БИОЛОГИЯ Том 1 - руководство по общей биологии - 2004

4. ФЕРМЕНТЫ

4.4. Ингибирование ферментов

4.4.4. Аллостерические ферменты

Один из самых обычных способов регуляции метаболических путей — это регуляция с помощью аллостерических ферментов. Аллостерическими называют ферменты, действие которых «по определению» связано с изменением формы (állos — иной, другой; stereós — форма). Активность таких ферментов регулируют вещества, действующие подобно неконкурентным ингибиторам. Эти вещества присоединяются к ферментам в особых участках, удаленных от активного центра, и меняют активность фермента, вызывая обратимое изменение в структуре активного центра.

В результате меняется и способность субстрата связываться с ферментом (чем данное явление и отличается от неконкурентного ингибирования; разд. 4.4.2). Действующие таким образом вещества называются аллостерическими ингибиторами. Рис. 4.14 поясняет механизм аллостерического ингибирования.

Рис. 4.14. Аллостерическое ингибирование.

Примером данного явления служит реакция, протекающая во время гликолиза, который составляет одну из стадий процесса клеточного дыхания. Клеточное дыхание служит источником АТФ. Если концентрация АТФ высока, то АТФ, действуя как аллостерический ингибитор, подавляет активность одного из ферментов гликолиза. Если же клеточный метаболизм усиливается, а следовательно, АТФ расходуется и его общая концентрация падает, то после того как ингибитор будет удален, данный метаболический путь снова вступает в действие. Это может также служить примером ингибирования конечным продуктом.

Ингибирование конечным продуктом (ингибирование по принципу отрицательной обратной связи - ретроингибирование)

Когда конечный продукт какого-либо метаболического пути начинает накапливаться, он может действовать как аллостерический ингибитор на фермент, контролирующий первый этап этого пути. Таким образом, продукт, накапливаясь, приостанавливает свое дальнейшее образование. Процесс этот саморегулирующийся: как только продукт будет израсходован, его образование возобновляется. Данное явление — ингибирование конечным продуктом — представляет собой пример механизма, действующего по принципу отрицательной обратной связи (рис. 4.15) (см. также гл. 19).

Рис. 4.15. Ингибирование конечным продуктом. Специфические ферменты, катализирующие отдельные этапы данного метаболического пути, обозначены буквами е₁— е₄.

4.5. Ниже изображен разветвленный метаболический путь:

а) Известно, что е₁ специфичен для А и что конечный продукт X ингибирует е₁. Учитывая это, что можно сказать о том, в каких участках молекулы фермента связывается А и X?

б) Как может избыток X регулировать данный метаболический путь?

в) Как называется тип регуляции, действующей в этой системе?