Các quy định về hoạt động của các enzym và cách họ

Là một đơn vị của vật chất sống, có chức năng như là một tập các hệ thống sinh học mở, các tế bào liên tục giao tiếp với các chất môi trường bên ngoài và năng lượng. Để duy trì homeostasis trong đó có một nhóm các chất đặc biệt của thiên nhiên protein - enzym. Cấu trúc, chức năng và điều tiết hoạt động của các enzym được nghiên cứu đặc biệt hóa sinh chi nhánh, enzymology gọi. Trong bài viết này, sử dụng ví dụ cụ thể, chúng tôi sẽ xem xét cơ chế và phương pháp điều chỉnh hoạt động của các enzyme vốn có trong động vật có vú cao hơn và con người khác nhau.

Các điều kiện cần thiết cho hoạt động của enzyme tối ưu

đại lý hoạt tính sinh học có chọn lọc ảnh hưởng đến cả các phản ứng đồng hóa và sự phân tách triển lãm tính chất xúc tác của nó trong tế bào dưới điều kiện nhất định. Ví dụ, điều quan trọng là phải tìm ra những gì một phần của tế bào diễn ra một quá trình hóa học, trong đó bao gồm các enzym. compartmentation do (sự phân chia tế bào chất để các trang web) phản ứng đối kháng xảy ra ở các bộ phận khác nhau và các bào quan của nó.

Như vậy, tổng hợp protein được thực hiện trong các ribosome và tách từ chúng - trong hyaloplasm. Quy chế hoạt động của tế bào của enzym xúc tác các phản ứng sinh hóa ngược lại, không chỉ cung cấp các tốc độ dòng chảy tối ưu của sự trao đổi chất, mà còn ngăn ngừa sự hình thành của các con đường trao đổi chất vô dụng năng lượng.

multienzyme phức tạp

tổ chức cấu trúc và chức năng của các enzym, các hình thức enzyme tế bào đơn vị. Hầu hết các phản ứng hóa học xảy ra trong đó là liên quan đến nhau. Nếu trong một sản phẩm quá trình hóa học nhiều tầng của phản ứng đầu tiên là một chất phản ứng để biết thêm, trong trường hợp này, việc bố trí không gian của các enzym trong tế bào được thể hiện đặc biệt mạnh mẽ.

Nó phải được nhớ rằng các enzym là do bản chất đơn giản hoặc protein phức tạp. Và sự nhạy cảm của họ để chất của tế bào chủ yếu là do sự thay đổi trong cấu hình không gian riêng của mình về cấu trúc đại học hoặc bậc bốn của peptide. Enzyme và phản ứng với những thay đổi không chỉ trong các thông số di động như hyaloplasm thành phần hóa học, nồng độ của chất phản ứng và sản phẩm phản ứng, nhiệt độ, mà còn để thay đổi trong tế bào lân cận hoặc trong dịch ngoại bào.

Tại sao tế bào chia thành các khoang

Hợp lý và logic thiết bị vật hoang dã chỉ đơn giản là tuyệt vời. Đây hoàn toàn áp dụng đối với những biểu hiện cuộc sống đặc trưng của tế bào. Đối với nhà hóa học khoa học khá rõ ràng rằng phản ứng hóa học multidirectional enzym, ví dụ như sự tổng hợp của glycolysis và glucose không thể tiến hành trong ống tương tự. Làm thế nào, sau đó, điều ngược lại xảy ra trong hyaloplasm phản ứng một tế bào duy nhất, đó là chất nền cho hành vi của họ? Nó chỉ ra rằng các nội dung di động - cytosol, - trong đó các quá trình hóa học đối kháng được thực hiện theo không gian tách ra và hình thức cô lập locus - khoang. Do phản ứng trao đổi chất của họ về động vật có vú cao hơn và con người được quy định đặc biệt một cách chính xác, và các sản phẩm trao đổi chất được chuyển thành hình thức, dễ dàng thẩm thấu qua các bức tường của các trang web di động. Tiếp theo, họ khôi phục cấu trúc ban đầu của nó. Ngoài cytosol, các enzym chứa trong bào quan: ribosome, ty lạp thể, hạt nhân, lysosome.

Vai trò của enzym trong quá trình chuyển hóa năng lượng

Hãy xem xét các decarboxylation oxy hóa pyruvate. Quy chế hoạt động xúc tác của enzyme nó đã được nghiên cứu cũng enzymology. quá trình sinh hóa này diễn ra trong các ty lạp thể - bào quan dvumembrannyh của tế bào nhân chuẩn - và một quá trình trung gian giữa glucose tách thiếu ôxy và chu trình Krebs. Pyruvate dehydrogenase phức tạp - PDH - chứa ba enzyme. Trong động vật có vú cao hơn và con người giảm của nó xảy ra với sự gia tăng nồng độ acetyl-CoA và NATH, tức là trong trường hợp của các phân tử cơ hội giáo dục thay thế của acetyl-CoA. Nếu các tế bào cần thêm phần năng lượng và đòi hỏi các phân tử chất nhận mới cho phản ứng khuếch đại tricarboxylic chu trình acid, các enzym được kích hoạt.

ức chế allosteric là gì

Quy chế hoạt động của enzyme có thể được thực hiện với các chất đặc biệt - chất ức chế xúc tác. Họ có thể được đồng hóa trị gắn liền với enzyme locus cụ thể, bỏ qua vị trí hoạt động của nó. Điều này dẫn đến một biến dạng không gian của cấu trúc chất xúc tác và tự động đòi hỏi phải giảm tính enzyme của nó. Nói cách khác, có quy định allosteric hoạt động enzyme. Chúng tôi cũng thêm rằng hình thức hành động xúc tác enzyme oligomeric vốn có, tức là những người mà các phân tử bao gồm hai hoặc nhiều tiểu đơn vị protein cao phân tử. PDH-phức tạp thảo luận trong tiêu đề trước chỉ được chứa ba enzyme oligomeric: dehydrogenase pyruvate, một dehydrogenase và degidrolipoil gidrolipoil transatsetilazu.

enzyme điều tiết

Research in enzymology thành lập thực tế là tỷ lệ phản ứng hóa học phụ thuộc cả vào nồng độ và hoạt động của chất xúc tác. Thông thường, các con đường trao đổi chất chủ yếu chứa các enzyme mà điều chỉnh tốc độ phản ứng ở tất cả các trang web của mình.

Họ được gọi là quy định và thường ảnh hưởng đến phản ứng ban đầu của khu phức hợp, và có thể tham gia vào hầu hết các quá trình hóa chậm trong một phản ứng không thể đảo ngược, hoặc tham gia vào các chất phản ứng tại các điểm chi nhánh tại một con đường trao đổi chất.

Làm thế nào là sự tương tác peptide

Một phương pháp mà theo đó các quy định về hoạt động của enzyme xảy ra trong một tế bào là một sự tương tác protein-protein. nó là gì? protein điều hòa được sáp nhập vào các phân tử enzyme, nhờ đó kích hoạt của họ. Ví dụ, các enzyme adenylate cyclase nằm trên bề mặt bên trong của màng tế bào và có thể tương tác với các cấu trúc như thụ thể hoóc môn và các peptide xử giữa nó và các enzyme. Kể từ khi kết quả thụ hợp chất hormone thay đổi protein xác nhận không gian trung gian của nó, phương pháp này tăng cường tính chất xúc tác của adenylate cyclase trong hóa sinh được gọi là "protein điều hòa kích hoạt do gia nhập."

Protomers và vai trò của họ trong hóa sinh

Nhóm này các chất, nếu không gọi là protein kinase, đẩy nhanh việc chuyển giao các anion PO ₄ ³ gidroksogrupp amino axit thuộc về một đại phân tử peptide. Quy chế hoạt động của enzyme protomers sẽ được xem xét bởi chúng tôi là một ví dụ của protein kinase A. Nó phân tử - tetramer gồm có hai xúc tác và hai tiểu đơn vị quy định và peptide không hoạt động như chất xúc tác miễn là khu vực quy định cho protomer gắn một phân tử Bốn cAMP. Điều này gây ra sự biến đổi về cấu trúc không gian của protein điều hòa, dẫn đến sự ra đời của hai hạt protein hoạt tính xúc tác, ví dụ: protomers phân ly. Nếu tách biệt với tiểu đơn vị quy định của phân tử cAMP, protein kinase hoạt động phức tạp một lần nữa khôi phục một tetramer, như xảy ra Hiệp hội xúc tác và các hạt peptide quy định. Do đó, cách quy định các hoạt động enzyme thảo luận ở trên cung cấp chất đảo ngược của họ.

Quy chế hóa hoạt động enzyme

Hóa sinh và nghiên cứu các cơ chế điều chỉnh của hoạt động của enzyme, phosphoryl hóa, dephosphorylation. Cơ chế điều chỉnh của hoạt động enzyme trong trường hợp này có dạng như sau: amino acid của enzyme chứa OH ^-, thay đổi biến đổi hóa học của họ do tiếp xúc với fosfoproteinfosfataz. Trong trường hợp này, chỉnh tuân theo các vị trí hoạt động của enzyme, trong đó các enzym đối với một số lý do nó được kích hoạt chúng và cho những người khác - ức chế. fosfoproteinfosfataz tính chất xúc tác tự được quy định bởi hormone lần lượt. Ví dụ, tinh bột động vật - glycogen - và chất béo giữa các bữa ăn được chia nhỏ trong đường tiêu hóa, hay chính xác hơn, trong tá tràng dưới ảnh hưởng của glucagon - enzyme tuyến tụy.

Quá trình này được tăng cường bởi phosphoryl hóa các enzym tiêu hóa dinh dưỡng. Trong giai đoạn tích cực của quá trình tiêu hóa thức ăn khi đi vào từ dạ dày vào tá tràng, glucagon tổng hợp được tăng cường. Insulin - một enzyme tuyến tụy sản xuất bởi các tế bào alpha của đảo Langerhans, - tương tác với các thụ thể, bao gồm phosphoryl hóa cơ chế tương tự của các enzym tiêu hóa.

phân giải protein phần

Như bạn có thể thấy, mức độ điều chỉnh của hoạt động enzyme trong tế bào khác nhau. Đối với enzyme nằm ngoài cytosol hoặc cơ quan tử (trong huyết tương máu hoặc trong đường tiêu hóa), phương pháp kích hoạt là quá trình thủy phân các liên kết peptide CO-NH. Nó là cần thiết, kể từ khi các enzym như vậy được tổng hợp trong một hình thức hoạt động. Phân tử bị phân cắt bởi phần peptide enzyme và phần còn lại là tùy thuộc vào thay đổi về cấu trúc của các vị trí hoạt động. Điều này dẫn đến một thực tế là enzyme "bao gồm một điều kiện làm việc", có nghĩa là, có thể ảnh hưởng đến quá trình quá trình hóa học. Ví dụ, các enzyme tuyến tụy hoạt động trypsinogen không phân cắt protein thực phẩm đi vào tá tràng. Nó diễn ra dưới tác động của sự phân giải protein enteropeptidase. Sau đó các enzyme được kích hoạt và bây giờ được gọi là trypsin. Phần phân giải protein - quá trình này có thể đảo ngược. Nó xảy ra trong những trường hợp như kích hoạt các enzyme phá vỡ polypeptide trong quá trình đông máu.

Vai trò của nồng độ của các vật liệu bắt đầu trong chuyển hóa tế bào

Quy chế hoạt động của sự sẵn có men bề mặt xem phần tiếp xúc phụ đề "phức tạp multienzyme." Tỷ lệ phản ứng xúc tác diễn ra trong nhiều giai đoạn, phụ thuộc rất lớn vào số lượng phân tử của các nguyên liệu ban đầu là trong các tế bào hyaloplasm hoặc cơ quan tử. Điều này là do thực tế là tốc độ của quá trình trao đổi chất là tỷ lệ thuận với nồng độ của nguyên liệu ban đầu. Các phân tử chất phản ứng lớn hơn nằm trong bào tương, cao hơn tốc độ của tất cả các phản ứng hóa học sau này.

quy định allosteric

Enzyme có hoạt động được điều khiển không chỉ bởi nồng độ của nguyên liệu ban đầu, thuốc thử, mà còn là chất gây ảnh hưởng, đặc trưng bởi cái gọi là quy định allosteric. Hầu hết các enzyme đều có phần giới với các sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hóa trong tế bào. Do effectors và thực hiện các quy định về hoạt động của enzyme. Hóa sinh đã chứng minh rằng các hợp chất này, được gọi là enzyme allosteric là rất quan trọng cho sự trao đổi chất của các tế bào, vì họ có một sự nhạy cảm rất cao với những thay đổi trong homeostasis của nó. Nếu enzyme ức chế phản ứng hóa học, tức là nó làm giảm tốc độ của nó - nó được gọi là một effector âm (ức chế). Trong trường hợp ngược lại, khi có sự gia tăng tốc độ phản ứng, nó đi kèm với activator - một effector dương. Trong hầu hết các trường hợp, các vật liệu bắt đầu, ví dụ: các chất phản ứng bước vào tương tác hóa học đóng vai trò chất hoạt hoá. Tất nhiên, các sản phẩm được hình thành bởi các phản ứng nhiều tầng hoạt động như chất ức chế. Đây là loại điều chỉnh xây dựng trên mối quan hệ của nồng độ của chất phản ứng và sản phẩm, gọi là dị dưỡng.