Ферментов активность аллостерическая

Помимо активного центра, в молекуле фермента может присутствовать также аллостерический центр (или центры) (от греч. alios—другой, иной и steros-пространственный, структурный), представляющий собой участок молекулы фермента, с которым связываются определенные, обычно низкомолекулярные, вещества (эффекторы, или модификаторы), молекулы которых отличаются по структуре от субстратов. Присоединение эффектора к аллостерическому центру изменяет третичную и часто также четвертичную структуру молекулы фермента и соответственно конфигурацию активного центра, вызывая снижение или повышение энзиматической активности. Ферменты, активность каталитического центра которых [c.125]

Фосфорилирование фермента не отражается на ферментативной активности при pH 8,0. Однако фосфорилирование белка оказывает влияние на аллостерические свойства фермента повышается чувствительность к ингибированию АТФ и цитратом, но снижается чувствительность к активирующему действию АМФ и фруктозо-2,6-дифосфата. Предполагают, что фосфорилирование индуцирует конформацион-ные изменения, способствующие смещению равновесия между двумя формами фермента активной и неактивной. При связывании АТФ в ингибиторном центре также происходит смещение равновесия в сторону неактивной конформационной формы фосфофруктокиназы. [c.238]

Кроме каталитической активности не- которые ферменты обладают также и регуляторной активностью. Они служат как бы дирижерами , задающими темп метаболическим процессам. Некоторые регуляторные ферменты, называемые аллостерическими, регулируют скорость реакций путем обратимого нековалентного присоединения специфических модуляторов, или эффекторов, к регуляторному, или аллостерическому, центру фермента. Такими модуляторами могут быть либо сами субстраты, либо какие-то промежуточные продукты метаболизма. К другому классу относятся регуляторные ферменты, способные изменять свою активность путем ковалентной модификации содержащихся в них специфических функциональных групп, необходимых для активности фермента. Некоторые ферменты существуют в нескольких формах, называемых изоферментами, которые различаются по своим кинетическим характеристикам. Многие генетические заболевания человека обусловлены нарушением в результате мутаций функционирования одного или нескольких ферментов. [c.268]

Благодаря агрегации ферменты испытывают аллостерический переход при более низком уровне активации, чем мон лерная форма. Тенденция к агрегации активней формы значительно больше, чем неактивной. Когда образуется полимерная форма, концентрация активного мономера уменьшается так, что поддерживается равновесие между активной и неактивной фермами. Это приводит к переходу некоторого количества неактивного мономера в активную форму [13]. По-видимому, агрегация других биологически активных молекул также может индуцировать различные биологические эффекты. Так, в случае ферментов эти эффекты состоят в изменении конформаций и маскировке реакционноспособных групп при ассоциации, что вызывает изменение активности. [c.45]

Функциональная организация ферментов активный центр ферментов, строение, роль в реакциях ферментативного катализа. Аллостерический центр. [c.83]

Структурная и функциональная организация ферментов. Активный и аллостерический центры. Изоферменты. [c.95]

Неконкурентные ингибиторы присоединяются к ферменту вне активного центра. Этот участок поверхности фермента называется аллостерический центр (т. е. находящийся в другом месте по сравнению с активным центром). [c.32]

За последние годы было накоплено много данных, на основании которых можно предположить, что активность многих ферментов может быть ослаблена или усилена в результате образования комплекса молекулы эффектора с участком фермента, совершенно отличным от каталитически активного центра [946]. Тот факт, что субстрат и эффектор не присоединяются к одному и тому же участку фермента, можно подтвердить различными путями например, можно настолько модифицировать ферменты химически, что они утратят свою чувствительность по отношению к эффектору, хотя ферментативная активность в отсутствие эффектора остается неизмененной. Эффекторы называются аллостерическими, т. е. они не обладают каким-либо стерическим сходством с субстратом фермента, активность которого они модифицируют. Моно и др. [946] предложили механизм аллостерического ингибирования, согласно которому фермент имеет каталитические и аллостерические активные центры и образование комплекса на аллостерическом центре приводит к модификации конформации фермен- [c.328]

После точного, чувствительного и стандартизированного определения активности фермента можно переходить к выяснению вопроса о том, подвергается ли фермент одному или нескольким процессам регуляции метаболизма. Показано, что у бактерий существуют два основных типа регуляции ферментативной активности — аллостерический и ковалентная модификация. [c.406]

В головном мозге, как и в других тканях, в регуляции скорости фосфорилирования фруктозо-6-фосфата принимают участие одновременно несколько механизмов, однако их относительная роль в том или ином органе различна. Фосфофруктокиназа представляет собой поливалентный аллостерический фермент, активность которого подавляется АТФ и цитратом и стимулируется АДФ. Действие этих основных регуляторных факторов дополняется другими. В частности, АМФ и неорганический фосфат снимают ингибирующее действие АТФ аналогичным образом влияет продукт реакции — фруктозодифосфат. [c.159]

Аллостерические ферменты — белки с высокой молекулярной мас- сой, состоящие из нескольких субъединиц одного или разного типа. В первом случае каждая субъединица содержит каталитический и регуляторный (аллостерический) центры. Во втором —один субъединицы обладают каталитической активностью, другие выполняют регуляторную функцию. Таким образом, каталитический и регуляторный центры -в молекуле аллостерического фермента пространственно разобщены, но функционально они тесно взаимосвязаны. Каталитическая активность аллостерического фермента меняется в результате связывания с его регуляторным центром определенных метаболитов, называемых эффекторами, реже модуляторами, или модификаторами. Кроме конечных продуктов данного пути, эффекторами могут быть субстраты -ферментов, а также некоторые конечные продукты родственных метаболических путей. Если действие эффектора приводит к понижению каталитической активности фермента, такой эффектор называется от- рицательным, или ингибитором. Положительным называют эффектор,. действие которого повышает каталитическую активность фермента. [c.111]

Регулирование конечным продуктом активности аллостерического фермента определенного биосинтетического пути обеспечивает мгновенную реакцию, приводящую к изменению выхода этого продукта. Если последний оказывается ненужным, отпадает надобность и в ферментах, участвующих в его синтезе. Проявлением максимальной экономичности клеточного метаболизма служат выработанные клеткой механизмы, регулирующие ее ферментативный состав. Очевидна целе- сообразность синтеза только тех ферментов, которые необходимы в данных физиологических условиях. Показано, что у прокариот в одних условиях фермент может содержаться в количестве не более 1—2 молекул, в других — составлять несколько процентов от клеточной массы. [c.116]

Уровни АТФ, АДФ, АМФ в клетке могут регулировать активность аллостерических ферментов, стимулируя или подавляя образование определенных клеточных метаболитов. Наконец, адениннуклеотиды могут регулировать экспрессию различных генов. [c.48]

Рекомбинантные ферменты, обладающие аллостерическими свойствами, могут быть использованы для создания новых био-Сенсоров. В частности, попытки проведения модификаций такого рода были предприняты в отношении щелочной фосфатазы [184]. Пептидные эпитопы, специфичные для ВИЧ типа I и вируса гепатита С, были встроены в полипептидную цепь щелочной фосфатазы, после чего исследовали влияние антител к этим эпи-Тонам на активность рекомбинантных ферментов. Установлено, что антитела снижали на 20% активность гибридных ферментов. Полученных на основе щелочной фосфатазы дикого типа, однако [c.381]

Рис. 4. Два состояния аллостерического фермента (активное и не- [c.18]

Зависимость активности аллостерического фермента от концентрации субстрата описывается характерной сигмовидной кривой (рис. 3.16, кривая /), отличной от [c.124]

Ряд реакций общего пути катаболизма зависит от концентрации адениловых нуклеотидов — АТФ, АДФ и АМФ. Суммарная концентрация адениловых нуклеотидов в клетке постоянна, но относительные концентрации могут изменяться вследствие их взаимопревращений. Во многих клетках концентрации АТФ, АДФ и АМФ относятся примерно как 100 10 1 (однако отметим, что это приближенная оценка, в клетках разных типов различия могут быть заметными). Отсюда следует, что небольшие изменения концентрации АТФ могут приводить к значительным изменениям концентрации АДФ и АМФ. Например, если Ую часть всей АТФ превратится в АДФ, то концентрация АДФ увеличится в 2 раза. Это имеет существенное значение, поскольку изменения активности аллостерических ферментов зависят не от абсолютной концентрации эффекторов, а от амплитуды изменения концентрации. [c.243]

Кроме активных групп (ферменты — протеиды) или активных центров (ферменты — протеины) биокатализаторы имеют субстратный центр — участок ответственный за присоединение субстрата к ферменту и аллостерический центр, при присоединении к которому изменяется третичная структура белковой молекулы. Это присоединение приводит к изменению конфигурации активного центра и, как следствие, к увеличению или уменьшен лиго каталитической активности фермента. [c.40]

Кроме активного центра различают еще два центра субстратный и аллостерический. Под первым понимают участок молекулы фермента, к которому присоединяется субстрат, подвергающийся ферментативному превращению, под вторым — участок молекулы фермента, в результате присоединения к которому того или иного низкомолекулярного вещества изменяется третичная структура белковой молекулы, а следовательно, и конфигурация активного центра, что сопровождается повышением или снижением каталитической активности. [c.116]

У аллостерических ферментов, состоящих из нескольких субъединиц (213 — 215], кривая зависимости скорости реакции от концентрации субстрата имеет характерный сигмоидный вид. Такой фермент независимо от наличия субстрата имеет две различные конформащ1И, находящиеся в равновесии. Активность этого фермента контролируется аллостерическими эффекторами (обычно несложными органическими веществами). Связывание эффектора происходит на одной из субъединиц в аллостерическом центре, пространственно отделенном от места связывания субстрата, и вызывает конформационные изменения других субъединиц. Фермент активируется, если эффектор является активатором, и ингибируется, если с алло-стерическим центром связывается ингибитор. Аллостерические ферменты обычно участвуют в контроле первых ступеней мультиферментных цепей. [c.399]

Как уже отмечалось в 6.3, важным путем воздействия на активность ферментов является аллостерическая регуляция. Значение такой регуляции было продемонстрировано на примере фосфофруктокииазы ( 9.7). Этот фермент занимает [c.422]

Рис. 16.11. Схема, дающая представление о характере равновесия между состоянием с малой каталитической активностью и состоянием с высокой активностью аллостерического фермента, состоящего из четырех субъединиц (согласно симметричной модели). Пояснения в тексте. (Kirs hner К., Ergebn. Mi robiol, 44 [1968], 123.)

Отсюда следует, что ретроингибитор имеет прямое отношение к созданию и поддержанию определенной структурной организации или конформации ферментной молекулы и что изменения активности фермента при аллостерических взаимодействиях могут быть связаны с изменением этой конформации. Высокая чувствительность аллостерически регулируемых ферментов ( по сравнению с каталитической активностью) может определяться их структурной организацией высокого порядка (например, четвертичной, составленной из нескольких белковых субъединиц). [c.244]

Регуляция метаболизма осуществляется различными путями. Количество некоторых лимитирующих ферментов контролируется скоростью синтеза и распада белка. Кроме того, каталитическая активность ряда ферментов регулируется аллостерическими взаимодействиями (как при ингибировании по принципу обратной связи) и ковалентными модификациями. Компартментация и разобщение путей биосинтеза и расщепления также вносят определенный вклад в регуляцию обмена веществ. Энергетический заряд, зависящий от относительных количеств АТР, ADP и АМР, также участвует в механизмах регуляции. Высокий энергетический заряд ингибирует процессы, связанные с генерированием АТР (катаболиче-ские пути), но стимулирует использование АТР (анаболические пути). [c.21]

Кроме активного центра многие ферменты имеют регуляторный (ал-лостерический) центр. Это особый участок на молекуле фермента, удаленный от активного центра, к которому могут присоединяться низкомолекулярные вещества-модуляторы и изменять его структуру и активность. Ферменты с аллостерической регуляцией часто находятся в начале метаболических путей и определяют их скорость. Называются они ключевыми [c.91]

Многие ферменты, активность которых регулируется по лллостерическому механизму, обнаруживают также и кооперативную кинетику. Верно и обратное, поскольку оба свойства — аллостержческий контроль активности и повышенная чувствительность к измененЬю концентрации матаболита — имеют большое значение для метаболического контроля. Однако это не означает, что данные термины эквивалентны они описывают различные свойства и должны быть четко разграничены. Во многих случаях установление этих свойств происходило раздельно для гемоглобина, например, кооперативный характер связывания кислорода был установлен более чем за 60 лет до открытия аллостери-ческого эффекта 1,2-дифосфоглицерата то, что первый фермент биосинтеза гистидина является аллостерическим, известно уже давно, однако кооперативных кинетических эффектов для него не обнаружено. [c.165]

Взаимодействие с продуктами и другими эффекторами, отличными от субстратов. Ферменты, активность которых регулируется по этому механизму, должны иметь различающиеся по природе активные центры каталитический (для взаимодействия с субстратом) и регуляторный (для взаимодействия с эффектором). Эти центры обычно размещены на разных субъединицах фермента (или в общем случае — аллостерического белха), причем связывание эффектора с регуляторным центром влияет на конформацию каталитического центра и изменяет сродство к субстрату, которое, как правило, снижается (гетеротропная кооперативность). При этом возможны разные обстоятельства [c.96]

Изменение активности ключевого фермента Е1 происходит в результате изменения конформации после связывания вещества Ъ в аллостериче-ском центре — участке, удаленном от активного центра. Фермент Е1 аллостерический. [c.53]

Для некоторых ферментов С4-цикла характерны другие типы регуляции. Хорошо изучены кинетические свойства и регуляция ФЕП-карбоксилазы у С4-растений. Как и для бактериального фермента, для ФЕП-карбоксилазы С4-растений характерна S-образная (сигмоидная) кинетическая кривая зависимости активности фермента от [ФЕП], т. е. она обладает аллостериче-скими свойствами, но в отличие от бактерий у растений несколько другие эффекторы этого фермента. У аллостерических ферментов метаболиты связываются ие в центре связывания субстрата, а с другими участками молекулы. Это приводит к коп-формационным изменениям белка, кото ые либо усиливают в случае активатора, либо ослабляют в случае ингибитора сродство фермента к одному или нескольким из его возможных субстратов. Так, например, малат и аспартат являются отрицательными эффекторами ФЕП-карбоксилазы у С4-растеиий, оии вызывают увеличение Км для ФЕП. Глюкозо-6-фосфат действует как аллостерический активатор, повышая сродство фермента к ФЕП (величина Км уменьшается). Эффекторы практически не влияют на Vmax (рис. Г2.25). Сильным ингибитором ФЕП-карбоксилазы у С4-растений является оксалоацетат. [c.383]

Изучение кинетического поведения регуляторного фермента при различных его концентрациях позволяет выделить кинетические эффекты, связанные со смещением равновесия между олигомерными формами фермента под действием субстрата и аллостерических эффекторов [77]. Благодаря этому становится возможным раздельное изучение аллостерических взаимодействий в отдельных олигомерных формах фермента и аллостерических взаимодействий, опосредованных изменением степени диссоциации ферментативного олигомера. При изучении взаимодействий первого типа целесообразно первоначально проверить выполнимость наиболее простой модели — модели Monod с соавторами. Такая проверка может быть проведена на основе анализа кривых зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации аллостерического эффектора, полученных при различных концентрациях субстрата (или других эффекторов). Как уже отмечалось выше, в модели Monod и др. аллостерические взаимодействия опосредуются смещением равновесия между двумя состояниями ферментативного олигомера (R f T), в каждом из которых активные и аллостерические центры являются эквивалентными и невзаимодействующими под действием субстрата и аллостерических эффекторов. Удельная ферментативная активность фермента а (т. е. отношение начальной скорости ферментативной реакции к концентрации фермента), удовлетворяющего модели Monod и др., связана с удельными ферментативными активностями форм R и Т ( r и ат соответственно) следующим образом [c.112]

Подавляющее большинство процессов в клетке - ферментативные. Жизнь протекает при "низких" температурах, и без участия катализаторов химические превращения просто не могут происходить со скоростями, необходимыми Для осуществления сложных реакций, с разрывом прочных ковалентных связей. Регуляция мощного каталитического потенциала клетки достигается двумя принципиально разными путями изменением количества ферментов и активности последних. На активность фермента влияет количество доступного субстрата, 1 13ико-химические параметры среды и взаимодействие с особыми метаболитами, называемыми модуляторами. Ферменты, активность которых зависит от модуляторов, называют регуляторными. Они имеют для связывания субстрата центр, где протекает акт катализа, и еще один участок, называемый аллостерическим, для присоединения регулятора. Аллостерический путь регулирования обеспечивает "тонкую" настройку метаболизма в соответствии с изменяющимися условиями среды, и она осуществляется почти "мгновенно". [c.14]

Мы уже отметили, что аллостерические белки (например, те, которые участвуют в регуляции по Г5)инципу обратной связи) имеют по меньщей мере два центра связывания - один для субстрата и один или более для регуляторных лигандов. Эти центры занимают различные участки поверхности белка и узнаваемые лигавды могут быть соверщенно различными Поскольку связьшание одного лиганда с соответствующим центром может повлиять на другой центр изменением конформахдт белка, то любой метаболический процесс в клетке может регулироваться продуктом любой другой реакции независимо от его химической гц)ироды. Например, синтез и распад гликогена в мьштечных клетках регулируются концентрацией связанного Са с помощью аллостерических ферментов, активность которых меняется при изменении концентрации Са в цитозоле (см. разд. 12.4.4). [c.163]

S] приобретает сигмоидную форму. Кроме того, активность аллостерических ферментов может регулироваться воздействием определенных молекул, связывающихся с ферментом в некаталитических участках, подобно тому, как на связывание кислорода гемоглобином влияют бисфосфоглвдерат, и СО2. [c.118]