Reglementarea proceselor metabolice
Celula vie - este un sistem deschis, care este în mod constant comunicarea cu substanța mediului extern și energie. Celula primește substanțele nutritive, care sunt folosite ca material de construcție și de energie, derivate din celule produse finale metabolice.
Colivia este în mod constant se produce o mare varietate de reacții chimice care formează căi - conversie o secvență la alți compuși. Metabolism - totalitatea tuturor căilor metabolice care au loc în organism.
Isolate - catabolism (descompunerea compușilor complecși pentru eliberarea de energie simplă) și anabolism (sinteza substanțelor mai complexe de substanțe simple).
Toate căile sunt potrivite în timp și spațiu. Acest flux de coerență a proceselor metabolice ale mecanismelor de reglementare complicate.
Organizarea reacțiilor chimice în căile metabolice
Activitatea optimă a enzimelor care reglează calea de reacție, se realizează printr-o anumită organizație în celulă.
Localizarea spațială a enzimelor
Cele mai multe enzime localizate in interiorul celulei, în care enzimele căii metabolice sunt într-o singură diviziune celulară. Separarea căilor metabolice importante pentru procesele opuse. De exemplu, sinteza acizilor grași are loc în citoplasmă, și dezintegrarea mitocondriilor acestora. Dacă această separare nu există, ar fi apărut inutil din punct de vedere fiziologic de drum.
Căile metabolice ale produsului de reacție a primului substrat este al doilea și așa mai departe, pentru a forma produsul final. Intermediarii de o singură cale poate fi eliberată de reacții succesive, și utilizate în alte căi metabolice, adică toate căile sunt interconectate.
organizare spațială a enzimelor poate fi exprimată astfel încât produsul de reacție nu poate fi scăzută din calea și un substrat este necesar pentru a servi reacția următoare.
Această organizație de o cale metabolică numită complexul multienzimatic. Aceste complexe sunt asociate cu membrane. Un exemplu de astfel de complex - complex piruvat dehidrogenază, sub a cărei acțiune decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic.
Structura cai metabolice
căile metabolice sunt împărțite în 4 tipuri. Dacă substratul este convertit într-un produs, o astfel de cale se numește liniar (glicoliza). Cale ramificat mai frecvente - când sintetizați prin diferite produse în funcție de necesitățile celulelor (Sinteza nucleotidelor). Există, de asemenea ciclice (ciclul tricarboxilic) și spirală (β-oxidarea acizilor grași) cai.
Enzimele se gasesc in toate celulele corpului. În procesul de diferențiere a celulelor și modifică compoziția lor enzimă. De exemplu, arginase enzimă implicată în sinteza ureei stocate în celulele hepatice. Această așa-numita enzimă specifică de organ.
Funcționarea celulei este asigurată prin reglarea temporală și spațială a căilor metabolice. Localizarea spațială a reglementării în legătură cu anumite enzime din diferite organite. In nucleu sunt enzime asociate cu sinteza ADN și ARN în citoplasmă - enzime glicolitice în lizozomului - enzime hidrolitice în mitocondrii - enzime ale lanțului ciclului de acid și de transport de electroni tricarboxilici.
Principiile de reglementare a căilor metabolice
Toate reacțiile chimice din celulă au loc cu participarea enzimelor. Pentru a afecta rata a căii metabolice, pentru a ajusta cantitatea sau activitatea enzimelor este suficientă. Fiecare cale are enzime cheie care regleaza viteza călătoriei. Aceste enzime sunt numite de reglementare.
Reglementarea vitezei reacțiilor enzimatice efectuate pe 3 nivele:
Modificarea numărului de molecule de enzime
disponibilitatea substratului și coenzima
Schimbarea în activitatea catalitică a enzimei
Reglementarea cantității de molecule de enzime in celula
Colivia este în mod constant are loc sinteza și descompunerea moleculei de proteină enzimă
Reglementarea sintezei enzimei poate să apară în orice stadiu în formarea moleculei de proteină. Cel mai studiat reglarea sintezei unei molecule proteice la nivelul de transcriere, care este purtat de hormoni si molecule biologic active. Colapsul enzimei este mai puțin studiată.
Reglarea ratei reacției enzimatice a unui substrat și disponibilitatea coenzimei
Parametrul principal și esențial reglarea vitezei căii metabolice este prezența primului substrat. Cu cât concentrația, cea mai mare viteza a căii metabolice.
Un alt parametru este prezența coenzime regenerate. În reacțiile de dehidrogenare dehidrogenaze CoA sunt oxidate formă NAD +, FAD, FMN, care sunt reduse în timpul reacției. Pentru a re-coenzima implicate în reacție, este necesar ca acestea au apelat din nou la forma oxidată.
Reglementarea activității catalitice a enzimei
Regulamentul prin interacțiuni proteină-proteină
Regulamentul prin fosforilare / defosforilare a enzimei
Enzime având acest mecanism de reglementare este de obicei proteine oligomerice. Ele constau din mai multe (cel puțin 2 x) subunități sunt centri activi și alosterice care sunt la diferite subunități. Joining efectoare (metabolit celular) în centrul allosteric este modificări conformaționale cooperative toate protomers.
Dacă efector alosteric se leagă centrul (activator), a crescut legarea substratului în situsul activ și crește viteza de reacție care catalizează enzima. modificări conformaționale în situsul activ al enzimei este crescută sau afinitate a scăzut pentru substratul său.
Cu o creștere a concentrației de celule de activator crește viteza sa în centrul de legare alosteric. Modifică conformația subunității de reglementare a enzimei produce schimbare conformațională cooperantă în enzima, se schimba conformația centrului activ al enzimei, crește afinitatea enzimei la substrat și viteza reacției enzimatice. Prin scăderea concentrației activatorului este redusă de reglementare rata de legare a ligandului allosteric allosteric în centru. subunitare reglementare modificărilor conformaționale apar schimbare conformațională cooperantă în enzima, se schimba conformația situsul activ, a redus afinitatea substratului și scăderea ratei de reacție.
În cazul în care efectorul este un inhibitor, afinitatea enzimei la substrat și rata sa de conversie a produsului este redusă.
Enzimele alosterice reglează viteza căilor metabolice, care sunt interdependente serie de reacții catalizate de enzime diferite
Substanță S este transformată într-un produs P, ca urmare a patru reacții enzimatice succesive. Produsul de la o reacție servește ca substrat următor.
enzime alosterici catalizează:
Reacțiile ireversibili sau parțial reversibile
Cel mai încet, reacția cheie
Reacțiile la locul de cale ramificare