Аллостерические эффекты

Ферменты часто проявляют ингибирующее или активирующее влияние в присутствии физиологических концентраций метаболитов, которые являются предшественниками или продуктами метаболического пути, включающего данный фермент. Регулирование ферментативной активности по такому механизму обеспечивает поддержание концентраций метаболитов на физиологическом уровне. Такой контроль ферментативной активности может осуществляться изменениями конформации фермента, вызываемыми активаторами, ингибиторами или субстратами, и часто включает взаимодействия между субъединицами фермента. Особенно важными аспектами этой проблемы являются 1) кооперативная природа таких взаимодействий и 2) контроль ферментативной активности посредством связывания молекулы с центром, отличающимся от активного центра. Изменения ферментативной активности, которые попадают в эту категорию, часто называют аллостерическими эффектами, однако использование этого термина, к сожалению, не ограничивается этим единственным смыслом. [c.250]

Изостерические эффекты — взаимодействие между двумя частицами или участками фермента аллостерические эффекты связаны с взаимодействием пространственно-разобщенных центров фермента, расположенных на разных субъединицах. [c.239]

Увеличение сродства к кислороду по мере его присоединения к гемоглобину представляет собой кооперативный эффект (разд. 20.4), который обусловлен изменениями в пространственной структуре пептидных цепей гемоглобина [3]. Это явление называют аллостерическим эффектом подобные эффекты наблюдаются и в случае ферментов. [c.232]

Система регуляции биохимических процессов является многоуровневой. Она начинает функционировать уже на уровне отдельных биополимеров, прежде всего ферментов и их комплексов. Очевидно, например, что соотношение альтернативных процессов (VIII.26) и (VIII.27) превращения пирувата - его восстановления до молочной кислоты или окислительного декарбоксилирования—зависит от того, в какой степени клетка обеспечена кислородом. В цепи биохимических процессов, приводящих к биосинтезу пиримидиновых нуклеотидов (см. 9.6), достаточно воздействовать на первый фермент цепи - аспартат карбамоилтрансферазу, чтобы повлиять на весь процесс образования конечных продуктов. Это осуществляется с помощью ЦТФ, который выступает в роли аллостерического ингибитора фермента и служит сигналом, сообщающим о достаточном количестве пиримидиновых нуклеотидов и целесообразности прекратить их дальнейшее производство. Эти простейшие типы регуляции, основанные на влиянии концентрации одного из субстратов на соотношение альтернативных путей превращения другого субстрата или на участии аллостерических эффектов, будут рассмотрены в 10.1. [c.420]

За реакцию Пастера ответствен еще один регуляторный механизм, а именно аллостерический эффект торможения фермента фосфофруктокиназы аденозинтрифосфатом. Это торможение будет рассмотрено в разделе 16.2.2. [c.270]

Вторая часть книги (гл, 4 и 5) посвящена проблеме соединения биологических молекул друг с другом. В гл. 4 рассмотрены количественные параметры связывания для различных структур — олигомерных ферментов, микротрубочек, вирусов, мышц, что составляет одно из самых современных направлений биохимии. Дается также систематизированный количественный анализ аллостерических эффектов. В гл. 5 описаны структура и химические свойства клеточных мембран и оболочек. Основная цель этой и других глав состоит в том, чтобы дать студентам возможность приобрести запас знаний, достаточный для чтения специальной периодической литературы без помощи учебников. [c.8]

Изостерические эффекты обусловлены непосредственным взаимодействием между двумя молекулами субстрата или ингибитора или участками фермента аллостерические эффекты связаны с взаимным влиянием пространственно-разобщенных центров фермента, расположенных на разных субьединицах. [c.549]

Гомотропный аллостерический эффект проявляется в системе с идентичными лигандами, гетеротропный - при взаимодействии между разными лигандами. [c.549]

Организуясь в белковые и мембранные ансамбли, ферменты получают дополнительные возможности для функционального и структурного взаимодействия посредством процессов передачи электрона и субстрата и через аллостерические эффекты. [c.552]

Для них характерна большая зависимость между конформацией белковой молекулы и каталитической активностью. Их действие не подчиняется кинетике Михаэлиса-Ментен и описывается другими уравнениями, а графически зависимость скорости от концентрации субстрата имеет сигмоидный характер. Для аллостерических ферментов характерно проявление кооперативного эффекта, когда связывание одной молекулы субстрата усиливает способность присоединять следующую молекулу (активирующий кооперативный эффект), что видно на примере гемоглобина при связывании кислорода с одной субъединицей усиливается дальнейшее взаимодействие его с другими субъединицами. Тот факт, что аллостерический эффект проявляется часто на первой стадии процесса, объясняет выработанное в ходе эволюции экономное расходование веществ на последующих стадиях реакции. [c.35]

Каталитический механизм химотрипсина — фермента, расщепляющего пептидные связи, изучен более подробно, чем механизм любого другого фермента [5371. Такие исследования упрощаются благодаря некоторым особенностям химотрипсина. Это мономерный фермент, не проявляющий аллостерических эффектов структурные изменения, сопровождающие процесс расщепления пептидной связи, очень малы и, наконец, химотрипсин обладает способностью переносить ацильные группы самых разнообразных доноров, например пептидов и эфиров, к самым разнообразным акцепторам, например к воде, спиртам или аминам. Возможность сопоставлений процессов для различных доноров и для различных акцепторов значительно облегчают анализ отдельных каталитических стадий [733, 734]. [c.275]

Это явление называется аллостерическим эффектом. Такие ферменты могут существовать в разных конформациях с различными активностями. Эти конформации находятся в динамическом равновесии. Присоединение низкомолекулярного агента смешает равновесие [c.74]

Другой механизм, значительно быстрее срабатывающий и тонко сбалансированный, заключается в воздействии на скорость и интенсивность одной или нескольких чувствительных ферментативных реакций. Иными словами, это механизм, действующий на уровне обмена веществ в собственном смысле слова. Обычно особенно чувствительны к этому общему регуляторному механизму начальные и завершающие реакции специфических метаболических цепей, т. е. те задающие скорость ферменты, о которых мы говорили выше. Часто бывает также, что эта регуляция, которая может быть как положительной активация), так и отрицательной ингибирование), осуществляется одним из конечных продуктов данной цепи реакций. По этой причине ингибиторный тип регуляции, который был открыт первым — при изучении торможения одного из начальных этапов биосинтетической цепи реакций конечным продуктом этой цепи,— был назван ингибированием по типу обратной связи, или ретроингибированием. Поскольку такое ингибирование первых этапов катаболизма (или противоположный процесс — активация) вызывается веществами, весьма далекими как в метаболическом, так и в структурном отношении от субстратов ингибируемых реакций, то можно предположить, что здесь имеют место аллостерические эффекты, т. е. конформационные изменения соответствующих ферментных белков, обусловленные наличием второго контактного участка, независимого от активного центра фермента. [c.277]

Полная надежность этого регуляторного механизма и аналогичное регулирование обратного (биосинтетического) процесса обеспечиваются тем, что большинство фруктозо-1,6-дифосфатаз, специфичных ферментов, катализирующих гидролитическое превращение фруктозо-1,6-дифосфата во фруктозо-6-фосфат (реакция XI.5а), ингибируется высокими концентрациями субстрата, а также АМФ (последнее в результате аллостерического эффекта). [c.287]

Изгибы молекул полипептидов и возникновение новых возможностей для регулирования каталитических функций, аллостерические эффекты, как следствие кон-формационных изменений и как инструмент тонко организованной системы регулирования, на высоком уровне, изменение геометрии переносчиков электронов, необходимое для осуществления процесса, сопряженного фосфорилирования — все это наглядно показывает, какие разнообразные перспективы открываются перед динамическими системами, в которых средством кодирования стала форма гибкой молекулы. [c.200]

Характерным для репрессоров является аллостерический эффект, однако аллостерия наблюдается преимущественно у белков. [c.288]

Следует особо подчеркнуть, что само по себе изменение эффективности процесса переноса электрона при замене путем точечной мутации одной аминокислоты на другую не всегда говорит о непосредственном участии данного аминокислотного остатка в механизме изучаемой реакции. Обнаруживаемая при этом корреляция может иметь и опосредованный характер в силу изменения общих структурных особенностей белков РЦ при их модификации. Уместно провести в этих случаях аналогию с аллостерическим эффектом ингибирования ферментов, который достигается вследствие взаимодействия ингибитора с белковой глобулой в месте, удаленном от активного центра. Причина этого состоит в кооперативных свойствах белка, в результате чего локальные структурные изменения могут распространяться по всей глобуле, влияя на функциональные свойства белка. [c.338]

На положение конформационных равновесий в гемоглобине влияет не только присоединение кислорода к гемогруппам, но и связывание с различными участками молекулы других соединений. Такие соединения носят название аллостерические эффекты или регуляторы, поскольку они связываются не с активным центром, а с другими участками белковых молекул. Более подробно они рассмотрены в гл. 6 (разд. Б.6). Важным аллостерическим эффектором для гемоглобина является 2,3-дифосфоглицерат — соединение, присутствующее в необычно высокой концентрации в эритроцитах человека (приблизительно в эквимолярном количестве по отношению к гемоглобину). [c.313]

Структурные изменения одной субъединицы влияют на пространственное строение всей молекулы и тем самым на другие пространственно удаленные гемы. Контактные области дают возможность оооим димерам (а,/3, н в процессе связывания кислорода скользить один по другому. Этот аллостерический эффект объясняет снгмононую форму кривой окснге-иации (239, 240]. [c.419]

В случае соединений типа 224-227 управление селективностью связывания достигалось путем варьирования структуры мультидентатных лигандов. Можно ли, однако, построить химические модели, способные имитировать не только ферментоподобное связьшание, но и его вариабельность, управляемую внешними условиями Такое свойство представляет особый интерес из-за очевидного родства со способностью ферментов изменять свою каталитическую активность или даже включаться и вьжлючаться в ответ на внешние воздействия (такие, как изменение pH, присутствие или отсутствие некоторых ионов металлов, низкомолекулярных регуляторов и т. п.). Имеются также обширные данные о том, что конформация активного центра фермента, ответственного за его каталитическую активность, может изменяться при воздействии на удаленные от этого центра участки белковой глобулы (аллостерические эффекты). Эти явления имеют особое значение как один из основных механизмов управления в живых системах, позволяющих воздействовать на состо-Я1ше и активность ферментных систем с помощью химических сигналов, продуцируемых эндогеьшо, т.е. самой клеткой, или поступающих извне [34d]. [c.481]

Часто бывает также, что эта регуляция, которая может быть как положительной (активация), так и отрицательной (ингибирование), осуществляется одним из конечных продуктов данной цепи реакций. По этой причине ингибиторный тип регуляции был назван ингибированием по типу обратной связи, или ретроингибированием (см. рис. 15.9. Р А —> В Р —> В С). Такое ингибирование первых этапов катаболизма (или противоположный процесс — активация) основано на аллостерических эффектах. Примером аллостерического ингибирования являются ферменты, катализирующие ключевые этапы, например, изоцитратдегидрогеназа в цикле трикарбоновых кислот, фосфофруктокиназа в гликолизе, фосфори-бизилпирофосфатсинтетаза в синтезе пуриновых нуклеотидов и многие другие. [c.462]

Аллостерические эффекты имеют большое регуляторное значение (Ньюсхолм, Старт, 1977). Наличие сигмоидальной зависимости делает систему существенно более чувствительной к изменению концентрации субстрата. Проиллюстрируем вслед за Ньюс-холмом и Стартом это численным расчетом. Если предположить, что субстрат связывается лишь с формой Е, т. е. величины Кт очень велики и в сумме членами З/Кт можно пренебречь по сравнению с единицей, уравнение (1.82) редуцируется в форму [c.31]

Кинетическая теория аллостерических взаимодействий за последние годы яолучила большое развитие. Помимо эффектов взаимодействия центров на одной молекуле белка сигмоидальная кинетика может наблюдаться и для диссоциирующих ферментных систем (Курганов, 1978). Читатель может ознакомиться с современным состоянием исследования аллостерических эффектов, прочитав монографию Б. И. Курганова. [c.32]

Механизм с участием гемоглобина обеспечивает обменное поглощение О2 и СО2. Изотермы адсорбции кислорода приведены на рис. 5.20. Характерная 8-образная кривая поглощения кислорода гемоглобином объясняется сложным механизмом внутриклеточного обмена, в котором участвует гемопротеин, называемый миоглобином. Миогло-бин связывает кислород Р-цепи гемоглобина (при протекании крови по капиллярным кровеносным сосудам), аккумулирует его и переносит в митохондрии. Поэтому поведение кривых на рис. 5.20 отражает взаимодействия гема, связанные с кооперативным и аллостерическим эффектами. [c.175]

Обратимую ассоциацию гемоглобина с молекулярным кислородом можно рассматривать как особый случай взаимодействия фермент — субстрат, которое характеризуется особенно хорошо изученным аллостерическим эффектом. Молекула гемоглобина [947а] является ассоциатом, состоящим из четырех субъединиц (раздел Б-3), каждая из которых содержит группу гема, в которой ион железа координируется с четырьмя атомами азота иротопорфирина. Пятая координационная связь образуется между железом и имидазольной группой остатка гистидина в белке, а шестая связь может образоваться с водой или с кислородом. Хотя данные кристаллографического анализа показывают, что группы гема, несомые четырьмя субъединицами, расположены довольно далеко друг от друга [948], их сродство к кислороду проявляет ярко выраженный кооперативный эффект, на который указывает ст-образная форма зависимости степени насыщения гемоглобина кислородом от давления кислорода (рис. 125). Детальный анализ равновесия кислород — гемоглобин в одинаковых условиях показывает, что присоединение кислорода тремя группами гема повышает сродство к кислороду четвертого гема примерно в 300 раз [949]. Это явление можно объяснить конформационным превращением гемоглобина, сопровождающим присоединение кислорода группами гема. На такое превращение указывает ряд характерных различий в физикохимическом [c.329]

А. Отклонения С" на участках 77-85 и 25-36 заметно превышают указанные величины. Конформационные изменения димера при аспартатном связывании приводят к вращению субъединицы на 4° относительно короткой оси, которая приблизительно перпендикулярна оси второго порядка и контактирующим поверхностям лигандсвязы-вающих доменов. В какой мере отмеченные конформационные отклонения отражают целенаправленный аллостерический эффект рецептора осталось пока невыясненным. [c.64]

Кинетика действия ферментов в растворе является одним из наиболее хорошо изученных разделов химической энзимологии. Кинетические закономерности катализа простыми ферментами подчиняются уравнению Михаэлиса—Ментен, предложенному еще в начале века. Кооперативные и аллостерические эффекты в катализе более сложными ферментами (в частности, олигомерными) описываются на основе модели Моно—Уаймена— Шанже, сформулированной в 60-х годах. Хорошо разработана теория влияния на кинетику ферментативных процессов таких факторов, как pH, присутствие ингибиторов и активаторов и т. п. Несколько более сложными закономерностями характеризуется кинетика действия ферментов на высокомолекулярные, в том числе, нерастворимые субстраты (белки, ДНК и РНК, целлюлозу). Однако и в этой области достигнут-очевидный прогресс. [c.97]

Органический синтез. Наука и искусство (2001) -- [ c.481 ]

Органический синтез (2001) -- [ c.481 ]

Основы биологической химии (1970) -- [ c.277 , c.287 ]

Введение в ультрацентрифугирование (1973) -- [ c.215 , c.218 ]

Ферменты Т.3 (1982) -- [ c.0 ]

Основы ферментативной кинетики (1979) -- [ c.94 , c.165 , c.179 , c.184 , c.191 , c.194 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология