25.11: Регулювання ферментів
- Page ID
- 105865
Можливо, ви замислювалися, як протеолітичні ферменти, такі як трипсин, пепсин, хімотрипсин, карбоксипептидаза та інші, утримуються від саморуйнування, каталізуючи власний гідроліз або гідролізуючи один одного. Цікавою особливістю травних ферментів є те, що вони виробляються в неактивній формі в шлунку або підшлунковій залозі - імовірно, для захисту різних видів протеолітичних ферментів від нападу один на одного або інших білків.
Неактивні попередники називаються трипіноген, пепсиноген, хімотрипсиноген та прокарбоксипептидаза. Ці попередники перетворюються в активні ферменти шляхом гідролітичного розщеплення декількох специфічних пептидних зв'язків під впливом інших ферментів (трипсин, наприклад, перетворює хімотрипсиноген в хімотрипсин). Травні ферменти, здається, не самознищуються, ймовірно, тому, що вони настільки побудовані, що стерично неможливо вмістити частину однієї молекули ферменту в активну ділянку іншої. У зв'язку з цим важливо, що хімотрипсин атакує денатуровані білки швидше, ніж природні білки з їх компактними структурами точно згорнутих ланцюгів.
Імовірно, всі ферменти повинні мати якийсь регуляторний механізм, який вмикає і вимикає їх у міру необхідності. Про механізми регуляції відомо менше, ніж про самих ферментативних реакціях, але визнаний один вид контролю. Це відбувається, коли продукт реакції пригнічує одну з етапів реакції, виробляючи його, зв'язуючи фермент як нереактивний комплекс (інгібування зворотного зв'язку). Як найпростіший приклад, припустимо, що продукт, а\(\left( \ce{P} \right)\) також субстратні\(\left( \ce{S} \right)\) комплекси з ферментом\(\left( \ce{E} \right)\); тоді ми можемо написати наступний набір рівноваг для чистої реакції:
\[\ce{E} + \ce{S} \rightleftharpoons \ce{ES} \rightarrow \ce{E} + \ce{P}\]
\[\ce{E} + \ce{P} \rightleftharpoons \ce{EP}\]
Зрозуміло, що реакція такого типу буде зменшуватися в міру накопичення продукту. Вона може припинитися зовсім, якщо активні сайти насичені продуктом, і він почнеться знову тільки при видаленні продукту.