تنظيم نشاط الأنزيمات وطرقهم

وحدة من المادة الحية، الذي يعتبر بمثابة مجموعة من النظم البيولوجية مفتوحة، الخلية هو التواصل باستمرار مع مادة البيئة الخارجية والطاقة. للحفاظ على التوازن في أنه هناك مجموعة من المواد الخاصة لطبيعة البروتين - الانزيمات. هيكل، وظيفة وتنظيم نشاط الانزيمات درس الكيمياء الحيوية فرع خاص، الإنزيمات يسمى. في هذه المقالة، وذلك باستخدام أمثلة ملموسة، وسوف ننظر مختلف آليات وأساليب تنظيم نشاط الانزيمات الكامنة في الثدييات العليا والبشر.

الشروط اللازمة لنشاط انزيم الأمثل

عناصر نشطة بيولوجيا التي تؤثر بشكل انتقائي كل من رد فعل الاستيعاب والانقسام يحمل خصائصه الحفازة في الخلايا تحت ظروف معينة. على سبيل المثال، فمن المهم معرفة في أي جزء من الخلية يقام عملية كيميائية، الذي ينطوي على الانزيمات. تحدث تحاوز بسبب (تقسيم السيتوبلازم إلى مواقع) ردود فعل عدائية في في مختلف أجزاء والعضيات.

وهكذا، ويتم تخليق البروتين في ريبوسوم وتفككها - في الجبلة الشفافة. تنظيم النشاط الخلوي من الإنزيمات التي تحفز التفاعلات الكيميائية الحيوية عكس ذلك، لا يوفر فقط معدل التدفق الأمثل لعملية التمثيل الغذائي، ولكن أيضا يمنع تشكيل الطاقة المسارات الأيضية عديمة الفائدة.

مجمع متعدد الإنزيمات

التنظيم الهيكلي والوظيفي للالإنزيمات، الأنزيمية أشكال الخلايا وحدة. معظم التفاعلات الكيميائية التي تحدث فيها مترابطة. إذا كان في المنتج عملية كيميائية متعددة المراحل من رد الفعل الأول هو المتفاعلة لأبعد من ذلك، في هذه الحالة، يتم التعبير عن الترتيب المكاني من الإنزيمات في الخلايا بقوة خاصة.

يجب أن نتذكر أن الإنزيمات هي بطبيعتها بسيطة أو البروتينات المعقدة. وحساسيتها للركائز الخلوية ترجع أساسا إلى تغيير في التكوين المكاني الخاص للهيكل الثالث أو رباعي من الببتيد. الانزيمات وتتفاعل مع التغيرات، ليس فقط في المعلمات الخلوية مثل الجبلة الشفافة التركيب الكيميائي، وتركيز المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل، ودرجة الحرارة، ولكن أيضا للتغيرات في الخلايا المجاورة أو في السائل خارج الخلية.

لماذا خلية تنقسم إلى أقسام

معقول ومنطقي جهاز الحياة البرية ببساطة مدهشة. هذا ينطبق تماما على مظاهر الحياة المميزة للخلية. لالكيميائي عالم الواضح تماما أن التفاعلات الكيميائية الأنزيمية متعددة الاتجاهات، على سبيل المثال تركيب تحلل والجلوكوز لا يمكن المضي قدما في نفس الأنبوب. كيف، إذن، يحدث العكس في الجبلة الشفافة رد فعل خلية واحدة، والتي هي الركيزة عن سلوكهم؟ وتبين أن محتويات الخلوية - العصارة الخلوية، - حيث تتم العمليات الكيميائية عدائية من فصل مكانيا وأشكال معزولة المكاني - المقصورات. وينظم بسبب التفاعلات الأيضية من الثدييات العليا والبشر وخصوصا على وجه التحديد، ويتم تحويل منتجات الأيض في النموذج، تخترق بسهولة من خلال الجدران من خلية المواقع. وبعد ذلك، أنها استعادة الهيكل الأصلي. بالإضافة إلى العصارة الخلوية، الأنزيمات الواردة في العضيات: الريبوسومات، الميتوكوندريا، النواة، الجسيمات الحالة.

دور الأنزيمات في استقلاب الطاقة

النظر في نزع الكربوكسيل التأكسدي البيروفات. تنظيم النشاط التحفيزي من الانزيمات أنه تم مدروسة الإنزيمات. تستغرق هذه العملية البيوكيميائية مكان في الميتوكوندريا - العضيات dvumembrannyh الخلايا حقيقية النواة - وعملية وسيطة بين الجلوكوز تقسيم الأكسجين و دورة كريبس. البيروفات مجمع نازعة - PDH - يحتوي على ثلاثة الانزيم. في الثدييات العليا والبشر تقلل يحدث مع زيادة تركيز أسيتيل التميم وNATH، أي في حالة بديلة جزيئات الفرص التعليمية للأسيتيل التميم. إذا كانت الخلية يحتاج الى مزيد من أجزاء من الطاقة ويتطلب جزيئات متقبل جديدة للتفاعلات التضخيم الكربوكسيليك دورة حامض، يتم تنشيط الانزيمات.

ما هو تثبيط تفارغي

يمكن أن يتم تنظيم نشاط الأنزيمات بها مع المواد الخاصة - مثبطات الحفازة. أنها قد تكون مرتبطة تساهميا لانزيم مواضع محددة، وتجاوز موقعها النشط. وهذا يؤدي إلى تشوه المكاني للهيكل حافزا وتلقائيا ينطوي على انخفاض في خصائصه الأنزيمية. وبعبارة أخرى، هناك تفارغية من نشاط انزيم. نضيف أيضا أن هذا الشكل من العمل الحفاز الانزيمات بلازميدة قليلة القسيمات الأصيلة، أي تلك التي تتكون من اثنين أو أكثر من وحدات بروتين البوليمرية الجزيئات. PDH-معقد مناقشتها في العنوان السابق ويحتوي على ثلاثة فقط انزيم بلازميدة قليلة القسيمات: نازعة البيروفات، ونازعة وdegidrolipoil gidrolipoil transatsetilazu.

الانزيمات التنظيمية

إنشاء بحوث في علم الإنزيمات حقيقة أن معدل التفاعلات الكيميائية يعتمد على كل من التركيز والنشاط المحفز. في معظم الأحيان، والمسارات الأيضية الرئيسية تحتوي على الانزيمات التي تنظم معدل التفاعل في جميع مواقعها.

ودعوا التنظيمي وعادة ما تؤثر على رد الفعل الأولي للمجمع، ويمكن أن تشارك في معظم العمليات الكيميائية بطيئة في رد فعل لا رجعة فيه، أو الانضمام إلى الكواشف في نقاط فرع في المسار الأيضي.

كيف يتم التفاعل الببتيد

واحدة الطريقة التي تنظيم نشاط إنزيم يحدث في الخلية هو تفاعل البروتين البروتين. ما هو؟ يتم دمج البروتينات التنظيمية لجزيء الإنزيم، حيث تفعيلها. على سبيل المثال، انزيم محلقة الأدينيلات يقع على السطح الداخلي للغشاء الخلية وقد تتفاعل مع هياكل مثل مستقبلات هرمون الببتيد والتخلص بينه وبين الانزيم. منذ يترتب على ذلك من مستقبلات هرمون مجمع يتغير البروتين تأكيدا المكاني وسيطة لها، وتسمى هذه الطريقة لتعزيز الخصائص التحفيزية من أدينيلات محلقة في الكيمياء الحيوية "البروتينات التنظيمية تفعيل انضمام المناسب."

Protomers ودورها في الكيمياء الحيوية

هذه المجموعة من المواد، ودعا خلاف ذلك تحركات البروتينات، وتسريع نقل أنيون PO ₄ ^3- حمض أميني gidroksogrupp الانتماء إلى جزيء الببتيد. وسينظر تنظيم نشاط الأنزيمات protomers من قبلنا كمثال على بروتين كيناز A. وجزيء - يتكون tetramer اثنين من الحافز وحدتين فرعيتين التنظيمية والببتيد لا يعمل كما هو المحفز طالما أن المنطقة التنظيمية لprotomer تعلق جزيء أربعة المخيم. هذا يسبب تحول الهيكل المكاني من البروتينات التنظيمية، الأمر الذي يؤدي إلى الإفراج عن اثنين من الحفازة جزيئات البروتين المنشط، أي protomers التفكك. إذا منفصلة عن مفارز التنظيمية للجزيء المخيم، بروتين كيناز مجمع نشط استعادة مرة أخرى إلى tetramer، كما يحدث الحفاز النقابية وجزيئات الببتيد التنظيمية. وهكذا، فإن طريقة تنظيم نشاط انزيم التي نوقشت أعلاه توفر طبيعتها عكسها.

التنظيم الكيميائي للنشاط إنزيم

الكيمياء الحيوية ودرس هذه الآليات من تنظيم نشاط انزيم، الفسفرة، نزع الفسفات. آلية تنظيم نشاط إنزيم في هذه القضية لديه النموذج التالي: بقايا الأحماض الأمينية للانزيم تحتوي على OH ^-، تغيير التعديل الكيميائي بسبب التعرض لfosfoproteinfosfataz. في هذه الحالة، وتصحيح قابلة لل موقع نشط للانزيم، حيث الانزيمات لسبب ما هو تفعيل لهم ولغيرهم - المثبطة. fosfoproteinfosfataz الحفزية يتم تنظيم أنفسهم عن طريق الهرمونات بدورها. على سبيل المثال، النشا الحيواني - الجليكوجين - والدهون بين الوجبات وموزعة في الجهاز الهضمي، أو بتعبير أدق، في الاثنى عشر تحت تأثير الجلوكاجون - انزيم البنكرياس.

ومما يعزز هذه العملية من خلال الفسفرة من الأنزيمات في الجهاز الهضمي الغذائية. في الفترة النشطة الهضم عندما يدخل الطعام من المعدة إلى الاثنى عشر، ومما يعزز التوليف الجلوكاجون. الأنسولين - انزيم البنكرياس واحد التي تنتجها خلايا ألفا في جزر لانجرهانز، - يتفاعل مع مستقبلات، بما في ذلك الفسفرة من نفس الآلية من الإنزيمات الهضمية.

التحلل البروتيني جزئي

كما ترون، ومستويات تنظيم نشاط إنزيم في الخلية تنوعت. لالانزيمات التي هي خارج العصارة الخلوية أو العضيات (في بلازما الدم أو في القناة الهضمية)، وطريقة تفعيل هي عملية التحلل من السندات الببتيد CO-NH. هو مطلوب منها، حيث يتم تصنيعه هذه الإنزيمات في شكل غير نشط. والمشقوق جزيء من قبل جزء الببتيد انزيم والباقي يخضع لتعديل هيكل الموقع النشط. وهذا يؤدي إلى حقيقة أن إنزيم "يتضمن حالة صالحة للعمل"، وهذا هو، غير قادرة على التأثير على مسار العملية الكيميائية. على سبيل المثال، انزيم البنكرياس غير نشط مولد التريبسين لا يشق البروتينات الغذائية التي تدخل الاثني عشر. فإنه يأخذ مكان في إطار العمل من التحلل البروتيني إنتيروببتيداز. وبعد ذلك يتم تنشيط الإنزيم ويسمى الآن التربسين. التحلل البروتيني جزئي - عملية هو عكسها. ويحدث ذلك في حالات مثل تفعيل الانزيمات التي تفتت البروتينية في تخثر الدم.

دور تركيز المواد الأولية في استقلاب الخلية

تنظيم نشاط توافر انزيم الركيزة ينظر جزئيا في العنوان الفرعي الاتصال "مجمع متعدد الإنزيمات." معدل التفاعلات المحفزة التي تشهدها عدة مراحل، يعتمد إلى حد كبير على عدد من جزيئات من مادة أولية في خلايا الجبلة الشفافة أو العضيات. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن سرعة المسار الأيضي يتناسب طرديا مع تركيز المادة انطلاق هذا. الجزيئات المتفاعلة أكبر الموجود في العصارة الخلوية، وارتفاع سرعة جميع التفاعلات الكيميائية اللاحقة.

تفارغية

الانزيمات التي تسيطر ليس فقط من خلال تركيز ابتداء من المواد والكواشف، ولكن أيضا المواد المستجيب، والتي تتميز يسمى تفارغية النشاط. يتم عرض معظم هذه الانزيمات مع منتجات وسيطة من عملية التمثيل الغذائي في الخلية. نظرا لمؤثرات ونفذ تنظيم نشاط إنزيم. أثبت علم الكيمياء الحيوية أن هذه المركبات، تسمى الإنزيمات تفارغي مهمة جدا لعملية التمثيل الغذائي للخلايا، كما أن لديهم حساسية عالية للغاية للتغيرات في التوازن لها. إذا الانزيم يمنع تفاعل كيميائي، أي أنه يقلل من سرعته - ويسمى المستجيب سلبي (المانع). في حالة العكس، عندما يكون هناك زيادة في معدل التفاعل، يتعلق الأمر المنشط - وهي المستجيب إيجابي. في معظم الحالات، المواد الأولية، أي المواد المتفاعلة الدخول في التفاعلات الكيميائية تلعب تفعيل دور. بطبيعة الحال، فإن المنتجات التي شكلتها ردود فعل متعددة المراحل تتصرف باسم مثبطات. هذا النوع من التنظيم بناء على العلاقة بين تركيز المواد المتفاعلة والمنتجات، ودعا غيرية.