студворк вы можете заказать статью по биологии онлайн у профильных экспертов!
Комментарии