Регуляция активности ферментов. Адаптация организма к меняющимся условиям (режим питания, экологическим воздействиям)

Возможна благодаря изменению активности ферментов. Существует несколько возможностей регуляции скорости ферментных реакций:

1. Изменение скорости синтеза ферментов. (этот механизм длительный).

2. Увеличение доступности субстрата к ферменту путем изменения проницаемости клеточных мембран.

3. Изменение активности ферментов имеющихся в клетках и тканях. Этот механизм быстрый и носит обратимый характер.

В многоступенчатых ферментативных процессах выделяют регуляторные, ключевые ферменты, которые ограничивают суммарную скорость процесса. Чаще всего это ферменты начальной и конечной стадий процесса. Изменение активности ключевых ферментов происходит по следующему механизму:

1. Аллостерическому:

2. Изменение олигомерности фермента:

Мономеры неактивные ↔ олигомеры активные

3. Фосфолирирование:

Фермент (неактивный) + Н3РО4 ↔ Фосфолирированный активный фермент.

Очень распространен авторегуляторный механизм. Авторегуляторным механизмом является ретроингибирование, при котором продукты ферментативного процесса угнетают начальные ферменты.

Готовые нуклеотиды угнетают начальные в стадии их синтеза.

Иногда исходные субстраты активируют конечные ферменты А активирует F3, например активная форма глюкозы активирует последний фермент синтеза гликогена (F3).

Структурная организация ферментов в клетке

Слаженность обменных процессов в организме возможна благодаря структурной разобщенности ферментов в клетках. Отдельные ферменты располагаются в тех или иных внутриклеточных структурах – кампартментализация.

Например, в плазматической мембране активен фермент калий-натрий АТФаза.

В митохондриях активны ферменты окислительных реакций. В ядре – ферменты синтеза нуклеиновых кислот ДНК-полимераза. В лизосомах – РНКаза, фосфатаза и другие.

Ферменты наиболее активные в данной клеточной структуре называются индикаторными или маркерными ферментами. Их определение в клинической практике отражает глубину структурных повреждений ткани. Некоторые ферменты объединяются в полиферментные комплексы: пируват ДК.

Принципы обнаружения и количественного определения ферментов:

Обнаружение основано на их высокой специфичности. Ферменты обнаруживают по производимому ими действию т.е. по факту протекания той реакции которую катализирует данный фермент.

Критерии:

Ø Исчезновение субстрата реакции

Ø Появление продуктов реакции

Ø Изменение оптических свойств кофермента.