Активатор - фермент
Cтраница 2
 |
График Лайнуивера-Бэрка для идентификации различных типов ингибирования. а - конкурентное ингибирование. б - неконкурентное ингибирование. [16] |
Чаще всего в качестве активаторов выступают ионы металлов, такие, как железо, медь, кобальт, магний и др. Следует различать металлы, находящиеся в составе металлоферментов, так называемые кофакторы, и выступающие в качестве активаторов ферментов. Кофакторы могут прочно связываться с белковой частью фермента, что же касается активаторов, то они легко отделяются от апофермента. Кофакторы являются обязательными участниками каталитического акта; в их отсутствие фермент неактивен. Активаторы усиливают каталитическое действие, но их отсутствие не препятствует протеканию ферментативной реакции. Как правило, металл-кофактор взаимодействует с отрицательно заряженными группировками субстрата. [17]
Наибольшее значение имеют специфические ингибиторы, которые действуют на один фермент или на группу близких ферментов. Механизм действия этих ингибиторов заключается в том, что они соединяются, блокируют активные группы, или активные центры, молекул ферментов, связывающих субстрат. Некоторые ингибиторы соединяются с металлами - активаторами ферментов. При этом частично или ( полностью подавляется активность фермента. [18]
Ион металла может участвовать в ферментативной реакции, не оказывая существенного влияния на прочность связи фермент-субстрат. В этой реакции реагенты и ион металла взаимодействуют с ферментом независимо друг от друга, и ни один из компонентов реакции практически не влияет на прочность связи фермента с остальными компонентами. Вероятно, ион металла в данном случае выполняет роль активатора фермента и, возможно, фосфокреатина, облегчая его взаимодействие с нуклеофильным реагентом АДФ. [19]
Известно, что активность пероксидазы, ДНКазы, щелочной фос-фатазы и других ферментов в облученных тканях увеличивается. Один из возможных механизмов тканей активации заключается в незначительных конформационных превращениях, изменяющихся физико-химических свойств ферментов. Второй путь заключается в появлении в тканях облученного организма так называемых активаторов ферментов. Подобными активаторами могут быть хиноны. Для одних ферментов хиноны могут выступать в роли ингибиторов ( про-теиназы, липазы, пируваткарбоксилазы), для других - в роли активаторов ДНКазы. Функционирование ферментов в значительной мере зависит от состояния мембран, с которыми они связаны. [20]
Комплексные ионы переходных металлов ( кроме систем db) чаще всего каталитически малоактивны. Это относится в особенности к металлам платиновой группы, координационная сфера которых заполнена. Интересно отметить, что в природных комплексных биокатализаторах ( например, гемоглобине, хлорофилле) среди комплек-сообразующих ионов - активаторов ферментов - встречаются ионы непереходных металлов: Zn2, Ga2, Mg2 и другие, ионы в. Исключение представляет Мо, истинное валентное состояние которого в биокатализаторах пока неизвестно. [21]
Кроме такого метода, применялся и другой - экстрагирование измельченной сухой массы клубеньков водным 60 % - ным этиловым спиртом; полученный экстракт использовался в опытах в качестве источников азотфиксирующего фермента. Было найдено, что азотфиксирующая активность препаратов фермента заметно повышается при добавлении некоторых веществ, могущих служить в качестве активаторов фермента, переносчиков водорода, акцепторов продуктов ферментативного синтеза и источника энергии. В качестве таких веществ применялись магний, молибден, биотин, пируват, аскорбиновая кислота, АТФ. [22]
Молекулы ферментов из-за их больших размеров ( большого молекулярного веса) невозможно или очень трудно вводить внутрь клеток. Для того чтобы повлиять на внутриклеточные биохимические процессы, необходимо применение низкомолекулярных веществ, которые могли бы легче проникать в клетки. Известны две группы таких веществ: а) предшественники активных групп ферментов - коферменты, витамины или их антагонисты ( антивитамины) и б) ингибиторы или активаторы ферментов. [23]
В растворах и биохимических структурах находится преимущественно двухвалентный марганец [ Ash D. Он, подобно трехвалентному железу, обладает значительным сродством к имидазолу в отличие от двухвалентных катионов меди, цинка и кадмия, предпочитающих SH-группы, и не замещает эти ионы в их комплексах с белками. Марганец и другие жизненно необходимые переходные металлы выступают либо как прочиосвя-занные компоненты молекул ферментов, которые в этом случае относятся к истинным металлоферментам, либо служат в качестве активаторов ферментов, образуя с ними легко распадающиеся комплексы. [24]
Аллостерические свойства фермента выявляются в присутствии аминокислот-ингибиторов. Так, кривая зависимости скорости реакции от концентрации субстрата в присутствии L-фенилаланина ( 5 - 10 мМ) имеет S-образную форму. Степень ингибирования пируваткиназы L-фенилаланином уменьшается при добавлении в реакционную смесь L-аланина. Активаторами фермента являются ионы К, Mg2, ионы Na оказывают ингибирующее влияние. [25]
Большинство ферментов обладает очень высокой специфичностью действия по отношению к определенным веществам ( субстратам) или определенным типам химических связей. Так, амилаза слюны расщепляет крахмал, но не действует на другой полисахарид - целлюлозу. Для осуществления взаимодействия молекул фермента и субстрата, на который воздействует фермент, нередко необходимо участие неорганических ионов. Эти ионы выступают в роли активаторов ферментов. [26]
Калий играет существенную роль в превращениях углеводов. Магний необходим для зеленых и пурпурных серобактерий, у которых входит в состав хлорофилла. У других бактерий магний является активатором ферментов и находится в ионном состоянии. Источником магния могут служить сернокислые и другие его соли. Кальций усваивается из растворимых солей. Роль его в клетке, как и роль натрия, не выяснена. Железо входит в состав простетических групп цитохромиых ферментов. Без железа резко падает окислительная активность аэробных организмов. Микроэлементы Zn, Mn, Co, Cd, J, Br, В участвуют в синтезе ферментных белков. [27]
Типичным и весьма обстоятельно изученным примером регуляции активности фермента путем его фосфорилирования является фосфоролиз гликогена. Эта реакция, катализируемая ферментом фосфорилазой ( см. § 4.2), состоит в переносе концевого гликозильного остатка от молекулы гликогена на ортофосфат и имеет ключевое значение для мобилизации запасов гликогена с целью производства энергии. Очевидно, что она должна включаться при создании физиологической ситуации, требующей такой мобилизации, т.е. в том случае, когда содержание глюкозы в кровеносной системе оказывается недостаточным для обеспечения биоэнергетических потребностей организма в этой ситуации. Частично регуляция работы фосфорилазы осуществляется с помощью АМФ, который является аллос-терическим активатором фермента. Однако основной регуляторный механизм основан на процессе фосфорилирования. Наиболее обстоятельно он изучен на примере фермента из скелетных мышц кролика. [28]
В связи с этим фосфофруктокиназа имеет два центра связывания АТФ - один для АТФ как субстрата, другой - для АТФ как аллостерического ингибитора. Это означает, что скорость образования фруктозо-1 б-дифосфата как функция концентрации АТФ проходит через максимум. Наоборот, АМФ и АДФ, высокий уровень которых является сигналом о дефиците энергии, являются аллостерическими активаторами фермента. [29]
Однако биохимическим механизмам этих отношений посвящены лишь единичные работы. При этом установлено, что ретинол предупреждает снижение активности некоторых ферментов ( например, АТФ-азы) в печени крыс при белковой недостаточности. Этот эффект авторы объясняют участием ретинола в образовании апофермента, а не участием его в качестве кофактора или активатора ферментов. Однако позднее Esh и Bhattaharya ( 1966) наблюдали, что добавление витамина А в пищу с содержанием 25 % белков ( животного и растительного происхождения) повышает в тканях животных активность ксантиноксидазы, сукцинатдегидрогеназы, аланин-и аспартат-аминотрансфераз. [30]
Страницы: 1 2 3