Стр. 87 - А.Я.Николаев - Биологическая химия (2004)

Упрощенная HTML-версия

92
Часть I. Строение информационных молекул и матричные биосинтезы
Таким образом, ферментативный катализ в живой клетке служит инструмен­
том отбора определенных реакций из множества возможных. В ходе биологичес­
кой эволюции возник набор ферментов, катализирующих лишь те реакции, кото­
рые оказались полезными для живой системы. В результате в организме существу­
ет не хаос реакций, а определенная система реакций — метаболизм.
Говоря о метаболизме, чаще всего имеют в виду превращения низкомолекуляр­
ных веществ, и метаболитами обычно называют низкомолекулярные вещества.
Однако многие ферменты катализируют химические изменения (модификацию)
высокомолекулярных соединений: удаление части мономеров, добавление новых
мономеров, присоединение других веществ, например присоединение фосфор­
ной кислоты к белкам при образовании фосфопротеина или присоединение угле­
водов при образовании гликопротеинов, и т. п. В результате таких перестроек
изменяются функциональные свойства полимеров, поэтому многие реакции мо­
дификации полимеров играют важную роль в регуляции метаболизма.
Промежуточное место между метаболизмом низкомолекулярных соединений
и реакциями модификации макромолекул занимают реакции синтеза полимеров,
в том числе белков и самих ферментов, а также реакции распада полимеров на
мономеры в тканях и распада полимерных веществ пищи в желудочно-кишечном
тракте. Число ферментов, естественными субстратами которых являются поли­
меры, превышает число ферментов, действующих на
низкомолекулярные субстраты.
РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ
Скорости химических реакций, составляющих метаболизм, изменяются (регули­
руются) в зависимости от условий среды и физиологического состояния. Одним
из основных механизмов регуляции метаболизма служит регуляция активности
ферментов. Существует несколько способов такой регуляции.
Аллостерическая регуляция
Многие ферменты могут обратимо связывать определенные метаболиты, ингиби­
рующие или активирующие фермент. Такие метаболиты называют эффекторами.
Эффектор присоединяется не к каталитическому активному центру фермен­
та, а к специальному регуляторному центру, который называют также аллостеричес-
ким центром («в другом месте расположенный центр»). Аллостерические фермен­
ты построены, как правило, из двух или большего числа субъединиц. На рис. 2.25
представлена схема аллостерического ингибирования фермента. Одна субъедини­
ца имеет каталитический центр (каталитическая субъединица), другая — регуля­
торный центр (регуляторная субъединица). В отсутствие аллостерического инги­
битора субстрат присоединяется к каталитическому активному центру и происхо­
дит реакция. Если в среде есть аллостерический ингибитор, он присоединяется к
регуляторному центру, что ведет к изменению конформации регуляторной субъе­
диницы; вследствие этого изменяется конформация и каталитической субъедини­
цы, в том числе каталитического активного центра. В результате активность фер­
мента снижается. Чем выше концентрация аллостерического ингибитора, тем
больше молекул фермента блокируется им и тем меньше скорость превращения