Регуляция активности ферментов в процессе метаболизма

Адаптация организма к меняющимся условиям (режим питания, экологические воздействия и пр.) возможна благодаря изменению активности ферментов. Существует несколько возможностей регуляции скорости ферментных реакций в организме:

1. Изменение скорости синтеза ферментов (этот механизм требует длительного отрезка времени).

2. Увеличение доступности субстрата и фермента путём изменения проницаемости клеточных мембран.

3. Изменение активности ферментов, уже имеющихся в клетках и тканях. Данный механизм осуществляется с большой скоростью и носит обратимый характер.

В многоступенчатых ферментативных процессах выделяют регуляторные, ключевые ферменты, которые ограничивают суммарную скорость процесса. Чаще всего ими являются ферменты начальной и конечной стадий процесса (F₁ и F₃ на схеме). Изменение активности ключевых ферментов происходит по различным механизмам.

1. Аллостерический механизм:

2. Изменение олигомерности фермента:

Мономеры не активные ↔ олигомеры активные

3. Фосфолирирование - дефосфорилирование:

Фермент (неактивный) + Н₃РО₄ ↔ фосфорилированный активный фермент.

В клетках широко распространено ретроингибирование, при котором продукты ферментативного процесса угнетают ферменты начальных стадий (на схеме конечный продукт D угнетает активность F₁). Например, высокие концентрации пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов угнетают начальные в стадии их синтеза.

Иногда исходные субстраты активируют конечные ферменты, на схеме: субстрат А активирует F₃. Например, активная форма глюкозы (глюкозо-6-фосфат) активирует конечный фермент синтеза гликогена из глюкозы (гликогенсинтетазу).