6.7. Регуляция метаболизма

6.7. Регуляция метаболизма

В типичной клетке содержится свыше 500 различных ферментов. Их активность и концентрация все время колеблются. Как же в таком случае осуществляется регулирование и как достигается согласованность всего процесса метаболизма? Ответ на этот вопрос следует искать в специфичности действия ферментов, в их пространственной организации и в их функциональном взаимодействии с другими клеточными компонентами. В клетке существует два типа метаболических путей, на которых четко прослеживаются перечисленные особенности: линейные и разветвленные метаболические пути.

6.7.1. Линейный метаболический путь

6.7.1. Линейный метаболический путь

Некоторые ферменты действуют организованно, будучи объединены друг с другом в мультиферментные комплексы. Обычно такие ферменты связаны с мембранами (рис. 6.21, А). Линейное расположение ферментов создает возможность для саморегуляции путем ингибирования по принципу отрицательной обратной связи, так что скорость данного метаболического пути регулируется концентрацией его конечного продукта. Такая тесная связь, кроме того, снижает до минимума воздействия других реакций. Каждый фермент взаимосвязан с соседними: продукт одного из них становится субстратом следующего фермента в цепи и так продолжается до тех пор, пока процесс не завершится образованием конечного продукта.

Рис. 6.21. Мультиферментные системы. А. Мультиферментная система, связанная с мембраной. Б. Диссоциированная мультиферментная система, продуктами которой в зависимости от условий в клетке могут быть В, С, D и Е

6.7.2. Разветвленный метаболический путь

6.7.2. Разветвленный метаболический путь

Такой путь может привести к разным конечным продуктам. Какой именно из них образуется, зависит от условий, существующих в клетке в данный момент (рис. 6.21, Б). Ингибирование по принципу обратной связи участвует в регулировании образования конечного продукта. Здесь также действуют мультиферментные системы, однако ферменты находятся в растворе и тесно друг с другом не связаны.

6.6. Ниже изображена мультиферментная система:

а) Известно, что е₁ специфичен для А и что конечный продукт X ингибирует e₁. Зная это, что можно сказать о том, в каких участках молекулы фермента связываются А и X?