Реакции, катализируемые ферментами – основной объект, на который направлено действие регуляторов процессов жизнедеятельности

Тысячи химических реакций, составляющие основу процессов жизнедеятельности формируют тесно переплетенные и связанные между собой сети метаболических путей. Быстрая ответная реакция клетки на постоянно меняющиеся условия внешней среды требует тонкой и согласованной регуляции скоростей химических реакций. Это достигается благодаря развившимся в течении эволюции механизмам регуляции, объектом действия которых являются ферменты. Можно выделить две основные группы механизмов регуляции, одна из которых обеспечивает долговременную регуляцию, а вторая – быстрый ответ. Первая группа включает механизмы регуляции количества фермента в клетке. Изменение количества фермента обеспечивается как влиянием на их синтез (регуляция транскрипции, трансляции и посттрасляционной модификации белковой молекулы), так и на механизмы распада молекул ферментов (в цитозоле и лизосомах). Эти механизмы для своего проявления требуют довольно много времени, и не могут поддерживать гомеостаз при быстрых изменениях уровней метаболитов в клетке. Быстрый ответ клетки обеспечивается другой группой механизмов, оказывающих влияние на активность ферментов. Эта группа включает действие ингибиторов, протеолитическое активирование, влияние белковых ингибиторов, ковалентную модификацию структуры фермента и аллостерическую регуляцию.

Активность ферментов можно тормозить (ингибировать)

Кинетический анализ ферментативных реакций позволил выявить группу веществ, способных оказывать влияние на ход химической реакции, замедляя ее скорость. Такие вещества получили название ингибиторов. Ингибиторы – соединения, которые могут взаимодействовать с ферментами и тормозить их активность. Ингибиторами могут быть нормальные метаболиты, образующиеся в клетках в процессах жизнедеятельности или искусственно синтезированные молекулы, используемые для исследования механизмов ферментативнго катализа. Многие токсические вещества являются ингибиторами ферментов и их токсичность связана с тем, что они тормозят активность ферментов, ответственных за жизненные реакции. Некоторые из этих токсических ингибиторов специфичны для отдельных организмов, или групп организмов, и могут использоваться как антибиотики, пестициды, гербициды и так далее. Ингибиторы могут взаимодействовать с ферментами различными способами, и кинетика фермента - главный инструмент для исследования различий между этими механизмами.