Що є активним центром ферменту. Активний центр: специфічність дії ферментів
8.7.1. У клітинному вмісті ферменти розподілені не хаотично, а впорядковано. За допомогою внутрішньоклітинних мембран клітина розділена на відсіки або компартменти(Рисунок 8.18). У кожному їх здійснюються суворо певні біохімічні процеси і зосереджені відповідні ферменти чи поліферментні комплекси. Ось кілька характерних прикладів.
Малюнок 8.18.Внутрішньоклітинний розподіл ферментів різних метаболічних шляхів.
У лізосомах зосереджено переважно різноманітні гідролітичні ферменти. Тут протікають процеси розщеплення складних органічних сполук з їхньої структурні компоненти.
У мітохондріях знаходяться складні системи окисно-відновних ферментів.
Ферменти активування амінокислот розподілені в гіалоплазмі, але вони є і в ядрі. У гіалоплазмі присутні численні метаболони гліколізу, структурно поєднані з такими пентозофосфатного циклу, що забезпечує взаємозв'язок дихотомічного та апотомічного шляхів розпаду вуглеводів.
У той же час ферменти, що прискорюють перенесення амінокислотних залишків на зростаючий кінець поліпептидного ланцюга і деякі інші реакції, що каталізують, в процесі біосинтезу білка, зосереджені в рибосомальному апараті клітини.
У клітинному ядрі локалізовані переважно нуклеотидилтрансферази, що прискорюють реакцію перенесення нуклеотидних залишків при новоутворенні нуклеїнових кислот.
8.7.2. Розподіл ферментів по субклітинних органел вивчають після попереднього фракціонування клітинних гомогенатів шляхом високошвидкісного центрифугування, визначаючи вміст ферментів у кожній фракції.
Локалізацію даного ферменту у тканині чи клітині часто вдається встановити in situ гістохімічними методами («гістоензимологія»). Для цього тонкі (від 2 до 10 мкм) зрізи замороженої тканини обробляють розчином субстрату, до якого специфічний фермент. У тих місцях, де знаходиться фермент, утворюється продукт реакції, що каталізується цим ферментом. Якщо продукт забарвлений і нерозчинний, він залишається на місці утворення та дозволяє локалізувати фермент. Гістоензимологія дає наочну і певною мірою фізіологічну картину розподілу ферментів.
Ферментні системи ферментів, зосереджені у внутрішньоклітинних структурах, тонко координовані одна з одною. Взаємозв'язок каталізованих ними реакцій забезпечує життєдіяльність клітин, органів, тканин та організму загалом.
При дослідженні активності різних ферментів у тканинах здорового організму можна отримати картину їхнього поширення. Виявляється, деякі ферменти широко поширені в багатьох тканинах, але в різних концентраціях, а інші дуже активні в екстрактах, отриманих з однієї або декількох тканин, і практично відсутні в інших тканинах організму.
Малюнок 8.19.Відносна активність деяких ферментів у тканинах людини, виражена у відсотках від активності тканини з максимальною концентрацією даного ферменту (Мосс, Баттерворт, 1978).
8.7.3. Поняття про ензімопатії.У 1908 році англійський лікар Арчібальд Гаррод висловив припущення, що причиною низки захворювань може бути відсутність будь-якого з ключових ферментів, що беруть участь в обміні речовин. Він увів поняття "inborn errors of metabolism" (вроджений дефект обміну речовин). Надалі ця теорія була підтверджена новими даними, отриманими в галузі молекулярної біології та патологічної біохімії.
Інформація про послідовність амінокислот у поліпептидному ланцюзі білка записана у відповідній ділянці молекули ДНК у вигляді послідовності тринуклеотидних фрагментів - триплетів або кодонів. Кожен триплет кодує певну амінокислоту. Така відповідність називається генетичним кодом. Причому деякі амінокислоти можуть бути закодовані за допомогою кількох кодонів. Існують також спеціальні кодони, що є сигналами для початку синтезу поліпептидного ланцюга та його припинення. На цей час генетичний код повністю розшифрований. Він є універсальним всім видів живих організмів.
Реалізація інформації, закладеної у молекулі ДНК, включає кілька етапів. Спочатку у клітинному ядрі у процесі транскрипції синтезується матрична РНК (мРНК), що надходить у цитоплазму. У свою чергу, мРНК є матрицею для трансляції - синтезу поліпептидних ланцюгів на рибосомах. Таким чином, природа молекулярних хвороб визначається порушенням структури та функції нуклеїнових кислот та контрольованих ними білків.
8.7.4. Оскільки інформація про структуру всіх білків клітини міститься в послідовності нуклеотидів ДНК, а кожна амінокислота визначається триплетом нуклеотидів, зміна первинної структури ДНК може в кінцевому рахунку вплинути на синтезований білок. Подібні зміни відбуваються за рахунок помилок реплікації ДНК, коли одна азотна підстава замінюється іншою, або в результаті дії радіації або при хімічній модифікації. Усі дефекти, що виникли таким чином успадковані, називаються мутаціями. Вони можуть призводити до неправильного зчитування коду та делеції (випадання) ключової амінокислоти, заміни однієї амінокислоти на іншу, передчасної зупинки білкового синтезу або додавання амінокислотних послідовностей. З огляду на залежність просторової упаковки білка від лінійної послідовності у ньому амінокислот, можна вважати, що такі дефекти здатні змінити структуру білка, отже, та її функцію. Тим не менш, багато мутацій виявляються тільки в лабораторних умовах і не шкідливо впливають на функції білка. Таким чином, ключовим моментом є локалізація змін у первинній структурі. Якщо положення заміненої амінокислоти виявиться критичним для формування третинної структури та утворення каталітичного центру ферменту, то мутація є серйозною та може виявитися як захворювання.
Наслідки недостатності одного ферменту ланцюга реакцій обміну речовин можуть виявлятися по-різному. Припустимо, що перетворення з'єднання Aу з'єднання Bкаталізує фермент Еі що з'єднання Cзустрічається на альтернативному шляху перетворень (рисунок 8.20):
Малюнок 8.20.Схема альтернативних шляхів біохімічних перетворень.
Наслідками недостатності ферменту можуть бути такі явища:
- недостатність продукту ферментативної реакції ( B). Як приклад можна зазначити зниження вмісту глюкози в крові при деяких формах глікогенозів;
- накопичення речовини ( A), перетворення якого каталізує фермент (наприклад, гомогентизиновая кислота при алкаптонурії). При багатьох лізосомних хворобах накопичення, речовини, що в нормі піддаються гідролізу в лізосомах, накопичуються в них у зв'язку з недостатністю одного з ферментів;
- відхилення на альтернативний шлях з утворенням деяких біологічно активних сполук ( C). До цієї групи явищ відноситься екскреція з сечею фенілпіровиноградної та фенілмолочної кислот, що утворюються в організмі хворих на фенілкетонурію в результаті активації допоміжних шляхів розпаду фенілаланіну.
Якщо метаболічне перетворення в цілому регулюється за принципом зворотного зв'язку кінцевим продуктом, ефекти двох останніх типів аномалій будуть більш значними. Так, наприклад, при порфіріях (вроджених порушеннях синтезу гему) усувається переважний ефект гему на початкові реакції синтезу, що призводить до утворення надлишкових кількостей проміжних продуктів метаболічного шляху, які мають токсичну дію на клітини шкіри та нервової системи.
Чинники довкілля можуть посилювати або навіть повністю визначати клінічні прояви деяких вроджених порушень обміну речовин. Наприклад, у багатьох пацієнтів з недостатністю глюкозо-6-фосфатдегідрогенази захворювання починається тільки після прийому таких лікарських засобів, як примахін. У відсутність контактів із лікарськими засобами такі люди справляють враження здорових.
8.7.5. Про недостатність ферменту зазвичай судять побічно щодо підвищення концентрації вихідної речовини, яка в нормі піддається перетворенням під дією даного ферменту (наприклад, фенілаланін при фенілкетонурії). Пряме визначення активності таких ферментів проводять лише у спеціалізованих центрах, але наскільки можна діагноз слід підтверджувати цим методом. Пренатальна (дородова) діагностика деяких вроджених порушень метаболізму можлива шляхом дослідження клітин амніотичної рідини, отриманих на ранніх стадіях вагітності та культивованих in vitro.
Деякі вроджені порушення метаболізму піддаються лікуванню шляхом доставки в організм недостатнього метаболіту або шляхом обмеження надходження до шлунково-кишкового тракту попередників порушених процесів обміну речовин. Іноді можуть бути видалені продукти, що накопичуються (наприклад, залізо при гемохроматозі).
1. Активний центр- Це відносно невеликий ділянку,розташований у вузькому гідрофобному поглибленні (щілини) поверхні молекули ферменту, що безпосередньо бере участь у каталізі.
2. Активні центри ферментів утворюються лише на рівні третинної структури.
3. Ферментативний каталіз вимагає точної просторової організації великих ансамблів, побудованих з амінокислотних залишків та їх бокових груп. Такі ансамблі формують як активні, так і регуляторні (алостеричні) центри ферментів.
4. Активний центр, крім каталітичної ділянки,включає субстратзв'язуючийділянку, що відповідає за специфічне комплементарне зв'язування субстрату та утворення фермент-субстратного комплексу (ES); активний центр ферменту часто входить ділянку або домен для зв'язування кофактора.
приклад 1.Активні центри ферментів формуються лише на рівні третинної структури.
Серинові протеази широко поширені в природі і разом з протеолітичними ферментами інших класів (аспартильними, цистеїновими і металопротеїназами) забезпечують розщеплення білків (катаболізм) і цілий ряд реакцій обмеженого протеолізу, що мають регуляторне значення для життя клітини.
Серинові протеази(до них відносяться трипсин, хімотрипсин, еластаза, тромбін та ін) мають однотипну будову каталітичного центру, в який входить тріада амінокислот: АСП, Гісі Сер.
Урізних серинових протеазах ці амінокислоти можуть займати різні місця в пептидному ланцюгу ферменту, але вони зближуються при згортанні поліпептидного ланцюга та їх відносне розташування в просторі суворо зберігається (рис. 2.3).
5. Активний центр може бути окреслений суворо певними межами, оскільки його компонент так чи інакше взаємодіє з іншими ділянками молекули ферменту. Вплив мікрооточення може бути дуже суттєвим: — компоненти активного центру, у тому числі і фактори, взаємодіють із сусідніми групами ферменту, що видозмінює хімічні характеристики функціональних груп,що беруть участь у каталізі;
|
|
- в клітині утворюють структурні комплексиі ансамбліяк один з одним, так і з ділянками клітинних та внутрішньоклітинних мембран, з елементами цитоскелета та/або іншими молекулами, що впливає на реакційну здатність функціональнихгруп в активному центрі ферменту
6. Структура активного центру визначає специфічність дії ферментів. Більшість фер-ментів високоспецифічно як до природи, і шляху перетворення субстрату.
7. Специфічність до субстрату обумовлена комплементарністю структури субстратзв'язуючого центру ферменту структури субстрату (рис. 2.4).
Як свідчить рис. 2.4 субстратзв'язуючий ділянку за формоювідповідає субстрату (геометри-ческое відповідність), більше, між амінокислотними залишками активного центру ферменту і субстратом утворюються специфічні зв'язки (гідрофобні, іонні і водневі), тобто. встановлюється електроннеабо хімічневідповідність.
Зверніть увагу на те, що нековалентні зв'язкиміж субстратомі ферментомсхожі по характеру на міжрадикальні взаємодії у білках.
Зв'язування субстрату з активним центром фер-менту відбувається багатоточково, за участю кількох функціональних груп,які далі можуть брати участь у каталізі.
8. Ферменти можуть відрізнятися за субстратною специфічністю та мати абсолютною специфічністю,тобто. мати тільки один субстрат і не взаємодіяти навіть з дуже близькими за будовою молекулами (наприклад, уреаза прискорює гідроліз сечовини, але не діє на тіомочевину), або навіть стереоспецифічністю(Коли фермент взаємодіє з певним оптичним і геометричним ізомером).
9. Деякі ферменти виявляють більш широку специфічність (груповаабо відносна специфічність)і взаємодіють з багатьма речовинами, що мають схожу структуру (протеази прискорюють гідроліз пептидних зв'язків у білках, ліпази прискорюють розщеплення ефірних зв'язків у жирах).
приклад 2.Сері нові протеази виявляють групову специфічність до субстратів.
Всі вони прискорюють гідроліз пеп-тидних зв'язків у білках,але, маючи схожу структуру і каталітичний механізм, розрізняються за субстратною специфічністю.
На рис. 2.5 показані субстрат-зв'язувальні ділянки активних центрів панкреатичних фер-ментів, що належать до групи серинових протеаз: хімотрипсіна, трипсинуі еластази.|
|
У трипсинінегативний заряд залишку аспарагінової кислоти в активному центрі бере участь як у зв'язуванні аміногрупи лізину (або гуанідинової групи аргініну), так і безпосередньо в каталізі, при якому розривається пептидний зв'язок, в освіті якої бере участь карбоксильна група позитивно заряджених Ліз та Apr.
В еластазі залишки валіну і треоніну, що входять до складу субстратзв'язуючого центру, допускають зв'язування залишків амінокислот тільки з невеликими бічними ланцюгами, наприклад, як у гліцину. Тому еластаза прискорює гідроліз пептидних зв'язків, утворених карбоксильними групами гліцину та аланіну.Біологічна хімія Лелевич Володимир Валер'янович
Активний центр ферменту
Активний центр ферменту
Ділянка молекули ферменту, який специфічно взаємодіє із субстратом, називається активним центром. Активний центр - це унікальна комбінація амінокислотних залишків у молекулі ферменту, що забезпечує безпосередню взаємодію її з молекулою субстрату і бере пряму участь в акті каталізу. У складних ферментів до складу активного центру входить кофактор. В активному центрі умовно розрізняють каталітичну ділянку, що безпосередньо вступає в хімічну взаємодію з субстратом і ділянку зв'язування, що забезпечує специфічну спорідненість до субстрату та формування його комплексу з ферментом.
Властивості активних центрів ферментів:
1. На активний центр посідає відносно мала частина загального обсягу ферменту.
2. Активний центр має форму вузького поглиблення чи щілини у глобулі ферменту.
3. Активний центр – це тривимірне освіту, у формуванні якого беруть участь функціональні групи лінійно віддалених друг від друга амінокислот.
4. Субстрати щодо слабко зв'язуються з активним центром.
5. Специфічність зв'язування субстрату залежить від строго певного розташування атомів та функціональних груп в активному центрі.
У деяких регуляторних ферментів є ще один центр, який називається алостеричним або регуляторним. Він просторово поділено з активним центром.
Алостеричний центр - це ділянка молекули ферменту, з яким зв'язуються певні зазвичай низькомолекулярні речовини (алостеричні регулятори), молекули яких не подібні до будови з субстратом. Приєднання регулятора до алостеричного центру призводить до зміни третинної та четвертинної структури молекули ферменту та, відповідно, конформації активного центру, викликаючи зниження чи підвищення ферментативної активності.
З книги Розширений фенотип [Дальній вплив гена] автора Докінз Клінтон РічардГлава 5. Активний реплікатор зародкової лінії У 1957 року Бізер довів, що «ген» не може розглядатися як єдина, унітарна концепція. Він розклав його на три іпостасі: мутон – мінімальна одиниця мутаційних змін; рекон – мінімальна одиниця
З книги Нова книга фактів. Том 1 [Астрономія та астрофізика. Географія та інші науки про Землю. Біологія та медицина] автора З книги Фармацевтична та продовольча мафія автора Броуер Луї З книги Нова книга фактів. Том 1. Астрономія та астрофізика. Географія та інші науки про Землю. Біологія та медицина автора Кондрашов Анатолій ПавловичЦентр фармакологічного нагляду «Париж, 4 лютого 1977 р. НЦФН, створений у січні 1974 р., 2 лютого зібрався на Генеральну асамблею разом із делегатами Національних хартій лікарів та фармацевтів, до яких приєдналася група центрів боротьби з інт
З книги Читаючи між рядками ДНК [Другий код нашого життя, або Книга, яку потрібно прочитати всім] автора Шпорк ПетерДе знаходиться центр мас системи Земля – Місяць? Центр мас системи Земля – Місяць, так званий баріцентр, знаходиться на відстані 4672 кілометри від центру Землі до Місяця, тобто на глибині приблизно 1700 кілометрів під поверхнею Землі. Строго кажучи, за
З книги Таємниця Бога та наука про мозок [Нейробіологія віри та релігійного досвіду] автора Ньюберг ЕндрюЩо таке центр насолоди і де він розташований в організмі? Однією з частин мозку є гіпоталамус, що є відділом проміжного мозку і розташований під зоровими буграми (таламусом). Гіпоталамус, в якому розташовані центри вегетативної
З книги Походження мозку автора Савельєв Сергій В'ячеславовичЗ Берліна в центр майбутньої революції Він не ображається, коли його вважають студентом або докторантом. А це відбувається із 32-річним генетиком постійно. Олександр Майсснер - сіро-блакитні очі, темно-русяве недбало причесане волосся, триденна щетина - не тільки молодий,
З книги У пошуках пам'яті [Виникнення нової науки про людську психіку] автора Кандель Ерік РічардАктивний підхід Медитація активного типу починається не з наміру очистити розум від думок, а з прагнення звернути гранично сфокусовану увагу на якусь думку чи якийсь предмет. Так, скажімо, буддист може співати мантру чи дивитись на сяйво свічки чи на
З книги Що, якщо Ламарк правий? Імуногенетика та еволюція автора Стіл Едвард§ 37. Асоціативний центр мозку рептилій Розглянувши загальний план будови нервової системи, слід окремо зупинитися нових принципах організації та роботи мозку, вперше реалізованих у рептилій. Нервова система архаїчних амніот стала логічним розвитком будови
З книги Психопати. Достовірна розповідь про людей без жалю, без совісті, без каяття автора Кіл Кент А. З книги автора З книги автораЦентр розмноження: соматическое гипермутирование перебудованих V(D)J-генов Усі наявні дані свідчать, що у В-лимфоцитах мутують лише перебудовані V(D)J-гени, що кодують білок антитіла. Іншими словами, варіабельні гени, що залишаються в конфігурації зародкової
З книги автораМендотський реабілітаційний центр для неповнолітніх На початку 1990-х США захлеснула справжня епідемія підліткового насильства. Число злочинів, скоєних неповнолітніми, майже подвоїлося між 1980 та 1993 роками. Здавалося, ніщо не може зупинити цей
Активний центр ферменту - це ділянка, яка пов'язує субстрати (і простетичну групу, якщо вона є) і в якій містяться амінокислотні залишки, які безпосередньо беруть участь в утворенні або розриві хімічних зв'язків. Такі залишки називають каталітичними групами. Незважаючи на величезну різноманітність структури ферментів, їх специфічності та механізму каталітичної дії, все ж таки можна зробити ряд узагальнень щодо властивостей активних центрів.
1. На активний центр посідає відносно мала частина загального обсягу ферменту. Більшість амінокислотних залишків у молекулі ферменту не контактує з субстратом. Залишається загадкою,
Мал. 6.9. Швидкість ферментативної реакції як концентрація субстрату.
Мал. 6.10. Взаємодія субстратів із ферментами згідно моделі ключ-замок. Активний центр ферменту сам собою комплементарний формою субстрату.
чому розмір ферментів такий великий. Майже всі ферменти містять понад 100 амінокислотних залишків і мають масу понад 10 кТак, а діаметр - понад 25 А.
2. Активний центр – тривимірна освіта. Іншими словами, це не точка, не лінія і навіть не площина, а складна тривимірна структура, у формуванні якої беруть участь групи, що належать до різних частин лінійної послідовності амінокислот. Дійсно, як ми вже бачили на прикладі гемоглобіну та міоглобіну, взаємодія між амінокислотними залишками, розташованими далеко один від одного в лінійній послідовності, нерідко сильніша, ніж взаємодія між сусідніми (послідовно) залишками амінокислот. У лізоцимі - ферменті, який ми розглянемо докладно в наступному розділі, основні групи активного центру представлені амінокислотними залишками, що займають 35, 52, 62, 63 і 101 положення в лінійній послідовності з 129 амінокислот.
3. Субстрати відносно слабко зв'язуються із ферментами. Константи рівноваги -комплексів зазвичай лежать у межах від до що відповідає вільним енергіям взаємодії від - 3 до - 12 ккал/моль. Порівняємо ці величини із силою ковалентних зв'язків, що становить від - 50 до - 110 ккал/моль.
4. Активний центр має форму вузького заглиблення чи щілини. У всіх ферментах з вивченою структурою зв'язування субстратів відбувається у такому поглибленні або щілини, куди немає доступу воді, за винятком тих випадків, коли вода є однією з реагуючих речовин. У цьому поглибленні є кілька полярних амінокислотних залишків, необхідних для зв'язування і каталізу. Неполярний характер усієї області загалом сприяє зв'язуванню субстрату. Крім того, щілинна форма активного центру створює мікрооточення, в якому окремі полярні залишки набувають особливих властивостей, істотно важливих для каталізу.
5. Специфіка зв'язування залежить від строго певного розташування атомів в активному центрі. Субстрат входить у активний центр, лише якщо він відповідає йому формою. У 1890 р. Еміль Фішер (Е. Fischer) використав порівняння з ключем і замком (рис. 6.10), яке виявилося по суті правильним і винятково плідним уявленням про стереоспецифічність каталізу. Проте, як показують роботи останніх років, активні центри деяких ферментів є жорсткою структурою, їх форма модифікується при зв'язуванні субстратів. У цих ферментах форма активного центру стає комплементарною формою субстрату.
Мал. 6.11. Взаємодія субстратів із ферментами відповідно до моделі індукованої відповідності. При зв'язуванні субстрату відбувається зміна форми ферменту. Активний центр ферменту лише після приєднання субстрату стає комплементарним йому формою.
Мал. 6.12. Графік залежності швидкості реакції V від концентрації субстрату для ферменту, що підпорядковується кінетиці Міхаеліса - Ментен (Ктах-максимальна швидкість - константа Міхаеліса).
лише після зв'язування субстрату. Такий процес динамічного впізнавання називають індукцією відповідності (рис. 6.11). Крім того, деякі ферменти переважно пов'язують субстрат у напруженій («спотвореної») формі, що відповідає перехідному стану.
Давно з'ясовано, що це ферменти є білками і мають всі властивості білків. Тому подібно до білків ферменти діляться на прості і складні.
Прості ферментискладаються тільки з амінокислот – наприклад, пепсин , трипсин , лізоцим.
Складні ферменти(холоферменти) мають у своєму складі білкову частину, що складається з амінокислот – апофермент, та небілкову частину – кофактор. Прикладом складних ферментівє сукцинатдегідрогеназу(містить ФАД), амінотрансферази(містять піридоксальфосфат), пероксидаза(містить гем), лактатдегідрогеназа(містить Zn 2+), амілаза(містить Ca2+).
Кофактор, у свою чергу, може називатися коферментом (НАД+, НАДФ+, ФМН, ФАД, біотин) або простетичною групою (гем, олігосахариди, іони металів Fe2+, Mg2+, Ca2+, Zn2+).
Поділ на коферменти та простетичні групи не завжди однозначно:
якщо зв'язок кофактора з білком міцний, то в цьому випадку говорять про наявність простетичної групи,
але якщо як кофактор виступає похідне вітаміну - то його називають коферментомнезалежно від міцності зв'язку.
Для здійснення каталізу необхідний повноцінний комплекс апобелка та кофактора, окремо каталіз вони здійснити не можуть. Кофактор входить до складу активного центру, бере участь у зв'язуванні субстрату чи його перетворенні.
Як багато білків, ферменти можуть бути мономерами, тобто. складатися з однієї субодиниці, і полімерами, що складаються з кількох субодиниць.
Структурно-функціональна організація ферментів
У складі ферменту виділяють області, що виконують різну функцію:
1. Активний центр - комбінація амінокислотних залишків (зазвичай 12-16), що забезпечує безпосереднє зв'язування з молекулою субстрату та здійснює каталіз. Амінокислотні радикали в активному центрі можуть перебувати в будь-якому поєднанні, при цьому поряд розташовуються амінокислоти, значно віддалені один від одного в лінійному ланцюзі. В активному центрі виділяють дві ділянки:
- якірний(контактний, що зв'язує) – відповідає за зв'язування та орієнтацію субстрату в активному центрі,
- каталітичний- Безпосередньо відповідає за здійснення реакції.
Схема будови ферментів
У ферментів, що мають у своєму складі кілька мономерів, може бути кілька активних центрів за кількістю субодиниць. Також дві та більше субодиниці можуть формувати один активний центр.
У складних ферментів в активному центрі обов'язково розташовані функціональні групи кофактора.
Схема формування складного ферменту
2. Алостеричний центр (allos- чужий) - центр регуляції активності ферменту, який просторово відокремлений від активного центру і є не у всіх ферментів. Зв'язування з алостеричним центром якоїсь молекули (званої активатором або інгібітором, а також ефектором, модулятором, регулятором) викликає зміну конфігурації білка-ферменту і, як наслідок, швидкості ферментативної реакції.
Алостеричні ферменти є полімерними білками, активний та регуляторний центри знаходяться у різних субодиницях.
Схема будови алостеричного ферменту
Як такий регулятор може виступати продукт даної або однієї з наступних реакцій, субстрат реакції або інша речовина (див. "Регуляція активності ферментів").
Ізоферменти
Ізоферменти – це молекулярні форми одного й того ж ферменту, що виникли внаслідок невеликих генетичних відмінностей у первинній структурі ферменту, але каталізують ту саму реакцію. Ізоферменти відрізняються спорідненістюдо субстрату, максимального швидкістюкаталізованої реакції, чутливістюдо інгібіторів та активаторів, умовамироботи (оптимум pH та температури).
Як правило, ізоферменти мають четвертиннуструктуру, тобто. складаються з двох або більше субодиниць. Наприклад, димерний фермент креатинкіназу (КК) представлений трьома ізоферментними формами, складеними з двох типів субодиниць: M (англ. muscle– м'яз) та B (англ. brain- Мозок). Креатинкіназа-1 (КК-1) складається з субодиниць типу B і локалізується в головному мозку, креатинкіназа-2 (КК-2) – по одній М- та В-субодиниці, активна в міокарді, креатинкіназа-3 (КК-3) містить дві М-субодиниці, специфічна для скелетного м'яза.
Також існує п'ять ізоферментів лактатдегідрогенази(Роль ЛДГ) - ферменту, що бере участь в обміні глюкози. Відмінності між ними полягають у різному співвідношенні субодиниць Н (англ. heart- Серце) і М (англ. muscle- М'яз). Лактатдегідрогенази типів 1 (Н 4) і 2 (H 3 M 1) присутні в тканинах з аеробнимобміном (міокард, мозок, кірковий шар нирок), мають високу спорідненість до молочної кислоти (лактату) і перетворюють його на піруват. ЛДГ-4 (H 1 M 3) та ЛДГ-5 (М 4) знаходяться у тканинах, схильних до анаеробномуобміну (печінка, скелетні м'язи, шкіра, мозковий шар нирок), мають низьку спорідненість до лактату і каталізують перетворення пірувату на лактат. У тканинах з проміжнимтипом обміну (селезінка, підшлункова залоза, надниркові залози, лімфатичні вузли) переважає ЛДГ-3 (H 2 M 2).
Ще одним прикладом ізоферментів є група гексокіназ, які приєднують фосфатну групу до моносахаридів гексозів та залучають їх до реакції клітинного метаболізму. З чотирьох ізоферментів виділяється гексокіназа IV ( глюкокіназа), яка відрізняється від інших ізоферментів високою специфічністю до глюкози, низькою спорідненістю до неї та нечутливістю до інгібування продуктом реакції.
Мультиферментні комплекси
У мультиферментному комплексі кілька ферментів міцно пов'язані між собою в єдиний комплекс і здійснюють ряд послідовних реакцій, в яких продукт реакції безпосередньо передається на наступний фермент тільки йогосубстратом. Виникає тунельний ефект, тобто. субстрат потрапляє у створений ферментами "тунель". В результаті проміжні метаболіти уникають контакту з навколишнім середовищем, знижується час їх переходу до наступного активного центру та значно прискорюється швидкість реакції.
) та каталізуючі конкретні реакції. Така здатність виникає внаслідок формування проміжного продукту при зв'язуванні антитіла з антигеном (імітація перехідного комплексу E-X ферментативної реакції).
