Регуляция ферментативной активности

В каждой ферментной системе есть хотя бы один фермент, выполняющий роль дирижера, который задает скорость всей последовательности реакции, т.к. катализирует самую медленную стадию.

В большинстве мультиферментых систем дирижер катализирует первую реакцию, а все остальные протекают с очень высокой скоростью.

Эти ферменты-дирижеры, активность которых зависит от разных факторов (молекулярных сигналов) можно разделить на два типа:

1. Аллостерические регуляторы, когда в ферменте-дирижере имеются аллостерические центры, куда могут включаться молекулы, под влиянием молекулярных сигналов этот фермент или увеличивает свою активность или понижает. Эти молекулы, которые включаются в аллостерический центр регуляторного фермента – метаболиты клетки, называют их модуляторы, эффекторы, модификаторы. Примером такого регулирования является синтез аминокислоты изолейцина из аминокислоты треанина.

Модулятором регуляторного фермента E1 является конечный продукт – изолейцин. Как только концентрация изолейцина превышает стационарную концентрацию, избыточное количество включается в аллостерический центр E1, фермент становится не активным и цепочка прерывается. Как только концентрация становится стационарной, цепочка опять включается. Принцип такой регуляции очень часто встречается. Такие регуляторные ферменты могут не только понижать активность, но могут и увеличивать активность фермента. В этом случае таким модулятором выступают сами молекулы субстрат. В этом случае субстрат связывается не токльо в активном центре фермента, но еще и в других аллостерических центрах – гомеотропная регуляция, когда 2 или более аллостерических центр участвуют в регуляции. Многие ферменты имеют несколько аллостерических центров, куда могут присоединяться понижающие и повышающие активность молекулы.

2. Ковалентная модификация фермента. Есть ферменты, которые могут существовать в активной или неактивной форме, активация их происходит в результате ковалентной модификации. К такому классу относится фермент гликогенфосфорилаза. Под действием этого фермента идет реакция расщепления гликогена

Происходит отщепление от гликогена одного остатка глюкозы, образуется глюкоза-1-монофосфат, а гликоген укоротился на одно углеводное звено. Регуляция происходит в результате перехода фермента гликогенфосфорилазы–а (активный) под действием воды и фермента ферментфосфатазы, в результате получается гликогенфосфорилазы–b (неактивная) и две молекулы фосфорной кислоты.