Регуляция метаболизма. Общие аспекты

Регулирующей способностью обладают:

1.Ферменты одной из начальных стадий необратимой цепи превращений.

2.Ферменты находящиеся в точках разветвления биохимических путей.

3.Ферменты катализирующие самые медленные (лимитирующие) стадии метаболического пути.

Активность ферментов в этих ключевых точках определяет скорость метаболизма и может регулироваться в основном тремя способами.

Аллостерическая регуляцияключевых ферментов позволяет получить немедленный ответ клетки на изменения условий среды, выражающиеся в изменении

концентрации промежуточных продуктов или коферментов. Например, увеличение потребности клетки в АТФ приводит к повышению скорости гликолиза в мышечных клетках.

Скорость катаболизма глюкозы обратно пропорциональна энергетическому

запасу клетки вследствие противоположности влияния АДФ + АМФ или АТФ

на регуляторные ферменты гликолиза. Аллостерическая регуляция ферментов

является основным способом регуляции метаболических путей.

Отрицательная обратная связь.В простейших саморегулирующихся системах увеличение концентрации конечного продукта подавляет его синтез на ранних стадиях.

Положительная обратная связьнаблюдается, когда метаболит-предшественник активирует стадию, контролирующую его дальнейшее превращение, например, переход в запасные вещества. Вещество запасается только тогда, когда его количество превосходит потребности метаболического пути.

Ковалентная модификацияключевых ферментов может осуществляться под влиянием внеклеточных воздействий (гормонов) и приводить как к активации, так и к ингибированию ферментов. В этом случае метаболизм клетки изменяется таким образом, чтобы соответствовать в большей мере потребностям организма, чем потребностям самой клетки. Ковалентная модификация обычно осуществляется путем фосфорилирования — дефосфорилирования.

Фосфорилирование катализируют протеинкиназы. Соответствующие им фосфатазы дефосфорилируют фермент и, следовательно, отменяют результаты фосфорилирования. Количество фосфорилированных форм фермента зависит от соотношения активностей киназы и фосфатазы.

Индукция или репрессиясинтеза ферментов приводит к изменению количества ферментов и, значит, скорости метаболизма. Подобным способом обеспечиваются долговременные, адаптивные изменения метаболизма. Индукция и репрессия синтеза ферментов могут происходить в клетках в результате влияния на них некоторых гормонов.