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 регуляция ключевых 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 связь наблюдается, 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 модификация ключевых 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 репрессия синтеза 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.