Udhibiti wa shughuli za Enzymes na njia zao

Kama kitengo mata hai, ambayo kazi kama seti ya mifumo wazi kibiolojia, kiini daima kuwasiliana na nje ya mazingira ya vitu na nishati. Kudumisha homeostasis ndani yake kuna kundi la vitu maalum ya protini asili - Enzymes. Muundo, kazi na udhibiti wa shughuli za Enzymes alisoma tawi biokemi maalum, Enzymology kuitwa. Katika makala hii, kwa kutumia mifano halisi, tutaangalia taratibu mbalimbali na mbinu za kusimamia shughuli za Enzymes asili kwa mamalia kubwa na binadamu.

hali ya muhimu kwa ajili ya shughuli mojawapo enzyme

mawakala Ur kazi ambazo kwa kuchagua kuathiri wote assimilation majibu na cleavage kuonyesha sifa zake kichocheo katika seli katika hali fulani. Kwa mfano, ni muhimu ili kujua kile sehemu ya seli unafanyika mchakato kemikali, ambayo inahusisha Enzymes. Kutokana compartmentation (mgawanyo wa saitoplazimu na maeneo) antagonistic athari kutokea katika sehemu zake mbalimbali na oganeli.

Hivyo, protini ya awali hutolewa kwa ribosomu na cleavage yao - katika hyaloplasm. Cellular shughuli udhibiti wa Enzymes ambayo kuchochea athari biochemical kinyume, hutoa si tu kiwango cha mojawapo mtiririko wa kimetaboliki, lakini pia kuzuia malezi ya nishati bure njia za metaboli.

multienzyme tata

Kimuundo na kazi shirika la Enzymes, enzymatic aina kitengo seli. Zaidi ya athari za kemikali hiyo kufanyika ndani yake ni yanayohusiana. Kama katika multistage kemikali mchakato zao la majibu ya kwanza ni reactant kwa zaidi, katika kesi hii, mpangilio wa kieneo wa Enzymes katika kiini ni walionyesha hasa kwa nguvu.

Ni lazima ikumbukwe kwamba Enzymes ni kwa asili rahisi au protini tata. Na unyeti yao ya substrates za mkononi kimsingi ni kutokana na mabadiliko katika anga yake ya usanidi wa elimu ya juu au Quaternary muundo wa peptide. Enzymes na kukabiliana na mabadiliko si tu katika vigezo mkononi kama vile kemikali utungaji hyaloplasm, mkusanyiko wa reactants na bidhaa mmenyuko, joto, lakini pia na mabadiliko ya seli jirani au katika giligili.

Kwa kiini imegawanywa katika compartments

Busara na mantiki kifaa wanyamapori tu ya ajabu. Hii inatumika kikamilifu kwa dalili maisha tabia ya seli. Kwa mwanasayansi wa kemia wazi kuwa multidirectional enzymatic kemikali reactions, kwa mfano awali ya glycolysis na glucose hawezi kuendelea katika tube moja. Hivyo basi, kinyume hutokea katika hyaloplasm majibu seli moja, ambayo ni substrate kwa mambo yao? Ni zinageuka kuwa seli yaliyomo - cytosol, - ambayo michakato ya kemikali antagonistic zinafanywa kwenye anga kutengwa na aina wametengwa loci - compartments. Kutokana na athari zao metabolic ya wanyama ya juu na binadamu unadhibitiwa hasa usahihi, na bidhaa metabolic ni kubadilishwa katika fomu, kwa urahisi hupenya kwa kuta za maeneo ya kiini. Next, wao kurejesha muundo wake wa awali. Mbali na cytosol, Enzymes zilizomo katika organelles: ribosomu, mitokondria, kiini, lysosomes.

nafasi ya Enzymes katika metaboli nishati

Fikiria udikaboksishaji uoksidishaji ya piruvati. Udhibiti wa shughuli kichocheo cha Enzymes imekuwa vizuri alisoma Enzymology. Mchakato huu biochemical hufanyika katika mitochondria - organelles dvumembrannyh ya seli za yukariyoti - na mchakato kati kati ya anoxic splitting glucose na mzunguko wa Krebs. Piruvati dehydrogenase tata - PDH - ina tatu enzyme. Katika mamalia kubwa na binadamu kupunguza yake kinachotokea na kuongeza msongamano wa Asetili-CoA na NATH, yaani katika kesi ya mbadala nafasi za elimu molekuli za Asetili-CoA. Kama kiini anahitaji sehemu zaidi ya nishati na inahitaji molekuli mpya ya kukubali kwa athari ya kujiongezea nguvu mzunguko tricarboxylic asidi, Enzymes ni aktiverat.

ni allosteric kukandamiza nini

Udhibiti wa shughuli za Enzymes unaweza kutekelezwa na dutu maalum - kichocheo inhibitors. Huenda wakawa covalently wanaohusishwa na maalum loci enzyme, kukwepa tovuti yake ya kazi. Hii inasababisha deformation anga ya muundo kichocheo na moja kwa moja unahusu kupunguza sifa zake enzymatic. Kwa maneno mengine, kuna allosteric udhibiti wa shughuli enzyme. Sisi pia kuongeza kwamba aina hii ya kichocheo hatua ya asili Enzymes oligomeric, yaani wale ambao molekuli kujumuisha subunits mbili au zaidi polymeric protini. PDH-tata kujadiliwa katika cheo uliotangulia lina tu tatu oligomeric enzyme: piruvati dehydrogenase, dehydrogenase na degidrolipoil gidrolipoil transatsetilazu.

Enzymes udhibiti

Utafiti katika Enzymology imara na ukweli kwamba kiwango cha athari za kemikali inategemea wote kwa umakini na shughuli ya kichocheo. Mara nyingi, kubwa metabolic njia vyenye Enzymes ambayo huendesha kiwango cha majibu katika maeneo yake yote.

Wao ni kuitwa udhibiti na kwa kawaida huathiri majibu ya awali ya tata, na wanaweza kushiriki katika zaidi ya michakato ya kemikali polepole katika majibu Malena, au jiunge reactants katika maeneo tawi katika njia metaboli.

Jinsi ni mwingiliano peptide

Njia moja ambayo udhibiti wa shughuli enzyme hutokea katika seli ni mwingiliano protini na protini. Ni kitu gani? protini ya Udhibiti ni ilijiunga kwa molekuli enzyme, ambapo uanzishaji wao. Kwa mfano, cyclase adenylate enzyme iko juu ya uso wa ndani wa utando wa seli na inaweza kuingiliana na miundo kama vile homoni receptor na peptide ya kutupa kati yake na enzyme. Kwa kuwa matokeo kiwanja homoni receptor mabadiliko protini yake kati ya anga ya uthibitisho, njia hii ya kuongeza mali kichocheo cha cyclase adenylate katika biokemi inaitwa "uanzishaji kutokana uliopo udhibiti protini."

Protomers na wajibu wao katika biokemi

Kundi hili la vitu, vinginevyo inayoitwa protini kinases, kuongeza kasi ya uhamisho wa anion PO ₄ ^3- gidroksogrupp amino acid mali ya peptide macromolecule. Udhibiti wa shughuli za Enzymes protomers yatazingatiwa na sisi kama mfano wa protini kinase A. Ni molekuli - tetramer kinaundwa mbili kichocheo na mbili subunits udhibiti na peptide haina kazi kama kichocheo mradi wa udhibiti eneo kwa protomer masharti manne cAMP molekuli. Hii husababisha mabadiliko ya muundo wa anga ya protini kisheria, ambayo inaongoza kwa kutolewa kwa mbili kichocheo chembe ulioamilishwa protini, yaani dissociation protomers. Kama tofauti na subunits udhibiti wa cAMP molekuli, protini kinase inaktiv tata tena kurejeshwa kwa tetramer, kama hutokea Association kichocheo na udhibiti peptide chembe. Hivyo, njia ya udhibiti wa shughuli enzyme kujadiliwa hapo juu kutoa asili yake kubadilishwa.

Kemikali udhibiti wa shughuli enzyme

Biokemia na alisoma mbinu hizi za udhibiti wa shughuli enzyme, fosforasi, dephosphorylation. utaratibu wa udhibiti wa shughuli enzyme katika kesi hii ina fomu ifuatayo: mabaki asidi amino ya enzyme zenye OH ^-, mabadiliko ya kemikali muundo wao kutokana na yatokanayo na fosfoproteinfosfataz. Katika hali hii, marekebisho amenable kwa tovuti ya kazi ya enzyme, ambayo Enzymes kwa sababu fulani ni inleda yao na kwa ajili ya wengine - pingamizi. fosfoproteinfosfataz mali kichocheo wenyewe ni umewekwa na homoni kwa upande. Kwa mfano, wanga mnyama - glycogen - na mafuta katika kati ya milo ni kuvunjwa katika njia ya utumbo, au kwa usahihi, katika duodenum chini ya ushawishi wa glukagoni - pancreatic enzyme.

Utaratibu huu ni kuimarishwa kwa ufosforiaji wa vimeng'enya trophic utumbo. Katika kipindi cha kazi ya digestion wakati chakula inaingia kutoka tumbo katika duodenum, glukagoni awali ni kuimarishwa. Insulini - moja pancreatic enzyme zinazozalishwa na seli alpha ya visiwa vidogo ya Langerhans, - kuingiliana na receptor, ikiwa ni pamoja ufosforiaji ya utaratibu huo wa Enzymes digestive.

sehemu proteolysis

Kama unavyoona, viwango vya udhibiti wa shughuli enzyme katika kiini mbalimbali. Kwa Enzymes kwamba ni nje cytosol au organelles (katika plasma damu au katika njia ya utumbo), utaratibu wa uanzishaji ni mchakato wa hidrolisisi ya peptide dhamana CO-NH. Ni inahitajika, kwa vile Enzymes kama hayo synthesized katika mfumo inaktiv. Molekuli hupasuliwa na kimeng'enya peptide sehemu na salio ni chini ya urekebishaji wa muundo wa tovuti ya kazi. Hii inasababisha ukweli kwamba enzyme "ni pamoja na hali ya kufanya kazi", ambayo ni, uwezo wa ushawishi wa kozi ya mchakato kemikali. Kwa mfano, inaktiv enzyme pancreatic trypsinogen si kuambatana protini za chakula kuingia duodenum. Ni unafanyika chini ya hatua ya proteolysis enteropeptidase. Baada enzyme ni ulioamilishwa na sasa inaitwa traipsini. Nusu proteolysis - mchakato ni kubadilishwa. Hutokea katika hali kama vile uanzishaji wa Enzymes kwamba kuvunja polipeptidi katika kugandisha damu.

Wajibu wa mkusanyiko wa vifaa kuanzia katika metaboli ya seli

Udhibiti wa shughuli ya enzyme substrate upatikanaji kutazamwa sehemu katika kuwasiliana kichwa kidogo "multienzyme tata." kiwango cha athari kichocheo unafanyika katika hatua kadhaa, ni hutegemea sana idadi ya molekuli za nyenzo ya kuanzia ni katika seli hyaloplasm au organelles. Hii ni kutokana na ukweli kwamba kasi ya njia za metaboli ni moja kwa moja sawia na mkusanyiko wa nyenzo kuanzia. reactant molekuli kubwa iliyoko cytosol, juu kasi ya baadae athari zote kemikali.

allosteric kanuni

Enzymes ambao shughuli hiyo kudhibitiwa siyo tu kwa msongamano wa kuanzia vifaa, vitendanishi, lakini pia kichochezi vitu, na sifa ya hivyo kuitwa allosteric kanuni. Zaidi ya Enzymes haya ni iliyotolewa na bidhaa kati ya metaboli katika seli. Kutokana na effectors na kutekelezwa udhibiti wa shughuli enzyme. Biokemia ulionyesha kuwa kemikali hizi, aitwaye allosteric Enzymes ni muhimu sana kwa ajili ya metaboli ya seli, kama wao kuathirika kirahisi juu sana na mabadiliko ya homeostasis yake. Kama enzyme huzuia kemikali mmenyuko, yaani hupunguza kasi wake - inaitwa kichochezi hasi (kiviza). Katika hali tofauti, wakati kuna ongezeko la kiwango cha mmenyuko, suala la activator - kichochezi chanya. Katika hali nyingi vifaa yanaanza, yaani reactants kuingia katika mahusiano ya kemikali kucheza vitendaji jukumu. Bila shaka, bidhaa iliundwa na athari multistage kuishi kama inhibitors. Aina hii ya udhibiti ujenzi juu ya uhusiano wa mkusanyiko wa reactants na bidhaa, aitwaye heterotrofiki.