БІОХІМІЯ - Підручник - Остапченко Л. І. - 2012

Розділ 7. ЕНЗИМОЛОГІЯ

7.7. Регуляція метаболічних процесів

7.7.2.Принципи регуляції метаболічних шляхів

Усі хімічні реакції в клітині відбуваються за участю ферментів. Щоб впливати на швидкість перебігу метаболічного шляху, достатньо регулювати кількість або активність ферментів. У метаболічних шляхах є ключові ферменти, завдяки яким відбувається регуляція швидкості всього шляху. Ці ферменти (один або декілька в метаболічному шляху) називаються регуляторними ферментами; вони каталізують, як правило, початкові реакції метаболічного шляху, необоротні реакції, швидкість-лімітуючі реакції (найповільніші) або реакції в місці перемикання метаболічного шляху (точка галуження).

Регуляція швидкості ферментативних реакцій здійснюється на трьох незалежних рівнях:

• зміна кількості молекул ферменту;

• доступність молекул субстрату й коферменту;

• зміна каталітичної активності молекули ферменту.

Регуляція кількості молекул ферменту в клітині. Відомо,

що білки в клітині постійно оновлюються. Кількість молекул ферменту в клітині визначається співвідношенням двох процесів - синтезу та розпаду білкової молекули ферменту:

Синтез і фолдинг білка - багатостадійний процес. Регуляція синтезу білка може відбуватися на будь-якій стадії формування білкової молекули. Найбільш вивченим є механізм регуляції синтезу білкової молекули на рівні транскрипції, який здійснюється певними метаболітами, гормонами і рядом біологічно активних молекул.

Щодо розпаду ферментів, то регуляція цього процесу вивчена менше. Можна лише припускати, що це не просто процес протеолізу (руйнування білкової молекули), а складний механізм, який, можливо, визначається на генетичному рівні.

Регуляція швидкості ферментативної реакції доступністю молекул субстрату й коферментів. Важливим параметром, який контролює перебіг метаболічного шляху, є наявність субстратів, головним чином - першого субстрату. Чим більша концентрація вихідного субстрату, тим вища швидкість метаболічного шляху.

Інший параметр, що лімітує перебіг реакцій метаболічного шляху, - наявність регенерованих коферментів. Наприклад, у реакціях дегідрування коферментом дегідрогеназ слугують окис- нені форми НАД+, ФАД, ФМН, які відновлюються внаслідок реакції. Щоб коферменти знову брали участь у реакції, необхідна їхня регенерація, тобто перетворення на окиснену форму.

Регуляція каталітичної активності ферментів. Найважливішим процесом у зміні швидкості метаболічних шляхів є регуляція каталітичної активності одного або кількох ключових ферментів даного метаболічного шляху. Це високоефективний і швидкий спосіб регуляції метаболізму.