Luku 3. Entsyymit. Entsyymien toimintamekanismi Entsyymejä eli entsyymejä kutsutaan spesifisiksi proteiineiksi, jotka ovat osa elävien organismien kaikkia soluja ja kudoksia ja toimivat biologisina katalyytteinä Entsyymien ja epäorgaanisten katalyyttien yleiset ominaisuudet: 1. Ei

Entsyymimolekyylin rakenne Rakenteen mukaan entsyymit voivat olla yksinkertaisia ​​ja monimutkaisia ​​proteiineja. Entsyymiä, joka on monimutkainen proteiini, kutsutaan holoentsyymiksi. Entsyymin proteiiniosaa kutsutaan apoentsyymiksi, ei-proteiiniosaa kutsutaan kofaktoriksi. Kofaktoreita on kahdenlaisia: 1.

Entsyymien toimintamekanismi Kaikissa entsymaattisissa reaktioissa erotetaan seuraavat vaiheet: E + S ? ?E + P jossa E on entsyymi, S on substraatti, on entsyymi-substraattikompleksi, P on tuote.

Entsyymien toiminnan spesifisyys Entsyymeillä on suurempi toiminnan spesifisyys kuin epäorgaanisilla katalyyteillä. Entsyymin katalysoiman kemiallisen reaktion tyypin suhteen on spesifisyys ja spesifisyys suhteessa

Entsyymien käyttö lääketieteessä Entsyymivalmisteita käytetään laajalti lääketieteessä. Lääketieteessä entsyymejä käytetään diagnostisina (entsyymidiagnostiikka) ja terapeuttisina (entsyymiterapia) aineina. Lisäksi entsyymejä käytetään mm

Luku 27. Aineenvaihdunnan säätely ja keskinäinen suhde Kehon normaalin toiminnan kannalta on oltava tarkka aineenvaihduntatuotteiden virtauksen säätely anabolisten ja katabolisten reittien kautta. Kaikkien mukana tulevien kemiallisten prosessien on edettävä nopeuksilla

Keho on hyvin monimutkainen järjestelmä, ja kaikki prosessit siinä ovat normaalisti yhteydessä toisiinsa ilman tarpeettomia reaktioita ja tuhlausta. Mutta siitä lähtien elimistö ei ole suljettu järjestelmä, ja se kokee jatkuvasti ulkoisia vaikutuksia, tarvitaan säätelymekanismeja, jotka mukauttaisivat sen näihin muutoksiin.

Koska kaikkia prosesseja kehossamme ohjaavat entsyymit (hormonit toimivat entsyymin kautta), olosuhteiden muuttuessa vastaamaan näitä ehtoja, entsyymien aktiivisuus ja määrä muuttuvat.

1 taso. Muutokset aktiivisuudessa lämpötilan, substraatin määrän, väliaineen pH:n muutoksella, tk. näissä olosuhteissa molekyylin liikkuvuus, funktionaalisten ryhmien ionisaatio ja sen seurauksena entsyymin aktiivisuus muuttuvat.

2 taso. Aktivaattoreiden ja estäjien vaikutus entsyymin työhön (sen määrä ei muutu, konformaatio muuttuu) allosteerisen kautta. ja joskus aktiivinen keskus.

3 taso. E-synteesin induktio ja tukahduttaminen, ts. sen määrä muuttuu.

4 taso - organismin (neuroregulaatio). Homeostaasin normalisointiprosesseihin osallistuvien entsyymien synteesiä säännellään. 4.1. hormonaalinen - jotkut hormonit vaikuttavat muiden vapautumiseen (vapautumistekijät: statiinit, liberiinit ja sitten - trooppiset hormonit). 4.2. hormonituotannon säätely palautetyypin mukaan (melkein aina negatiivinen). 4.3. keskushermoston rakenteita koskeva sääntely. 4.4 itsesäätely, riippuu homeostaasin parametreista (lisäkilpirauhanen

veren Ca-pitoisuuden lasku lisää lisäkilpirauhashormonin tuotantoa).

Entsyymitoiminnan säätely.

1. Osittainen proteolyysi - aktivaattori

Inaktiivisesta entsyymistä

aktiivinen muodostuu. peptidi

Tämä varmistaa ulkonäön

aktiivinen entsyymi oikeaan aikaan

ja oikeassa paikassa (ruoansulatusentsyymit; veren hyytymiseen osallistuvat entsyymit).

2. Proteiini - proteiini CR

Vuorovaikutukset muodossa CR + 4cAMP 2 R 4cAMP + 2 C

liittyminen tai

sääntelyn pilkkominen ei ole aktiivinen. PC aktiivinen

alayksiköt tai säätimet. AMP:ään on sitova sääntelyn kanssa.

alayksikkö (R) ja vapauttaa siten

katalyyttinen alayksikkö, joka suorittaa

proteiinien fosforylaatio.

3. Fosforylaatio ja

Defosforylaatio - ATP ADR

proteiinikinaasin perusmekanismi

Nopeussäätö proteiini FP

Proteiinifosfataasi

Varautuneen fosforiryhmän "-" lisääminen johtaa palautuviin muutoksiin konformaatiossa ja muutokseen entsyymin aktiivisuudessa (glykogeenisyntaasi, kudoslipaasi).

4. Allosteerinen:

*aktivaattori on vuorovaikutuksessa

allosteerisella keskus a

rakenne muuttuu.

Parannettu S:n sitoutuminen E:hen

ja reaktionopeus. ATP estää fosfofruktokinaasia

* Inhibiittori on vuorovaikutuksessa isositraatti DG:n kanssa ja ATP estää sen,

E:n kanssa esto tapahtuu +

NADH H:n aiheuttamat reaktiot

Entsymaattisen aktiivisuuden säätely ei ole yhtä tärkeää solun onnistuneelle toiminnalle kuin geeniekspression säätely transkription tasolla. Näiden mekanismien olemassaolo antaa soluille ja koko organismille mahdollisuuden selkeästi koordinoida lukuisten haaroittuneiden aineenvaihduntareaktioiden toteuttamista, mikä varmistaa aineenvaihdunnan korkeimman ja taloudellisimman tason sekä nopean sopeutumiskyvyn muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Samaan aikaan entsyymisynteesin säätely on hitaampi mekanismi, joka vaikuttaa useita minuutteja tai jopa tunteja, kun taas entsymaattisen aktiivisuuden muutos tapahtuu välittömästi ja tulee voimaan muutamassa minuutissa tai sekunnissa. Entsyymitoiminnan säätelyä voidaan kutsua solujen aineenvaihdunnan "hienosäätöön".

Entsymaattisen aktiivisuuden säätely voidaan suorittaa useilla tavoilla, joista yleisin allosteerinen säätely ja kovalenttinen modifikaatio.

Kaikki entsyymit eivät ole allosteerisen säätelyn alaisia, vaan vain ne, joilla on allosteerinen (kreikan sanasta allos - toinen ja stereos - keho, tila) keskus molekyylissä - paikka, joka eroaa aktiivisesta keskustasta ja jolle on ominaista korkea affiniteetti sääteleviä molekyylejä.

Tällaisia ​​entsyymejä kutsutaan allosteerisiksi. Niiden toimintaa säädellään pienimolekyylipainoisten aineiden ( tehostajia), jonka yhteinen ominaisuus on kyky olla vuorovaikutuksessa allosteerisen keskuksen kanssa, mikä johtaa proteiinimolekyylin konformaation vääristymiseen. Tämä vääristymä siirtyy aktiiviseen kohtaan, minkä seurauksena entsyymin aktiivisuus ja vastaavan reaktion nopeus muuttuvat.

Efektorit voivat toimia sekä entsyymitoiminnan estäjinä että niiden aktivaattoreina. Esimerkki esto Entsymaattinen aktiivisuus voidaan vähentää tryptofaanin biosynteesireitin ensimmäisen entsyymin aktiivisuutta E. colissa - antranilaattisyntetaasi ylimäärällä tryptofaania solussa. Tässä tapauksessa tryptofaani, nimetyn biosynteesireitin lopputuotteena, toimii avainentsyymin toiminnan estäjänä, joka koordinoi tämän aminohapon synteesin nopeutta ja mahdollistaa solun säästämisen resurssejaan. Loppujen lopuksi, esimerkiksi tryptofaanin ylimäärällä, kun sitä on kasvualustassa, solun ei tarvitse käyttää rakennuspalikoita ja energiaa synteesiinsä, se voi käyttää eksogeenistä aminohappoa. Onkin kokeellisesti todistettu, että bakteerit käyttävät kasvuprosessissa pääasiassa kasvatusalustaan ​​lisättyjä aminohappoja, puriineja ja pyrimidiinejä ja että nämä yhdisteet estävät omaa synteesiä esiastemolekyyleistä. Koska tässä tapauksessa tryptofaani on biosynteesireitin lopputuote, jonka nopeus laskee, kun avainentsyymi estyy, tämän tyyppistä säätelyä kutsutaan " retroinhibitio».

Allosteerisen entsyymin aktiivisuuden lisääntyminen sen sitoutuessa efektoriin (aktivaattoriin) voidaan ottaa huomioon aspartaattitranskarbamoylaasin (ATKase) esimerkissä, joka katalysoi pyrimidiinin biosynteesin ensimmäistä reaktiota. Tämä entsyymi aktivoituu adenosiinitrifosfaatilla (ATP), joka on puriininukleotidi. On huomattava, että ATKaasia inhiboi samanaikaisesti yksi nimetyn biosynteesireitin lopputuotteista, sytidiinitrifosfaatti (TRP), ja aktivaattori ja estäjä sitoutuvat samaan allosteeriseen keskustaan. Näin ollen yhden entsyymin aktiivisuutta säätelemällä puriini- ja pyrimidiininukleotidien synteesi koordinoidaan.

Allosteerisen keskuksen mutaatiovauriot voivat aiheuttaa sen, että entsyymi menettää kykynsä sitoa efektorimolekyylejä ja muuttaa aktiivisuuttaan vasteena tähän. Tätä ilmiötä käytetään mikro-organismien valinnassa mutanttien saamiseksi desensitoitunut entsyymejä. Tällaiset mikro-organismit ovat usein biologisesti aktiivisten aineiden tuottajia, ja niiden valintaan käytetään metaboliittianalogeja. Esimerkiksi 5-metyylitryptofaani, kuten tryptofaani, pystyy estämään antranilaattisyntetaasin aktiivisuutta, mutta ei korvaa tryptofaania proteiinikoostumuksessa. Siksi E. coli -bakteerit eivät pysty muodostamaan pesäkkeitä synteettiselle alustalle tämän aineen kanssa. E. coli -mutanttien tiedetään kuitenkin kasvavan alustalla, jossa on 5-metyylitryptofaania. Nämä bakteerit sisältävät antranilaattisyntetaasia, joka ei ole herkkä retroinhibitiolle (desensitoitunut) soluissaan, ja syntetisoivat tryptofaania ylimäärin vapauttaen sitä ulkoiseen ympäristöön.

Toinen yleinen tapa säädellä entsyymien toimintaa on kovalenttinen modifikaatio - pienen kemiallisen ryhmän lisääminen tai poistaminen entsyymistä. Tällaisten modifikaatioiden avulla tavallisesti joko entsyymin täysin inaktiivinen muoto muuttuu aktiiviseksi tai päinvastoin täysin aktiivinen entsyymi inaktivoituu. Kovalenttisen modifikaation ilmiöön kuuluu: rajoitettu proteolyysi (polypeptidiketjujen lyhentyminen), fosforylaatio - defosforylaatio, adenylaatio - deadenylaatio, asetylaatio - deasetylaatio jne. seriinitähteistä ja aktivoituu uudelleen, kun fosfaatti poistetaan. Muita esimerkkejä entsyymien kovalenttisesta modifioinnista on kuvattu luvussa 3.

Entsyymitoiminnan säätelyn erikoistapaus on proteiini-proteiini-vuorovaikutus, jossa tietyt proteiinit toimivat entsyymi-inhibiittoreina. Tällaisissa vuorovaikutuksissa entsyymin aktiivinen keskus estyy. Proteiinien estäminen on erityisen tärkeää proteiinien translaation jälkeiseen modifikaatioon osallistuvien proteinaasien aktiivisuuden säätelylle. Tämä vaikuttaa osaltaan monien solulle tärkeiden proteiinien kypsymisnopeuteen ja näin ollen niiden prosessien intensiteettiin, joihin solut osallistuvat.

Luku 7. KOFAKTORIT

Joissakin tapauksissa entsyymit tarvitsevat katalyysin toteuttamiseksi erityisiä välittäjiä - kofaktoreita. Kofaktorit ovat ei-proteiiniluonteisia aineita, jotka toimivat entsymaattisen reaktion (tai reaktiosyklin) välivaiheissa, mutta joita ei kuluteta katalyysin aikana. Suurimmassa osassa tapauksista kofaktorit regeneroidaan muuttumattomina katalyyttisen toimenpiteen päätyttyä.

Kemiallisesti monipuoliset kofaktorit voidaan jakaa kahteen pääryhmään: koentsyymejä(sitoutuvat heikosti entsyymiin ja eroavat siitä katalyysin aikana) ja proteettiset ryhmät(sitoutunut vahvasti entsyymimolekyyliin).

Tärkeimmät mekanismit, joilla kofaktorit osallistuvat katalyysiin, ovat seuraavat:

Ne toimivat kantajina entsyymien välillä. Vuorovaikutuksessa yhden entsyymin kanssa kantaja hyväksyy osan substraatista, siirtyy toiseen entsyymiin ja siirtää siirretyn osan toisen entsyymin substraattiin, minkä jälkeen se vapautuu. Tämä mekanismi on tyypillinen useimmille koentsyymeille;

Niillä on "entsymaattisen" kantajan rooli, mikä on tyypillistä ennen kaikkea proteettisille ryhmille. Proteesiryhmä kiinnittää osan substraattimolekyylistä ja siirtää sen toiseen substraattiin, joka on sitoutunut saman entsyymin aktiiviseen kohtaan. Tässä tapauksessa proteettista ryhmää voidaan pitää osana entsyymin katalyyttistä kohtaa;

Ne muuttavat entsyymimolekyylin konformaatiota vuorovaikutuksessa sen kanssa aktiivisen keskuksen ulkopuolella, mikä voi indusoida aktiivisen keskuksen siirtymisen katalyyttisesti aktiiviseen konfiguraatioon;

Stabiloi entsyymin konformaatio, mikä edistää katalyyttisesti aktiivista tilaa;

Ne toimivat matriisina. Esimerkiksi nukleiinihappopolymeraasit tarvitsevat "ohjelman" - matriisin, jonka mukaan rakennetaan uusi molekyyli;

Niillä on väliyhteyksien rooli. Joskus entsyymi voi käyttää reaktiossa kofaktorimolekyyliä muodostaen siitä tuotteen, mutta samalla muodostaa substraatin kustannuksella uuden kofaktorimolekyylin.

Tällä hetkellä tunnetuista entsyymeistä noin 40 % pystyy katalysoimaan vain kofaktorien kautta. Yleisimmät ovat kofaktorit, jotka suorittavat pelkistäviä ekvivalentteja, fosfaatti-, asyyli- ja karboksyyliryhmiä.

Entsyymitoiminta solussa oikullinen ajallaan. Entsyymit ovat herkkiä solun tilanteelle, siihen vaikuttaville tekijöille sekä ulkopuolelta että sisältä. päätavoite tällainen entsyymien herkkyys - reagoida ympäristön muutokseen, mukauttaa solu uusiin olosuhteisiin, antaa oikea vaste hormonaalisiin ja muihin ärsykkeisiin ja joissakin tilanteissa - antaa solulle mahdollisuus selviytyä.

Tapoja säädellä entsyymitoimintaa

Solussa on useita tapoja säädellä entsyymien toimintaa - jotkut menetelmät sopivat mille tahansa entsyymille, toiset ovat spesifisempiä.

1. Substraatin tai koentsyymin saatavuus

Toimii täällä massatoiminnan laki- kemiallisen kinetiikan peruslaki: vakiolämpötilassa kemiallisen reaktion nopeus on verrannollinen reagoivien aineiden pitoisuuden tuloon. Tai yksinkertaisesti sanottuna, nopeus, jolla aineet reagoivat keskenään, riippuu niiden pitoisuudesta. Näin ollen ainakin yhden substraatin määrän muutos pysäyttää tai käynnistää reaktion.

5. Allosteerinen säätely

Allosteerisia entsyymejä rakennetaan kahdesta tai useammasta alayksiköstä: jotkut alayksiköt sisältävät katalyyttisen keskuksen, toiset sisältävät allosteerisen keskuksen ja ovat sääteleviä. Effektorin kiinnittäminen allosteeriseen (säätely-) alayksikköön muuttaa proteiinin konformaatiota ja vastaavasti katalyyttisen alayksikön aktiivisuutta.

Allosteeriset entsyymit ovat yleensä aineenvaihduntareittien alussa, ja monien myöhempien reaktioiden kulku riippuu niiden aktiivisuudesta. Siksi niitä kutsutaan usein keskeiset entsyymit.

Biokemiallisen prosessin lopullinen metaboliitti tai tämän reaktion tuote voi toimia negatiivisena säätelijänä, ts. negatiivinen palautemekanismi. Jos säätelijät ovat reaktion alkuperäinen metaboliitti tai substraatti, puhutaan suora säätely, se voi olla joko positiivista tai negatiivista. Myös biokemiallisten reittien aineenvaihduntatuotteet, jotka jollakin tavalla liittyvät tähän reaktioon, voivat olla säätelijöitä.

Lopputuotteen fosfofruktokinaasin säätely

Esimerkiksi glukoosin energiaa hajottava entsyymi, fosfofruktokinaasi, säätelevät tämän hajoamisen väli- ja lopputuotteet. Samaan aikaan ATP, sitruunahappo, fruktoosi-1,6-difosfaatti ovat estäjiä ja fruktoosi-6-fosfaatti ja AMP ovat entsyymiaktivaattoreita.

Toinen esimerkki: useimmissa kehon soluissa (paitsi maksassa), kun kolesterolin synteesiä säätelee tämän prosessin avainentsyymin allosteerinen estäjä HMG-CoA-reduktaasi kolesteroli itse toimii, mikä säätelee sen määrää nopeasti ja tarkasti.

2. Toinen esimerkki proteiini-proteiini-vuorovaikutuksesta voi olla aktiivisuuden säätely proteiinikinaasi A poikki assosiaatio-dissosiaatiomekanismi.

Proteiinikinaasi A on tetrameerinen entsyymi, joka koostuu 2 katalyyttisestä (C) ja 2 säätelyalayksiköstä (R). Proteiinikinaasi A:n aktivaattori on cAMP. cAMP:n kiinnittyminen entsyymin säätelyalayksiköihin saa ne siirtymään pois katalyyttisistä alayksiköistä. Sitten katalyyttiset alayksiköt aktivoidaan.

Proteiinikinaasi A:n aktivointi cAMP:llä

7. Kovalenttinen (kemiallinen) modifikaatio

Kovalenttinen modifikaatio koostuu tietyn ryhmän palautuvasta lisäämisestä tai eliminoimisesta, minkä seurauksena entsyymin aktiivisuus muuttuu. Useimmiten tällainen ryhmä on fosforihappo, harvemmin metyyli- ja asetyyliryhmät. Entsyymin fosforylaatio tapahtuu seriinin ja tyrosiinin tähteissä. Fosforihapon lisääminen proteiineihin tapahtuu entsyymien avulla. proteiinikinaasit, halkaisu - proteiinifosfataasi.

Muutos entsyymiaktiivisuudessa
fosforylaation-defosforylaation aikana

Entsyymit voivat olla aktiivisia fosforyloitu, sekä sisällä defosforyloitunut pystyy.

Esimerkiksi lihaksissa olevat entsyymit glykogeenifosforylaasi ja glykogeenisyntaasi

• klo ladata fosforyloituu, kun taas glykogeenifosforylaasi aktivoituu ja aloittaa glykogeenin hajoamisen ja glukoosin palamisen, kun taas glykogeenisyntaasi on inaktiivinen.
• aikana virkistys glykogeenisynteesin aikana molemmat entsyymit defosforyloituvat, syntaasi muuttuu aktiiviseksi ja fosforylaasi muuttuu inaktiiviseksi.

vuokra lohko

Solussa tapahtuu jatkuvasti suuri määrä erilaisia ​​kemiallisia reaktioita, jotka muodostavat aineenvaihduntareittejä - yhdisteen peräkkäisen muuttumisen toiseksi. Aineenvaihduntareitin nopeuteen vaikuttamiseksi riittää entsyymien määrän tai aktiivisuuden säätely. Aineenvaihduntareiteillä on yleensä avainentsyymejä, jotka säätelevät koko reitin nopeutta. Näitä entsyymejä kutsutaan säätelyentsyymeiksi; ne katalysoivat pääsääntöisesti aineenvaihduntareitin alkureaktioita, peruuttamattomia reaktioita, nopeutta rajoittavia reaktioita (hitainimmat) tai reaktioita aineenvaihduntareitin vaihtopisteessä (haarapisteet).

Entsymaattisten reaktioiden nopeuden säätely suoritetaan kolmella itsenäisellä tasolla:

1. muutos entsyymimolekyylien lukumäärässä;

2. substraatti- ja koentsyymimolekyylien saatavuus;

3. muutos entsyymimolekyylin katalyyttisessä aktiivisuudessa. Tietyn aineenvaihduntareitin yhden tai useamman avainentsyymin katalyyttisen aktiivisuuden säätelyllä on ratkaiseva rooli aineenvaihduntareittien nopeuden muuttamisessa. Tämä on erittäin tehokas ja nopea tapa säädellä aineenvaihduntaa.

Tärkeimmät tavat säädellä entsyymien toimintaa:

1. Substraatin tai koentsyymin saatavuus. Massatoiminnan laki toimii täällä - kemiallisen kinetiikan peruslaki: vakiolämpötilassa kemiallisen reaktion nopeus on verrannollinen reagoivien aineiden pitoisuuden tuloon. Tai yksinkertaisesti sanottuna, nopeus, jolla aineet reagoivat keskenään, riippuu niiden pitoisuudesta. Näin ollen ainakin yhden substraatin määrän muutos pysäyttää tai käynnistää reaktion. Esimerkiksi trikarboksyylihapposyklille (TCA) tällainen substraatti on oksaloasetaatti (oksaloetikkahappo). Oksaloasetaatin läsnäolo "työntää" syklin reaktioita, mikä mahdollistaa asetyyli-SCoA-molekyylien osallistumisen hapetukseen. Oksaloasetaatin (suhteellisen tai absoluuttisen) puutteen vuoksi ketoasidoosi (kehitysmekanismi) kehittyy nälän ja insuliinista riippuvaisen diabeteksen aikana.

2. Lokerointi tarkoittaa entsyymien ja niiden substraattien pitoisuutta yhdessä osastossa (yksi organellissa) - endoplasmisessa retikulumissa, mitokondrioissa, lysosomeissa. Esimerkiksi trikarboksyylihapposyklin (TCA) ja rasvahappojen β-hapetuksen entsyymit sijaitsevat mitokondrioissa, kun taas proteiinisynteesientsyymit sijaitsevat ribosomeissa.

3. Entsyymin määrässä voi tapahtua muutos sen synteesin lisääntymisen tai vähentymisen seurauksena. Entsyymisynteesin nopeuden muutos riippuu yleensä tiettyjen hormonien tai reaktiosubstraattien määrästä, esimerkiksi: - ruoansulatusentsyymien katoaminen pitkittyneen nälänhädän aikana ja niiden ilmaantuminen toipumisjakson aikana (suoliston erityksen muutosten seurauksena hormonit); - raskauden aikana ja synnytyksen jälkeen rintarauhasessa laktoosisyntaasientsyymin synteesi on aktiivisesti laktotrooppisen hormonin vaikutuksen alaisena;

Hormonit glukokortikoidit stimuloivat glukoneogeneesientsyymien synteesiä, mikä varmistaa veren glukoosipitoisuuden vakauden ja keskushermoston vastustuskyvyn stressille;

4. Proentsyymien rajoitettu (osittainen) proteolyysi tarkoittaa, että joidenkin entsyymien synteesi suoritetaan suuremman esiasteen muodossa, ja kun se tulee oikeaan paikkaan, tämä entsyymi aktivoituu pilkkomalla siitä yksi tai useampi peptidifragmentti. . Tämä mekanismi suojaa solunsisäisiä rakenteita vaurioilta. Esimerkkinä on maha-suolikanavan proteolyyttisten entsyymien (trypsinogeeni, pepsinogeeni, prokarboksipeptidaasi), veren hyytymistekijöiden, lysosomaalisten entsyymien (katepsiinien) aktivointi.

5. Allosteerinen säätely. Allosteeriset entsyymit rakentuvat kahdesta tai useammasta alayksiköstä: jotkin alayksiköt sisältävät katalyyttisen keskuksen, toiset allosteerisen keskuksen ja ovat sääteleviä. Allosteerinen keskus (allos - alien) - entsyymitoiminnan säätelykeskus, joka on spatiaalisesti erotettu aktiivisesta keskustasta ja jota ei ole läsnä kaikissa entsyymeissä. Sitoutuminen minkä tahansa molekyylin allosteeriseen keskukseen (kutsutaan aktivaattoriksi tai inhibiittoriksi, samoin kuin efektoriksi, modulaattoriksi, säätelijäksi) aiheuttaa muutoksen entsyymiproteiinin konfiguraatiossa ja sen seurauksena entsymaattisen reaktion nopeudessa. Tämän tai jonkin myöhemmän reaktion tuote, reaktion substraatti tai muu aine voi toimia sellaisena säätelijänä. Effektorin kiinnittäminen allosteeriseen (säätely-) alayksikköön muuttaa proteiinin konformaatiota ja vastaavasti katalyyttisen alayksikön aktiivisuutta. Allosteeriset entsyymit ovat yleensä aineenvaihduntareittien alussa, ja monien myöhempien reaktioiden kulku riippuu niiden aktiivisuudesta. Siksi niitä kutsutaan usein avainentsyymeiksi. Biokemiallisen prosessin lopullinen metaboliitti tai tämän reaktion tuote voi toimia negatiivisena säätelijänä, eli negatiivinen takaisinkytkentämekanismi aktivoituu. Jos säätelijät ovat reaktion alkuperäinen metaboliitti tai substraatti, ne puhuvat suorasta säätelystä, se voi olla sekä positiivista että negatiivista. Myös biokemiallisten reittien aineenvaihduntatuotteet, jotka jollakin tavalla liittyvät tähän reaktioon, voivat olla säätelijöitä. Esimerkiksi glukoosin energian hajoamisentsyymiä, fosfofruktokinaasia, säätelevät tämän hajoamisen väli- ja lopputuotteet. Samaan aikaan ATP, sitruunahappo, fruktoosi-1,6-difosfaatti ovat estäjiä ja fruktoosi-6-fosfaatti ja AMP ovat entsyymiaktivaattoreita. Allosteerinen säätely on erittäin tärkeää seuraavissa tilanteissa:

Anabolisten prosessien aikana. Aineenvaihduntareitin lopputuotteen aiheuttama esto ja alkuaineenvaihduntatuotteiden aktivoiminen mahdollistavat näiden yhdisteiden synteesin säätelyn;

katabolisissa prosesseissa. ATP:n kertymisen tapauksessa soluun estyvät aineenvaihduntareitit, jotka tarjoavat energiasynteesiä. Tässä tapauksessa substraatit kulutetaan vararavinteiden varastoinnin reaktioihin;

Anabolisten ja katabolisten reittien koordinointi. ATP ja ADP ovat allosteerisia efektoreita, jotka toimivat antagonisteina;

Koordinoimaan rinnakkaisia ​​ja toisiinsa liittyviä aineenvaihduntareittejä (esim. nukleiinihappojen synteesiin käytettyjen puriini- ja pyrimidiininukleotidien synteesi). Siten yhden metabolisen reitin lopputuotteet voivat olla toisen metabolisen reitin allosteerisia efektoreita.

6. Proteiini-proteiini vuorovaikutus tarkoittaa tilannetta, jossa säätelijänä eivät toimi biokemiallisten prosessien metaboliitit, vaan tietyt proteiinit. Yleensä tilanne on samanlainen kuin allosteerinen mekanismi: minkä tahansa tekijöiden vaikutuksen jälkeen tiettyihin proteiineihin näiden proteiinien aktiivisuus muuttuu, ja ne puolestaan ​​​​vaikuttavat haluttuun entsyymiin. Esimerkiksi kalvoentsyymi adenylaattisyklaasi on herkkä kalvon G-proteiinin vaikutukselle, joka itse aktivoituu tiettyjen hormonien (esim. adrenaliinin ja glukagonin) vaikutuksesta soluun.

7. Kovalenttinen (kemiallinen) modifikaatio koostuu tietyn ryhmän palautuvasta lisäyksestä tai eliminoinnista, jonka seurauksena entsyymin aktiivisuus muuttuu. Useimmiten tällainen ryhmä on fosforihappo, harvemmin metyyli- ja asetyyliryhmät. Entsyymin fosforylaatio tapahtuu seriinin ja tyrosiinin tähteissä. Fosforihapon lisääminen proteiiniin tapahtuu proteiinikinaasientsyymien avulla ja pilkkominen proteiinifosfataasilla. Entsyymit voivat olla aktiivisia sekä fosforyloidussa että defosforyloidussa tilassa. Esimerkiksi entsyymit glykogeenifosforylaasi ja glykogeenisyntaasi fosforyloituvat, kun keho tarvitsee glukoosia, kun taas glykogeenifosforylaasi aktivoituu ja aloittaa glykogeenin hajoamisen, kun taas glykogeenisyntaasi on inaktiivinen. Kun glykogeenisynteesiä tarvitaan, molemmat entsyymit defosforyloituvat, syntaasi muuttuu aktiiviseksi ja fosforylaasi muuttuu inaktiiviseksi.

Entsyymien aktiivisuus solussa ei ole vakio ajan myötä. Entsyymit ovat herkkiä solun tilanteelle, siihen vaikuttaville tekijöille sekä ulkopuolelta että sisältä. Entsyymien tällaisen herkkyyden päätarkoitus on reagoida ympäristön muutoksiin, mukauttaa solu uusiin olosuhteisiin, antaa oikea vaste hormonaalisiin ja muihin ärsykkeisiin ja joissain tilanteissa saada mahdollisuus selviytyä.

Meillä on RuNetin suurin tietokanta, joten voit aina löytää samankaltaisia ​​kyselyitä

Tämä materiaali sisältää osia:

Proteiinien perusrakenne. Proteiinien lajispesifisyys. Perinnölliset muutokset perusrakenteessa. Proteiinipolymorfismi. Perinnölliset proteinopatiat: sirppisoluanemia, muita esimerkkejä.

Proteiinimolekyylien konformaatio (sekundaari- ja tertiaarirakenteet). Molekyylisisäisten sidostyypit proteiineissa. Peptidiketjun tilaorganisaation rooli aktiivisten keskusten muodostumisessa. Konformaatiomuutokset proteiinien toiminnan aikana.

Proteiinien kvaternäärinen rakenne. Yhteistoiminnalliset muutokset protomeerien konformaatiossa. Esimerkkejä oligomeeristen proteiinien rakenteesta ja toiminnasta: hemoglobiini (verrattuna myoglobiiniin), allosteeriset entsyymit.

Entsyymien käsite. Entsyymien toiminnan spesifisyys. entsyymikofaktorit. Entsymaattisten reaktioiden nopeuden riippuvuus substraatin pitoisuudesta, entsyymistä, lämpötilasta ja pH:sta. Entsyymien kvantitatiivisen määrityksen periaatteet. Toimintoyksiköt.

Entsyymin aktiivisen keskuksen käsite. Entsyymien toimintamekanismi. Entsyymi-inhibiittorit: palautuvat ja irreversiibelit, kilpailevat. Inhibiittoreiden käyttö lääkkeinä.

Entsyymitoiminnan säätely: allosteeriset mekanismit, kemiallinen (kovalenttinen) modifikaatio. Proteiini-proteiini vuorovaikutus. Esimerkkejä näiden mekanismien säätelemistä metabolisista reiteistä. Entsyymien toiminnan säätelyn fysiologinen merkitys.

Entsyymien rooli aineenvaihdunnassa. erilaisia ​​entsyymejä. Luokituksen käsite. Perinnölliset primaariset entsymopatiat: fenyyliketonuria, alkaptonuria. Muita esimerkkejä perinnöllisistä entsymopatioista. Toissijaiset entsymopatiat. Entsyymien merkitys lääketieteessä.

Katabolismin ja anabolismin käsite ja niiden suhde. Endergoniset ja eksergoniset reaktiot aineenvaihdunnassa. Elektroninsiirtomenetelmät. Kehon oksidatiivisten reaktioiden kulun ominaisuudet. Aineiden halkeamisen ja energian vapautumisen vaiheet (vaiheet

Oksidoreduktaasit. Luokittelu. Alaluokkien ominaisuudet. NAD-riippuvaiset dehydrogenaasit. Hapettujen ja pelkistettyjen muotojen rakenne. NAD-riippuvaisten dehydrogenaasien tärkeimmät substraatit. FAD-riippuvaiset dehydrogenaasit: sukkinaattidehydrogenaasi ja asyyli-CoA-dehydrogenaasi

Pyruvaatin oksidatiivinen dekarboksylaatio ja Krebsin sykli: reaktiojärjestys, yhteys hengitysketjuun, säätely, merkitys.

Hengitysketju, komponentit, rakenteellinen organisaatio. Sähkökemiallinen potentiaali, sen merkitys.

ADP:n oksidatiivinen fosforylaatio. Mekanismi. Hapettumisen ja fosforylaation kytkeytyminen ja irrottaminen hengitysketjussa. P/0 kerroin. hengitysketjun säätely.

ADP:n substraattifosforylaatio. Erot oksidatiivisesta fosforylaatiosta. Tärkeimmät ATP:n käyttötavat. ADP-ATP-sykli. Vapaan hapettumisen käsite ja sen merkitys. Redox-prosessien kudosominaisuudet.

Hiilihydraattien toiminnot. Elimistön tarve hiilihydraateille. Hiilihydraattien sulaminen. Ruoansulatushäiriöt ja hiilihydraattien imeytyminen. Monosakkaridien yhdistäminen. Maksan rooli.

Glykogeenin biosynteesi ja mobilisaatio: reaktioiden järjestys, fysiologinen merkitys. glykogeeniaineenvaihdunnan säätely. Glykogenoosit ja aglykogenoosit.

Glukoosin anaerobinen hajoaminen: reaktioiden järjestys, fysiologinen merkitys. Anaerobisen glukoosin hajoamisen rooli lihaksissa. Maitohapon edelleen kohtalo.

Glukoosin aerobinen hajoaminen: reaktioiden järjestys, fysiologinen merkitys. Glukoosin aerobisen hajoamisen rooli lihaksissa lihastyön aikana. Aerobisen glukoosin hajoamisen rooli aivoissa.

Glukoosin biosynteesi (glukoneogeneesi): mahdolliset esiasteet, reaktiosarja. Glukoosi-laktaattisykli (Corey-sykli) ja glukoosi-alaniinikierto: fysiologinen merkitys. Aminohapoista peräisin olevan glukoneogeneesin merkitys ja säätely.

Pentoosifosfaattireitti glukoosin muuntamiseksi. Oksidatiivinen reitti pentoosien muodostumiseen. Heksoosien muodostumisen ei-oksidatiivisen reitin käsite. Jakauma, rooli, sääntely.

Lipidien toiminnot. Ruokavalion rasvat; päivittäinen saanti, ruoansulatus, ruoansulatustuotteiden imeytyminen. Rasvojen uudelleensynteesi suoliston soluissa. Kylomikronit, rakenne, merkitys, aineenvaihdunta. Veren rasvapitoisuuden muutoksen rajat.

Glyserolin ja korkeampien rasvahappojen hapettuminen. Reaktioiden järjestys. β-hapetuksen suhde Krebsin kiertokulkuun ja hengitysketjuun. Rasvahappojen hapettumisen fysiologinen merkitys ravinnon ja lihastoiminnan rytmistä riippuen.

Lipolyysi ja lipogeneesi. Merkitys. Lipogeneesin riippuvuus ravinnon rytmistä ja ruoan koostumuksesta. Lipolyysin ja lipogeneesin säätely. Rasvan mobilisaatiossa muodostuneiden rasvahappojen kuljetus ja käyttö.

Rasvahappojen biosynteesi: reaktiojärjestys, fysiologinen merkitys, säätely.

Asetyyli-CoA:n muodostus ja käyttötavat. Ketonikappaleiden biosynteesi ja merkitys. Veren ketoainepitoisuuksien muutosten rajat ovat normaalit nälkä- ja diabetes mellituksen aikana.

Kolesterolin synteesi, säätely. Kolesterolin biologinen merkitys. Ateroskleroosi. Ateroskleroosin kehittymisen riskitekijät.

Veren kuljetuslipoproteiinit: erilaisten lipoproteiinien rakenteen, koostumuksen ja toimintojen piirteet. Rooli rasva- ja kolesteroliaineenvaihduntaan. Veren rasvojen ja kolesterolin pitoisuuksien muutosten rajat. Lipidiaineenvaihdunnan patologia.

Peptidien ja proteiinien toiminnot. Päivittäinen proteiinin tarve. Proteiinien sulaminen. Proteiinien sulamisen säätely. Ruoansulatuksen ja proteiinien imeytymisen patologia.

aminohappojen dekarboksylaatio. Hänen olemuksensa. Histidiinin, seriinin, kysteiinin, ornitiinin, lysiinin ja glutamaatin dekarboksylaatio. Biogeenisten amiinien rooli aineenvaihdunnan ja toimintojen säätelyssä.

aminohappojen transaminaatio. aminotransferaasien spesifisyys. Transaminaatioreaktioiden merkitys. Aminohappojen epäsuora deaminaatio: reaktiojärjestys, entsyymit, biologinen merkitys.

Ammoniakin muodostuminen ja käyttö. Urean biosynteesi: reaktiosarja, säätely. Hyperammonemia.

Fenyylialaniinin ja tyrosiinin aineenvaihdunta. Perinnölliset fenyylialaniinin ja tyrosiinin aineenvaihdunnan häiriöt. Seriinin, glysiinin ja metioniinin arvo.

Kreatiinin synteesi: reaktioiden järjestys, kreatiinifosfaatin arvo. Fysiologinen kreatinuria. Kreatiinikinaasin ja kreatiniinin arvo diagnoosissa.

Nukleosidit, nukleotidit ja nukleiinihapot, rakenne, merkitys. Erot DNA:n ja RNA:n välillä. Nukleoproteiinit. Nukleoproteiinien pilkkominen.

Puriini- ja pyrimidiiniemästen katabolia. Hyperurikemia. Kihti.

Puriini- ja pyrimidiininukleotidien biosynteesi. Deoksiribonukleotidien biosynteesi. näiden prosessien säätelyä.

DNA:n replikaatio: mekanismi ja biologinen merkitys. DNA-vauriot, vaurioiden korjaus ja DNA:n replikaatiovirheet.

RNA:n tyypit: rakenteelliset ominaisuudet, molekyylien koko ja valikoima, sijainti solussa, toiminnot. RNA:n biosynteesi (transkriptio). Ribosomien ja polyribosomien rakenne. Aminoasyyli-tRNA:n synteesi. Aminoasyyli-tRNA-syntetaasien substraattispesifisyys.

biologinen koodi. Proteiinisynteesijärjestelmän pääkomponentit. proteiinien biosynteesi. Mekanismi. tRNA:n sovitintoiminto ja mRNA:n rooli tässä prosessissa.

proteiinien biosynteesin säätely. Proteiinisynteesin induktio ja tukahduttaminen Escherichia colin laktoosioperonin toiminnan esimerkissä. Matriisibiosynteesin estäjät: lääkkeet, virus- ja bakteerimyrkyt.

Hemoglobiini. Rakenne. Hemoglobiinin synteesi ja hajoaminen. bilirubiinin muodot. Bilirubiinin ja muiden sappipigmenttien erittymisreitit. Keltaisuus.

Veriplasman proteiinifraktiot. Plasman proteiinien toiminnot. Hypo- ja hyperproteinemia, näiden tilojen syyt. Yksittäiset veriplasmaproteiinit: kuljetusproteiinit, akuutin vaiheen proteiinit.

Veren jäännöstyppi. Hyperatsotemia, sen syyt. Uremia.

Maksan biokemialliset perustoiminnot ja ominaisuudet.

Rasvojen, hiilihydraattien ja proteiinien aineenvaihdunnan vuorovaikutus.

Säätelyn biokemia. Perusperiaatteet ja merkitys. Sääntelyjärjestelmien hierarkia. Solujenvälisten säätelyaineiden luokitus. Endokriinisen järjestelmän keskussäätely: liberiinien, statiinien ja tropiinien rooli.

Reseptorien käsite. Hormonien vaikutusmekanismi solunsisäisten reseptorien ja plasmakalvojen reseptorien ja toisten välittäjien kautta (yleiset ominaisuudet).

Insuliini. Rakenne, muodostuminen proinsuliinista, aineenvaihdunta, erityksen säätely. Vaikutus aineenvaihduntaan.

Diabetes. Patogeneesi. Aineenvaihduntahäiriöt diabetes mellituksessa. Glukoositoleranssin määritys diabetes mellituksen diagnosoinnissa.

Somatotrooppinen hormoni, glukagoni ja muut peptidihormonit. biologinen merkitys.

Lisämunuaisen kuoren hormonit. Synteesi, aineenvaihdunta, erityksen säätely. Glukokortikosteroidit, vaikutus aineenvaihduntaan. Hypo- ja hyperkortisolismi

Kazakstanin historia, luokka 6, tenttikokeet

Vastaukset KSE:ssä

Modernin luonnontieteen käsitteet (KSE). Luonnontiede. Luonnontieteiden järjestelmä. Tieteellisen tiedon menetelmät. Aineen järjestäytyminen, tila ja aika. Geologia

Tiede ja tutkimustyö

Tieteellisen tutkimustyön organisointi korkeimmalla alkutasolla. Tieteen käsite ja normatiivinen sääntely. Tieteellisten tulosten metodologinen väijytys

Rahoittaa. Abstrakti

Luentomuistiinpanot kurssille Rahoitus - valmis. Venäjän federaatio. Maamarkkinat. BKT ja BKT.

Talouden valtion säätelyn välineet

Testata. tieteenalalla "Elämän turvallisuus" aiheesta: "Palovammat ja paleltumat: oireet, luokitus ja ensiapu"