Аллостерическая регуляция
Cтраница 2
 |
Роль АДФ в дыхательном контроле. [16] |
От величины энергетического заряда зависят скорости реакций цикла трикарбоновых кислот и других процессов, связанных с образованием или потреблением энергии, поскольку заполнение системы АТФ-АДФ-АМФ высокоэнергетическими фосфатными связями лежит в основе аллостерической регуляции активности ферментов, контролирующих скорости этих процессов. [17]
 |
Схематическое изображение регуляторного ( аллостернческого фермента, подчеркивающее стерическую и пространственную разобщенность а. тдоСгерического и каталитического участков. [18] |
Мы видим в этом еще одну причину того, что биологические катализаторы должны быть макромолекулами: они должны иметь не только сложные участки для прикрепления субстратов, но и достаточно развитую структуру, необходимую для аллостерической регуляции катализа. [19]
Все эти вопросы уже выходят за пределы задач физической биохимии и относятся к области молекулярной кибернетики. Однако сам молекулярный механизм аллостерической регуляции активности ферментов имеет физикохимическую природу и заслуживает здесь хотя бы краткого рассмотрения. [20]
Объяснить этот парадокс смогла теория аллостерической регуляции, которая сейчас быстро развивается. Возможна и изо-стерическая регуляция ферментов, когда на их активность влияют вещества, так или иначе действующие на активный центр и обладающие стерическим сходством с участниками реакции. Название аллостерическая регуляция говорит о том, что влияние на фермент осуществляется молекулами, которые пространственно геометрически с ним не сходны. Согласно этой теории сигнал и субстрат способны соединяться с различными центрами связывания на поверхности фермента; сигнал реализуется через взаимодействие этих центров. Разнообразные опыты, проведенные на многих ферментах, убедительно подтвердили, что молекулы сигналов и молекулы субстратов соединяются с разными участками на поверхности частицы ферментного белка: субстрат - с каталитическим ( активным) центром, а сигнал - со специальным алло-стерическим. [21]
Субстрат, поступающий в клетку, подвергается превращениям в ходе анаболических или катаболических процессов; первые включают его превращение в полисахариды, липополиса-хариды или гликоген. Гликоген редко синтезируется в проли-ферирующих бактериях, но он является возможным источником утечки углерода в условиях, неблагоприятных для роста микроорганизма. Примером такого рода может служить двуста-дийный процесс, при котором вслед за стадией роста микробов наблюдается синтез полисахарида. Контроль за синтезом гликогена осуществляется путем аллостерической регуляции образования ADP-глюкозы без участия изопреноидных липидов. Синтез экзополисахаридов зависит от наличия нуклеотидди-фосфатмоносахаридов, например UDP-глюкозы. Ключевую роль в этом процессе играет UDP-глюкозо - пирофосфорилаза, катализирующая образование предшественников для синтеза полимеров клеточной стенки, например тейхоевых кислот и липополисахаридов а также экзополисахаридов. Направление предшественников на синтез того или иного полимера осуществляется путем строгой регуляции активности таких активирующих ферментов. [22]
Наконец, третья группа - вещества, которые взаимодействуют с дополнительными центрами фермента, не совпадающими с активным центром, причем это взаимодействие, изменяя конформацию в районе активного центра, влияет на кинетические параметры процесса. Эти дополнительные центры называют регуляторными, а сами соединения - аллостерическими эффекторами. У различных - ферментов наблюдается и аллостерическа. Эффекторы этого класса имеют важное биологическое значение, так как с их помощью осуществляется один из главных механизмов регуляции каталитической активности. Цачевые, с точки зрения живого организма, продукты обычно образуются в результате цепочки биохимических превращений. Если этот продукт оказывается в недостатке, необходимо усиление работы системы ферментов, приводящих к его образованию. В случае накопления достаточного количества этого продукта целесообразно выключение всей системы приводящих к нему процессов. Поэтому в такие цепи, как правило, включены один или несколько процессов, регулируемых ферментами, подверженными аллостерической регуляции. [23]
Страницы: 1 2