≡× MENU

• داخلی
• ویندوز
• دیوارها
• پروژه ها
• ساختمان ها

سطوح تنظیم فعالیت آنزیم. تنظیم فعالیت آنزیم و روش های آنها مکانیسم های مولکولی تنظیم فعالیت آنزیم

سلول به عنوان واحدی از ماده زنده که به عنوان مجموعه ای از سیستم های بیولوژیکی باز عمل می کند، به طور مداوم مواد و انرژی را با محیط خارجی مبادله می کند. برای حفظ هموستاز، گروهی از مواد پروتئینی خاص - آنزیم ها وجود دارد. ساختار، عملکرد و تنظیم فعالیت آنزیم توسط شاخه خاصی از بیوشیمی به نام آنزیمولوژی مورد مطالعه قرار می گیرد. در این مقاله، با استفاده از مثال‌های خاص، مکانیسم‌ها و روش‌های مختلفی برای تنظیم فعالیت آنزیم‌های ذاتی پستانداران و انسان‌های بالاتر را بررسی می‌کنیم.

شرایط لازم برای فعالیت بهینه آنزیم

مواد فعال بیولوژیکی که به طور انتخابی بر واکنش‌های جذب و تجزیه تأثیر می‌گذارند، تحت شرایط خاصی خواص کاتالیزوری خود را در سلول‌ها نشان می‌دهند. به عنوان مثال، مهم است که دریابیم فرآیند شیمیایی که آنزیم ها در آن شرکت می کنند در کدام قسمت از سلول رخ می دهد. به لطف بخش بندی (تقسیم سیتوپلاسم به بخش ها)، واکنش های آنتاگونیستی در قسمت ها و اندامک های مختلف آن رخ می دهد.

بنابراین، سنتز پروتئین در ریبوزوم ها اتفاق می افتد و تجزیه آنها در هیالوپلاسم رخ می دهد. تنظیم سلولی فعالیت آنزیم هایی که واکنش های بیوشیمیایی مخالف را کاتالیز می کنند، نه تنها سرعت مطلوب متابولیسم را تضمین می کند، بلکه از تشکیل مسیرهای متابولیکی بی فایده از نظر انرژی نیز جلوگیری می کند.

کمپلکس چند آنزیمی

سازماندهی ساختاری و عملکردی آنزیم ها دستگاه آنزیمی سلول را تشکیل می دهد. بیشتر واکنش های شیمیایی که در آن رخ می دهد به هم مرتبط هستند. اگر در یک واکنش چند مرحله ای محصول اولین واکنش یک معرف برای واکنش بعدی باشد، در این حالت آرایش فضایی آنزیم ها در سلول به ویژه مشخص می شود.

باید به خاطر داشت که آنزیم ها در طبیعت یا پروتئین های ساده یا پیچیده هستند. و حساسیت آنها به بستر سلولی در درجه اول با تغییرات در پیکربندی فضایی ذاتی ساختار سوم یا چهارم پپتید توضیح داده می شود. آنزیم ها همچنین به تغییرات نه تنها در پارامترهای سلولی، مانند ترکیب شیمیایی هیالوپلاسم، غلظت معرف ها و محصولات واکنش، دما، بلکه به تغییراتی که در سلول های مجاور یا مایع بین سلولی رخ می دهد نیز پاسخ می دهند.

چرا سلول به بخش تقسیم می شود؟

عقلانیت و منطق ساختار طبیعت زنده به سادگی شگفت انگیز است. این به طور کامل در مورد تظاهرات حیاتی مشخصه سلول صدق می کند. برای یک دانشمند شیمی، کاملاً واضح است که واکنش های شیمیایی آنزیمی چند جهته، به عنوان مثال، سنتز گلوکز و گلیکولیز، نمی توانند در یک لوله آزمایش رخ دهند. پس چگونه واکنش های مخالف در هیالوپلاسم یک سلول، که بستر اجرای آنها است، رخ می دهد؟ به نظر می رسد که محتویات سلولی - سیتوزول - که در آن فرآیندهای شیمیایی متضاد انجام می شود، از نظر فضایی از هم جدا شده و مکان های جدا شده ای را تشکیل می دهند. به لطف آنها، واکنش های متابولیک پستانداران بالاتر و انسان ها به طور دقیق تنظیم می شود و محصولات متابولیک به اشکالی تبدیل می شوند که آزادانه از طریق پارتیشن های مناطق سلولی نفوذ می کنند. سپس ساختار اولیه خود را بازسازی می کنند. علاوه بر سیتوزول، آنزیم ها در اندامک ها وجود دارد: ریبوزوم ها، میتوکندری ها، هسته ها، لیزوزوم ها.

نقش آنزیم ها در متابولیسم انرژی

اجازه دهید دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو پیروات را در نظر بگیریم. تنظیم فعالیت کاتالیزوری آنزیم های موجود در آن توسط آنزیم شناسی به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. این فرآیند بیوشیمیایی در میتوکندری - اندامک‌های دو غشایی سلول‌های یوکاریوتی - اتفاق می‌افتد و یک فرآیند میانی بین تجزیه بدون اکسیژن گلوکز و کمپلکس پیروات دهیدروژناز - PDH - شامل سه آنزیم است. در پستانداران و انسان های بالاتر، کاهش آن با افزایش غلظت استیل-کوآ و NATH رخ می دهد، یعنی در صورت ظهور احتمالات جایگزین برای تشکیل مولکول های استیل-کوآ. اگر سلول به بخش اضافی انرژی نیاز داشته باشد و برای تقویت واکنش‌های چرخه اسید تری کربوکسیلیک به مولکول‌های گیرنده جدید نیاز داشته باشد، آنزیم‌ها فعال می‌شوند.

مهار آلوستریک چیست؟

تنظیم فعالیت آنزیم را می توان توسط مواد ویژه - مهار کننده های کاتالیزوری انجام داد. آنها می توانند به صورت کووالانسی به مکان های خاصی از آنزیم متصل شوند و مرکز فعال آن را دور بزنند. این منجر به تغییر شکل ساختار فضایی کاتالیزور می شود و به طور خودکار باعث کاهش خواص آنزیمی آن می شود. به عبارت دیگر، تنظیم آلوستریک فعالیت آنزیم رخ می دهد. اجازه دهید همچنین اضافه کنیم که این شکل از عمل کاتالیزوری ذاتی آنزیم های الیگومری است، یعنی آنزیم هایی که مولکول های آنها از دو یا چند زیر واحد پروتئین پلیمری تشکیل شده است. کمپلکس PDH که در عنوان قبلی مورد بحث قرار گرفت دقیقاً شامل سه آنزیم الیگومری است: پیروات دهیدروژناز، دهیدرولیپویل دهیدروژناز و هیدرولیپویل ترانس استیلاز.

آنزیم های تنظیم کننده

تحقیقات در آنزیم شناسی این واقعیت را ثابت کرده است که هم به غلظت و هم به فعالیت کاتالیزور بستگی دارد. بیشتر اوقات، مسیرهای متابولیک حاوی آنزیم های اصلی هستند که تمام بخش های آنها را تنظیم می کنند.

آنها تنظیم کننده نامیده می شوند و معمولاً بر واکنش های اولیه کمپلکس تأثیر می گذارند و همچنین می توانند در کندترین فرآیندهای شیمیایی در واکنش های برگشت ناپذیر شرکت کنند یا به معرف ها در نقاط شاخه ای در مسیر متابولیک بپیوندند.

تعامل پپتید چگونه رخ می دهد؟

یکی از راه هایی که در آن فعالیت آنزیم ها در سلول ها تنظیم می شود از طریق تعامل پروتئین و پروتئین است. ما در مورد چه چیزی صحبت می کنیم؟ پروتئین های تنظیم کننده به مولکول آنزیم متصل می شوند و در نتیجه فعال می شوند. به عنوان مثال، آنزیم آدنیلات سیکلاز در سطح داخلی غشای سلولی قرار دارد و می تواند با ساختارهایی مانند گیرنده هورمون و همچنین با یک پپتید واقع بین آن و آنزیم تعامل داشته باشد. از آنجایی که در نتیجه اتصال هورمون و گیرنده، پروتئین میانی تأیید فضایی خود را تغییر می‌دهد، این روش برای افزایش خواص کاتالیزوری آدنیلات سیکلاز در بیوشیمی «فعال شدن به دلیل اتصال پروتئین‌های تنظیم‌کننده» نامیده می‌شود.

پروتومرها و نقش آنها در بیوشیمی

این گروه از مواد که در غیر این صورت پروتئین کیناز نامیده می شوند، انتقال آنیون PO 4 3- را به گروه های هیدروکسی اسیدهای آمینه موجود در ماکرومولکول پپتیدی تسریع می کنند. ما تنظیم فعالیت آنزیم های پروتومر را با استفاده از مثال پروتئین کیناز A در نظر خواهیم گرفت. مولکول آن، یک تترامر، از دو زیرواحد پپتیدی کاتالیزوری و دو زیرواحد تنظیم کننده تشکیل شده است و تا زمانی که چهار مولکول cAMP به تنظیم کننده متصل نشوند، به عنوان یک کاتالیزور عمل نمی کند. نواحی پروتومر این باعث تغییر ساختار فضایی پروتئین های تنظیم کننده می شود که منجر به آزاد شدن دو ذره پروتئین کاتالیزوری فعال می شود، یعنی تجزیه پروتومرها رخ می دهد. اگر مولکول های cAMP از زیر واحدهای تنظیمی جدا شوند، کمپلکس پروتئین کیناز غیرفعال دوباره به یک تترامر بازگردانده می شود، زیرا ارتباط ذرات پپتید کاتالیزوری و تنظیمی رخ می دهد. بنابراین، مسیرهای مورد بحث در بالا برای تنظیم فعالیت آنزیم، ماهیت برگشت پذیر آنها را تضمین می کند.

تنظیم شیمیایی فعالیت آنزیم

بیوشیمی همچنین مکانیسم‌هایی را برای تنظیم فعالیت آنزیم مانند فسفوریلاسیون و دفسفوریلاسیون مورد مطالعه قرار داده است. مکانیسم تنظیم فعالیت آنزیم در این مورد به شرح زیر است: بقایای اسید آمینه آنزیم حاوی گروه های OH - تغییر شیمیایی خود را به دلیل تأثیر فسفوپروتئین فسفاتازها بر آنها تغییر می دهد. در این صورت می توان اصلاح کرد و برای برخی از آنزیم ها دلیل فعال شدن آن ها و برای برخی دیگر آنها را مهار می کند. به نوبه خود، خواص کاتالیزوری خود فسفوپروتئین فسفاتازها توسط هورمون تنظیم می شود. به عنوان مثال، نشاسته حیوانی - گلیکوژن - و چربی در فواصل بین وعده های غذایی در دستگاه گوارش، به طور دقیق تر، در دوازدهه تحت تأثیر گلوکاگون - یک آنزیم پانکراس تجزیه می شود.

این فرآیند با فسفوریلاسیون آنزیم های تغذیه ای در دستگاه گوارش افزایش می یابد. در طول دوره هضم فعال، زمانی که غذا از معده وارد دوازدهه می شود، سنتز گلوکاگون افزایش می یابد. انسولین، آنزیم دیگر پانکراس تولید شده توسط سلول های آلفا جزایر لانگرهانس، با گیرنده، از جمله مکانیسم فسفوریلاسیون همان آنزیم های گوارشی، تعامل دارد.

پروتئولیز جزئی

همانطور که می بینیم، سطوح تنظیم فعالیت آنزیم در سلول متفاوت است. برای آنزیم های واقع در خارج از سیتوزول یا اندامک ها (در پلاسمای خون یا در دستگاه گوارش)، روش فعال سازی آنها فرآیند هیدرولیز پیوندهای پپتیدی CO-NH است. لازم است زیرا چنین آنزیم هایی به شکل غیر فعال سنتز می شوند. بخش پپتید از مولکول آنزیم جدا می شود و مرکز فعال در ساختار باقی مانده اصلاح می شود. این منجر به این واقعیت می شود که آنزیم "وارد حالت کار می شود" ، یعنی می تواند بر روند یک فرآیند شیمیایی تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، آنزیم غیرفعال لوزالمعده تریپسینوژن، پروتئین های غذایی وارد شده به دوازدهه را تجزیه نمی کند. پروتئولیز در آن تحت عمل انتروپپتیداز رخ می دهد. پس از آن آنزیم فعال می شود و اکنون تریپسین نامیده می شود. پروتئولیز جزئی یک فرآیند برگشت پذیر است. در مواردی مانند فعال شدن آنزیم هایی که پلی پپتیدها را در فرآیندهای لخته شدن خون تجزیه می کنند، رخ می دهد.

نقش غلظت مواد اولیه در متابولیسم سلولی

تنظیم فعالیت آنزیم توسط در دسترس بودن سوبسترا تا حدی توسط ما در زیر عنوان "کمپلکس چند آنزیمی" مورد بحث قرار گرفت. سرعت رخ دادن آن در چند مرحله به شدت به تعداد مولکول های ماده اصلی در هیالوپلاسم یا اندامک های سلول بستگی دارد. این به دلیل این واقعیت است که سرعت مسیر متابولیک به طور مستقیم با غلظت ماده اولیه متناسب است. هر چه تعداد مولکول های معرف بیشتر در سیتوزول باشد، سرعت تمام واکنش های شیمیایی بعدی بیشتر می شود.

تنظیم آلوستریک

آنزیم هایی که فعالیت آنها نه تنها با غلظت مواد معرف اولیه، بلکه توسط مواد مؤثر کنترل می شود، اغلب با محصولات متابولیکی میانی در سلول مشخص می شوند. به لطف تأثیرگذارها، فعالیت آنزیم تنظیم می شود. بیوشیمی ثابت کرده است که چنین ترکیباتی که آنزیم های آلوستریک نامیده می شوند، برای متابولیسم سلول بسیار مهم هستند، زیرا به تغییرات در هموستاز آن بسیار حساس هستند. اگر آنزیمی یک واکنش شیمیایی را مهار کند، یعنی سرعت آن را کاهش دهد، به آن اثر منفی (بازدارنده) می گویند. در مورد مخالف، هنگامی که افزایش سرعت واکنش مشاهده می شود، ما در مورد یک فعال کننده - یک اثر مثبت صحبت می کنیم. در بیشتر موارد، مواد شروع کننده، یعنی معرف هایی که وارد فعل و انفعالات شیمیایی می شوند، نقش فعال کننده را بازی می کنند. محصولات نهایی تشکیل شده در نتیجه واکنش های چند مرحله ای به عنوان بازدارنده عمل می کنند. این نوع تنظیم بر اساس رابطه بین غلظت معرف ها و محصولات، هتروتروفیک نامیده می شود.

1. توانایی تنظیم آنزیم ها را مهم می کندشرکت کنندگان مهم و سازمان دهندگان اصلیفرآیندهای سلولی در بدن انسانتنظیم سرعت واکنش های آنزیمی در سلول، مکانیسم اصلی نه تنها برای کنترل و هماهنگی مسیرهای متابولیک، بلکه برای رشد و تکامل سلول و همچنین پاسخ آن به تغییرات محیطی است.

2. دو راه اصلی برای کنترل سرعت واکنش های آنزیمی وجود دارد:

— کنترل میزان آنزیم

مقدار آنزیم در سلول تعیین می شود نسبت نرخ سنتز و پوسیدگی آن.این روش برای تنظیم سرعت یک واکنش آنزیمی، فرآیندی کندتر (پس از چند ساعت ظاهر می شود) نسبت به تنظیم فعالیت آنزیم (یک پاسخ تقریباً آنی) است.

— کنترل فعالیت آنزیم

فعالیت آنزیم را می توان با تعامل با برخی خاص تنظیم کرد موادی که ساختار مرکز فعال را تغییر می دهند.

3. آنزیم هایی که سرعت مسیرهای متابولیک را تنظیم می کنند:

- معمولاً در مراحل اولیه مسیرهای متابولیک، در مکان‌های شاخه‌های کلیدی مسیرهای متابولیک عمل می‌کنند.

- واکنش‌های عملاً برگشت‌ناپذیر را در شرایط سلولی کاتالیز می‌کند که کندتر پیش می‌روند (کلیدی‌ها).

مثال 1. تنظیم بازخورد:در مسیرهای متابولیکی چند مرحله ای، محصول نهایی آنزیم تنظیمی (کلیدی) فرآیند را مهار می کند.

اولین آنزیم (Ej) در مسیر متوالی برای تبدیل ماده A به ماده Z معمولاً توسط محصول نهایی این مسیر متابولیک مهار می شود.

تغییر در فعالیت آنزیم کلیدی E 1در نتیجه تغییر ساختار پس از اتصال ماده Z به داخل رخ می دهد آلوستریکمرکز اسکوم- منطقه دور از مرکز فعال. آنزیمE 1 آلوستریک

تنظیم بازخورد نسبتا سریع اتفاق می افتد و اغلب اولین واکنش سلول به شرایط متغیر است.

از طرفی آنزیم E x زمانی فعال خواهد بود که غلظت ماده کاهش یابدز.

4. انواع اصلی تنظیم فعالیت کاتالیزوری آنزیم ها در سلول و تغییرات ساختاری آنزیم ها در طول فعال شدن آنها در جدول ارائه شده است. 2.3.

5. اختلال در سنتز آنزیم می تواند منجر بهآنزیموپاتی ها،که در آن فقدان یک آنزیم در مسیر متابولیک می تواند باعث اختلال در تشکیل محصول نهایی شود. به دلیل وابستگی متقابل مسیرهای متابولیک، نقص در یک آنزیم اغلب منجر به تعدادی از اختلالات متابولیک می شود:

این احتمال وجود دارد که بستر اضافی انباشته شده با تشکیل یک ماده غیر معمول و اغلب سمی Bj به یک مسیر متابولیک جانبی منتقل شود.

6. نمونه های انفرادی آنزیموپاتی ها (دی ساکاریدوزها، گلیکوژنوزها، آگلیکوژنوزها، الیگوفرنی فنیل پیروویک) هنگام مطالعه بخش های زیر در نظر گرفته می شوند.

تنظیم فعالیت آنزیم

مکانیسم های فعال سازی

1) اصلاح کووالانسی (یعنی پیوندهای کووالانسی آنزیم ها تغییر می کند)

الف) پروتئولیز جزئی (پپسینوژن و تریپسینوژن می توانند نه تنها توسط اسید هیدروکلریک و انتروکیناز، بلکه توسط آنزیم های فعال - به ترتیب پپسین و تریپسین نیز تحت تأثیر قرار گیرند، یعنی اتوکاتالیز رخ می دهد).

ب) فسفوریلاسیون و دفسفوریلاسیون. فسفوریلاسیون توسط پروتئین کینازها انجام می شود.

2) تکمیل مرکز فعال (اغلب اینها یونهای فلزی به ویژه منگنز هستند، اما در برخی موارد فلز با گوگرد ترکیب می شود و سپس گوگرد راحتتر با مرکز فعال تعامل می کند).

3) فعال سازی آلوستریک. به عنوان یک قاعده، اثر روی زیر واحدی رخ می دهد که در آن مرکز فعالی وجود ندارد (یعنی این اغلب برای الیگومرها معمول است)، اما این زیر واحد دارای یک مکان تنظیمی است که می تواند توسط برخی متابولیت ها (به عنوان مثال، ADP) تحت تأثیر قرار گیرد. و زیرواحد ساختار خود را تغییر می‌دهد، در عین حال ساختار زیرواحد حاوی مرکز فعال را تغییر می‌دهد و در نتیجه آن را برای زیرلایه قابل دسترس‌تر می‌کند. به عنوان یک قاعده، فعال سازی و مهار آلوستریک فرآیندهای خود تنظیمی هستند، زمانی که متابولیت های میانی یا نهایی سرعت واکنش را تنظیم می کنند.

سازماندهی ساختاری آنزیم در سلول .

هر ساختار سلولی دارای مجموعه خاصی از آنزیم ها است که به آن اجازه می دهد عملکرد خاصی را انجام دهد. به عنوان مثال، میتوکندری ها مجهز به آنزیم هایی هستند که می توانند سوبستراهای خاصی را اکسید کرده و از انرژی حاصله استفاده کنند. هسته ها (آنها حاوی سنتز DNA و RNA هستند که قادر به ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی هستند) و همچنین دارای مجموعه خاصی از آنزیم ها (RNA و DNA پلیمرازها و غیره) هستند. لیزوزوم ها (آنها ترکیبات پیچیده مختلف را از بین می برند) همچنین دارای مجموعه ای از آنزیم ها (هیدرولازها، لیازها و غیره) هستند.

تمام این مجموعه آنزیم ها ساختار دقیقی دارند، یعنی، به عنوان مثال، در غشای میتوکندری (زنجیره تنفسی) به ترتیب خاصی ساخته می شوند و در یک مجموعه قرار دارند (به عنوان مثال، مجموعه ای که سنتز اسیدهای چرب را تضمین می کند. مجموعه ای که تبدیل پیروویک اسید را ترویج می کند) گاهی حتی در مورد آنزیم های شاخص (نشانگر) ساختارهای سلولی (سوکسینات دهیدروژناز برای میتوکندری، RNA پلیمراز برای هسته، اسید فسفاتاز برای لیزوزوم ها) صحبت می کنند.

در طول فرآیند متابولیک، فعالیت آنزیم به طور مداوم تنظیم می شود، یعنی آنزیم هرگز یکنواخت کار نمی کند. راه های مختلفی برای تنظیم فعالیت آنزیم وجود دارد:

1) مقدار آنزیم ممکن است تغییر کند (یعنی سنتز آنزیم افزایش یا کاهش یابد). این به دلیل تغییر در بیان ژن رخ می دهد.

2) تغییر شیمیایی آنزیم ممکن است تغییر کند (تحت تأثیر فعال کننده ها، مهارکننده ها یا تغییرات pH). اینها پروتئولیز جزئی، فسفوریلاسیون و دفسفوریلاسیون، سولفوناسیون و غیره هستند.

3) فعالیت آنزیم ها تحت تأثیر هورمون ها تغییر می کند (مکانیسم های مختلف).

4) فعالیت آنزیم می تواند تحت تأثیر خود سوبسترا یا محصول واکنش (که یک فعال کننده یا یک بازدارنده است) باشد.

5) پدیده تقسیم‌بندی در سلول‌ها نیز مشاهده می‌شود، یعنی با کمک غشاهای بیولوژیکی، آنزیم‌ها و آن سوبستراهایی که این آنزیم‌ها می‌توانند از بین ببرند، اما سلول به این نیاز ندارد (مثلا آنزیم‌های پروتئینازهای لیزوزوم، فسفاتازها، و غیره) از مواد واقع در سیتوپلاسم جدا می شوند) یا فرآیندهای متابولیکی که همزمان با یکدیگر ناسازگار هستند با استفاده از غشاها جدا می شوند (مثلاً سنتز اسیدهای چرب در سیتوپلاسم رخ می دهد و تجزیه اسیدهای چرب در سیتوپلاسم انجام می شود. میتوکندری). همه آنزیم ها تحت نظارت نیستند. اما در زنجیره واکنش های آنزیمی آنزیم های کلیدی وجود دارند که فعال یا مهار می شوند.

اصول جداسازی آنزیمی .

برای تشخیص آنزیم ها از ویژگی اختصاصی آنها استفاده می شود. آنها یک سوبسترا خاص (خاص) را می گیرند، شرایط بهینه (pH، دما) را انتخاب می کنند و یک آنزیم اضافه می کنند تا ببینند آیا واکنش رخ می دهد یا خیر، در حالی که غلظت سوبسترا کاهش می یابد و تشکیل محصول افزایش می یابد. ارزیابی کمی آنزیم ها با فعالیت آنها انجام می شود (از آنجایی که آنزیم ها در مقادیر ناچیز موجود هستند)، یعنی سرعت واکنش آنزیمی تعیین می شود. فعالیت آنزیم در دمای ثابت (25 یا 37 درجه سانتیگراد) تعیین می شود و pH بهینه ایجاد می کند. در این حالت، غلظت بستر باید کاملاً بالا باشد. در این شرایط، سرعت واکنش مستقیماً به غلظت آنزیم \/ = K[F] بستگی دارد. واحد فعالیت آنزیم حداقل مقدار آنزیمی است که در شرایط بهینه باعث تبدیل یک میکرومول سوبسترا در یک دقیقه می شود.

فعالیت ویژه فعالیت آنزیمی در هر میلی گرم پروتئین است. با توجه به توصیه های کمیسیون اتحادیه بین المللی بیوشیمیایی در مورد نامگذاری آنزیم ها، پیشنهاد می شود از کاتال برای بیان فعالیت آنزیمی استفاده شود. 1 کاتال - ϶ᴛᴏ فعالیت کاتالیزوری، قادر به انجام یک واکنش با سرعتی برابر با یک مول در ثانیه.

تنظیم فعالیت آنزیم - مفهوم و انواع طبقه بندی و ویژگی های دسته "تنظیم فعالیت آنزیم". 2017، 2018.

تنظیم فعالیت آنزیمی فرآیندی است که اهمیت کمتری برای عملکرد موفقیت آمیز یک سلول از تنظیم بیان ژن در سطح رونویسی ندارد. وجود این مکانیسم‌ها به سلول‌ها و کل بدن اجازه می‌دهد تا به وضوح اجرای واکنش‌های متابولیکی شاخه‌دار متعدد را هماهنگ کنند و از بالاترین و اقتصادی‌ترین سطح متابولیسم و ​​همچنین سازگاری سریع با شرایط محیطی در حال تغییر اطمینان حاصل کنند. در این حالت، تنظیم سنتز آنزیم مکانیسم کندتری است که در طی چند دقیقه یا حتی ساعت‌ها عمل می‌کند، در حالی که تغییر در فعالیت آنزیمی بلافاصله اتفاق می‌افتد و در عرض چند دقیقه یا چند ثانیه عمل می‌کند. تنظیم فعالیت آنزیم را می توان "تنظیم دقیق" متابولیسم سلولی نامید.

تنظیم فعالیت آنزیمی را می توان به روش های مختلفی انجام داد که از جمله رایج ترین آنها هستند تنظیم آلوستریکو اصلاح کووالانسی.

همه آنزیم‌ها در معرض تنظیم آلوستریک نیستند، بلکه فقط آنزیم‌هایی که دارای یک مرکز آلوستریک (از یونانی allos - دیگر و استریو - بدن، فضا) در مولکول هستند - مکانی که با مرکز فعال متفاوت است و با میل ترکیبی بالا برای تنظیم مشخص می‌شود. مولکول ها

چنین آنزیم هایی آلوستریک نامیده می شوند. فعالیت آنها با مشارکت مواد با وزن مولکولی پایین تنظیم می شود. عواملویژگی مشترک آن توانایی تعامل با مرکز آلوستریک است که منجر به اعوجاج ساختار مولکول پروتئین می شود. این اعوجاج به محل فعال منتقل می شود و در نتیجه باعث تغییر در فعالیت آنزیم و سرعت واکنش مربوطه می شود.

افکتورها می توانند هم به عنوان بازدارنده فعالیت آنزیم و هم به عنوان فعال کننده آنها عمل کنند. مثال مهارفعالیت آنزیمی ممکن است به دلیل کاهش فعالیت آنزیم اول در مسیر بیوسنتز تریپتوفان در E. coli، آنترانیلات سنتتاز، زمانی که تریپتوفان اضافی در سلول وجود دارد، باشد. در این مورد، تریپتوفان، به عنوان محصول نهایی مسیر بیوسنتزی نام برده، به عنوان بازدارنده فعالیت آنزیم کلیدی عمل می کند که سرعت سنتز این اسید آمینه را هماهنگ می کند و به سلول اجازه می دهد منابع خود را ذخیره کند. در واقع، با وجود تریپتوفان بیش از حد، برای مثال، هنگامی که در محیط رشد وجود دارد، سلول نیازی به صرف واحدهای ساختمانی و انرژی برای سنتز آن ندارد. در واقع، به طور تجربی ثابت شده است که در طول فرآیند رشد، باکتری‌ها ترجیحاً از اسیدهای آمینه، پورین‌ها و پیریمیدین‌های اضافه شده به محیط رشد استفاده می‌کنند و این ترکیبات دارای اثر مهاری بر سنتز خود از مولکول‌های پیش‌ساز هستند. از آنجایی که در این مورد تریپتوفان محصول نهایی مسیر بیوسنتزی است که با مهار آنزیم کلیدی سرعت آن کاهش می یابد، این نوع تنظیم نامیده می شود. بازدارندگی».

افزایش فعالیت آنزیم آلوستریک در هنگام اتصال به یک عامل (فعال کننده) را می توان با استفاده از مثال آسپارتات ترانس کاربامویلاز (ATKase) در نظر گرفت که اولین واکنش بیوسنتز پیریمیدین را کاتالیز می کند. این آنزیم توسط آدنوزین تری فسفات (ATP)، یک نوکلئوتید پورین فعال می شود. لازم به ذکر است که در همان زمان ATCase توسط یکی از محصولات نهایی مسیر بیوسنتزی نامگذاری شده - سیتیدین تری فسفات (CTP) مهار می شود و فعال کننده و مهار کننده به همان مرکز آلوستریک متصل می شوند. بنابراین، با تنظیم فعالیت یک آنزیم، هماهنگی سنتز نوکلئوتیدهای پورین و پیریمیدین تضمین می شود.

آسیب جهشی به مرکز آلوستریک می تواند باعث شود که آنزیم توانایی خود را در اتصال مولکول های موثر از دست بدهد و فعالیت خود را در پاسخ به این تغییر دهد. این پدیده در انتخاب میکروارگانیسم ها برای به دست آوردن جهش یافته ها استفاده می شود حساسیت زدایی شدهآنزیم ها چنین میکروارگانیسم هایی اغلب تولید کننده مواد فعال بیولوژیکی هستند و از آنالوگ های متابولیت ها برای انتخاب آنها استفاده می شود. به عنوان مثال، 5-متیل تریپتوفان، مانند تریپتوفان، قادر به مهار فعالیت سنتتاز آنترانیلات است، اما جایگزین تریپتوفان در پروتئین نمی شود. بنابراین باکتری E. coli قادر به تشکیل کلنی بر روی یک محیط مصنوعی با این ماده نیست. با این حال، جهش یافته های E. coli شناخته شده اند که در محیطی با 5-متیل تریپتوفان رشد می کنند. این باکتری ها در سلول های خود حاوی آنترانیلات سنتتاز هستند که به بازدارندگی حساس نیست (حساسیت زدایی شده) و تریپتوفان را در مقادیر بیش از حد سنتز می کنند و آن را در محیط خارجی آزاد می کنند.

راه متداول دیگر برای تنظیم فعالیت آنزیم، اصلاح کووالانسی است - افزودن یا حذف یک گروه شیمیایی کوچک از آنزیم. با کمک چنین تغییراتی، معمولاً یا یک شکل کاملاً غیر فعال آنزیم فعال می شود یا برعکس، یک آنزیم کاملاً فعال غیرفعال می شود. پدیده اصلاح کووالانسی شامل: پروتئولیز محدود (کوتاه شدن زنجیره های پلی پپتیدی)، فسفوریلاسیون - دفسفوریلاسیون، آدنیلاسیون - ددنیلاسیون، استیلاسیون - استیلاسیون و غیره می شود. به عنوان مثال، گلیکوژن سنتتاز سلول های پستانداران، که تبدیل گلوکز فعال شده به گلوکز را کاتالیز می کند. پس از اتصال کووالانسی یک گروه فسفات به زنجیره جانبی یکی از باقیمانده‌های سرین و با حذف فسفات دوباره فعال می‌شود. نمونه های دیگر اصلاح کووالانسی آنزیم ها در فصل 3 توضیح داده شده است.

یک مورد خاص از تنظیم فعالیت آنزیم توسط فعل و انفعالات پروتئین-پروتئین نشان داده شده است، که در آن پروتئین های خاص نقش مهار کننده های آنزیم را بازی می کنند. با چنین فعل و انفعالاتی، مرکز فعال آنزیم مسدود می شود. مهار پروتئین ها از اهمیت ویژه ای برای تنظیم فعالیت پروتئینازهای دخیل در اصلاح پس از ترجمه پروتئین ها برخوردار است. این به تغییر در سرعت بلوغ بسیاری از پروتئین‌های مهم برای سلول، و در نتیجه، شدت فرآیندهایی که پروتئین‌های دوم در آن شرکت می‌کنند، کمک می‌کند.

فصل 7. کوفاکتورها

در برخی موارد، آنزیم ها برای انجام کاتالیز به واسطه های ویژه - کوفاکتورها - نیاز دارند. کوفاکتورها مواد غیر پروتئینی هستند که در مراحل میانی یک واکنش آنزیمی (یا چرخه واکنش) عمل می کنند، اما در طول کاتالیز مصرف نمی شوند. در اکثریت قریب به اتفاق موارد، کوفاکتورها بدون تغییر پس از اتمام عمل کاتالیزوری بازسازی می شوند.

کوفاکتورهای ماهیت شیمیایی مختلف را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد: کوآنزیم ها(به طور ضعیفی به آنزیم متصل شده و در حین کاتالیز از آن جدا می شود) و گروه های پروتز(به شدت به مولکول آنزیم متصل است).

مکانیسم های اصلی که بر اساس آن کوفاکتورها در کاتالیز شرکت می کنند به شرح زیر است:

به عنوان حامل بین آنزیم ها عمل کنید. در تعامل با یک آنزیم، ناقل بخشی از سوبسترا را می پذیرد، به آنزیم دیگر مهاجرت می کند و قسمت منتقل شده را به سوبسترای آنزیم دوم منتقل می کند و پس از آن آزاد می شود. این مکانیسم برای اکثر کوآنزیم ها معمول است.

آنها به عنوان یک حامل "درون آنزیم" عمل می کنند، که اول از همه برای گروه های پروتز معمولی است. گروه پروتز بخشی از مولکول سوبسترا را متصل می کند و آن را به سوبسترای دوم متصل در محل فعال همان آنزیم منتقل می کند. در این مورد، گروه پروتز را می توان به عنوان بخشی از محل کاتالیزوری آنزیم در نظر گرفت.

آنها ساختار مولکول آنزیم را با برهمکنش با آن در خارج از مرکز فعال تغییر می دهند، که می تواند انتقال مرکز فعال به یک پیکربندی فعال کاتالیزوری را القا کند.

تثبیت ترکیب آنزیم، ترویج یک حالت فعال کاتالیزوری.

عملکرد یک ماتریس را انجام می دهد. به عنوان مثال، پلیمرازهای نوکلئیک اسید به یک "برنامه" نیاز دارند - ماتریسی که روی آن یک مولکول جدید ساخته می شود.

آنها نقش ترکیبات میانی را بازی می کنند. گاهی اوقات یک آنزیم می تواند از یک مولکول کوفاکتور در یک واکنش استفاده کند و محصولی از آن تشکیل دهد، اما در عین حال یک مولکول کوفاکتور جدید را به هزینه سوبسترا تشکیل دهد.

در بین آنزیم‌های شناخته شده در حال حاضر، تقریباً 40 درصد فقط از طریق کوفاکتورها قادر به کاتالیز هستند. رایج ترین کوفاکتورها آنهایی هستند که معادل های احیا کننده، گروه های فسفات، آسیل و کربوکسیل را انتقال می دهند.

مفهوم اصلی سینتیک آنزیم، مفهوم کمپلکس‌های آنزیم-سوبسترا (ES) است. همانند کاتالیزورهای معدنی، آنزیم تضمین می‌کند که واکنش در مسیری کارآمدتر و با انرژی فعال‌سازی کمتر انجام می‌شود. فعالیت کاتالیزوری بالاتر واکنش آنزیمی به این دلیل است که فرآیند در مرحله تشکیل ES پیش می رود. سرعت واکنش های آنزیمی 10 3 - 10 13 برابر بیشتر از سرعت واکنش های غیر کاتالیزوری است. این افزایش شدید سرعت به دو دلیل است - اثر همگرایی که در واکنش های غیر آنزیمی نیز مشاهده می شود و اثر جهت گیری که در واکنش های آنزیمی بسیار موثر انجام می شود.

مولکول های آنزیم، بر خلاف سایر کاتالیزورها، ساختار بسیار پیچیده ای دارند. این امر امکان پیاده سازی مکانیسم هایی را برای افزایش سرعت واکنش که با کاتالیزورهای غیر بیولوژیکی غیرممکن است، ممکن می سازد. در اینجا، برهمکنش هایی از نوع خاصی امکان پذیر است که در کاتالیزور معمولی وجود ندارد. اگر فرض کنیم که اتصال سوبسترا به مولکول آنزیم نه در یک، بلکه در سه نقطه اتفاق می افتد، این به تنهایی احتمال جهت گیری های مورد نیاز را به شدت افزایش می دهد و سرعت واکنش را با چندین مرتبه بزرگی افزایش می دهد.

پیوندهای کووالانسی، یونی، هیدروژنی و برهمکنش‌های آبگریز می‌توانند در تشکیل کمپلکس‌های آنزیم-سوبسترا شرکت کنند. فعالیت کاتالیزوری آنزیم با ساختار فضایی آن مرتبط است، که در آن بخش های صلب مارپیچ ها با بخش های خطی الاستیک انعطاف پذیر متناوب می شوند.

در توضیح مکانیسم عمل آنزیم ها، فرضیه کوشلند در مورد انطباق "القایی" یا "اجباری" به طور گسترده پذیرفته شده است. مطابق با این فرضیه، آرایش لازم گروه های عاملی در مرکز فعال آنزیم تحت تأثیر سوبسترا اتفاق می افتد. ترکیب واکنشی کل مولکول آنزیم و مرکز فعال آن در نتیجه اثر تغییر شکل زیرلایه ایجاد می شود. باید در نظر داشت که انطباق القایی نه تنها با تغییر در ساختار آنزیم، بلکه همچنین با تنظیم مجدد مولکول بستر ایجاد می شود.

فرضیه "تناسب اجباری" زمانی که تغییر در آرایش گروه های عملکردی سایت فعال در طول فرآیند اتصال بستر به اثبات رسید، به طور تجربی تایید شد. ویژگی آنزیم احتمالاً به دلیل امکان بازآرایی ساختاری مرکز فعال است. اگر امکان بازآرایی زیاد باشد، آنزیم می‌تواند با چندین بستر که از نظر ساختار مشابه هستند و ویژگی گروهی را نشان می‌دهند، تعامل داشته باشد، آن‌گاه آنزیم بسیار اختصاصی است.

فرضیه مطابقت القایی وجود بین آنزیم و بستر را نه تنها مکمل فضایی، بلکه همچنین برهمکنش الکترواستاتیکی را به دلیل وجود گروه‌های بار مخالف سوبسترا و آنزیم فرض می‌کند.

بدن به طور همزمان تعداد زیادی واکنش های بیوشیمیایی مهم برای فرآیندهای حیاتی را انجام می دهد که باید به شدت مطابق با نیازهای بدن تنظیم شود. این مقررات باید تامین قطعات لازم را در یک دوره زمانی معین با کمترین مصرف انرژی تضمین کند. از آنجایی که تقریباً هر واکنش بیولوژیکی مهم یک واکنش آنزیمی است، واضح است که چنین تنظیمی عمدتاً از طریق کنترل آنزیم‌هایی که واکنش‌های متابولیکی کلیدی را کاتالیز می‌کنند، رخ می‌دهد.

سرعت تشکیل محصول نهایی یک مسیر متابولیک را می توان با تغییر فعالیت آنزیم های مربوطه یا با افزایش یا کاهش تعداد مولکول های آنزیم (القاء یا سرکوب) تنظیم کرد.

تنظیم فعالیت آنزیم ها در سلول ها به روش های مختلفی انجام می شود. برای اکثر آنزیم هایی که از معادله Michaelis-Menten پیروی می کنند، غلظت سوبسترا یک عامل تنظیم کننده مهم است. مقدار Km معرفی شد که نشان دهنده غلظت بستری است که در آن سرعت واکنش 50٪ از حداکثر است. از آنجایی که غلظت سوبستراها در سلول نزدیک به کیلومتر یا کمی کمتر است، تغییرات جزئی در غلظت سوبستراها منجر به تغییرات نسبتاً زیادی در سرعت واکنش می شود.

تنظیم فعالیت آنزیم را می توان از طریق تأثیر مستقیم بر مراکز اتصال سوبسترا، به عنوان مثال، مهار آنزیم توسط آنالوگ های سوبسترا انجام داد.

مهارکننده های ماهیت پروتئینی به شدت به مرکز فعال آنزیم متصل می شوند. به عنوان مثال، یک مهارکننده تریپسین پروتئینی با وزن مولکولی 6000 است. این یک اثر مهاری قوی دارد، زیرا کاملاً مکمل ساختار مرکز فعال آنزیم است.

با این حال، نوع آلوستریک (غیر کووالانسی) تنظیم فعالیت آنزیم بسیار رایج تر است.

تنظیم آلوستریکمشخصه آنزیم های متشکل از 2 یا چند زیر واحد و دارای بیش از یک مرکز اتصال به بستر. این آنزیم ها حاوی مراکز آلوستریک (متفاوت از مراکز اتصال به بستر) هستند که قادر به اتصال مواد خاصی به نام افکتورهای آلوستریک هستند. اگر اتصال یک عامل سرعت یک واکنش آنزیمی را کاهش دهد، آن را مهارکننده آلوستریک می نامند، اگر افزایش یابد، فعال کننده آلوستریک نامیده می شود. متابولیت ها، هورمون ها و کوآنزیم های مختلف به عنوان عوامل آلوستریک آنزیم ها عمل می کنند. یکی از راه‌های تنظیم آنزیم‌های آلوستریک، مهار از طریق «بازخورد منفی» یا «بازداری مجدد» است. مهار توسط محصول نهایی واکنش برخی از مولکول‌های آنزیم دارای چندین مرکز آلوستریک هستند که برخی از آن‌ها برای تأثیرگذارهای مثبت و برخی دیگر برای تأثیرگذارهای منفی هستند. مراکز آلوستریک آنزیم‌ها، مانند مراکز فعال، می‌توانند ویژگی مشخصی را نشان دهند، زمانی که می‌توانند فقط یک اثرگذار خاص را متصل کنند، یا ویژگی نسبی، زمانی که اتصال عوامل مشابه در ساختار ممکن است رخ دهد.

مکانیسم اثر عامل آلوستریک با تغییر در ساختار زیر واحدهایی که آنزیم از آنها ساخته شده است، مرتبط است که بر فعالیت کاتالیزوری آنزیم تأثیر می گذارد.

تنظیم آلوستریک یکی از ظریف ترین و بسیار خاص ترین مکانیسم های "پاسخ سریع" به فرآیندهای خاص در محیط است و برای تنظیم دقیق سیستم های متابولیک استفاده می شود. یک افکتور می تواند تنها در یک یا چند بافت بدن عمل کند و با بخش کاملاً مشخصی از متابولیسم مرتبط باشد.

آنزیم های آلوستریک با پدیده همکاری مشخص می شوند. این خود را در این واقعیت نشان می دهد که مراکز کاتالیزوری زیرواحدها نه به طور مستقل، بلکه به طور پیوسته با هم تعامل دارند. برهمکنش با بستر یا عامل یکی از این مراکز، توانایی سایر مراکز فعال را برای تعامل (همکاری مثبت) افزایش می دهد. در برخی موارد، اتصال یک مرکز فعال از بستر، توانایی اتصال سایر مراکز را کاهش می دهد (همکاری منفی).

همکاری مثبت با استفاده از مثال مولکول هموگلوبین، که دارای چهار محل اتصال 0 2 (گروه های هم) است، به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. اتصال یک مولکول اکسیژن توسط یک مرکز منجر به افزایش تعامل با اکسیژن در مناطق دیگر می شود. میل ترکیبی هموگلوبین برای 0 2 به آخرین گروه (چهارم) بیش از 100 برابر بیشتر از گروه اول است. از آنجایی که نواحی اتصال به اکسیژن در مولکول با فواصل زیادی از هم جدا می شوند، نمی توانند مستقیماً برهم کنش داشته باشند. بدیهی است که با اکسیژن رسانی، ترکیب مولکول به عنوان یک کل تغییر می کند، که منجر به تغییر میل ترکیبی محل های اتصال می شود.

همکاری نیز یکی از راه های تنظیم فعالیت آنزیم است.

فعالیت آنزیم نیز می تواند به عنوان یک نتیجه از به اصطلاح تغییر کند اصلاح کووالانسی (پس از ترجمه)،که در آن یا بخشی از مولکول جدا می شود یا گروه های کوچکی به آنزیم متصل می شوند. در هر دو مورد، این تغییرات مولکول آنزیم شامل شکستن یا تشکیل پیوندهای کووالانسی است.

مشخص شده است که آنزیم های پروتئولیتیک دستگاه گوارش (پپسین، تریپسین، کیموتریپسین) به شکل پیش سازهای غیر فعال - پروآنزیم ها سنتز می شوند. تنظیم فعالیت آنزیم در این مورد به این صورت است که تحت تأثیر مواد خاص (آنزیم ها) شکل غیر فعال به یک فعال تبدیل می شود. به عنوان مثال، تریپسین در لوزالمعده به شکل تریپسینوژن سنتز می شود که با ورود به روده کوچک، تحت تأثیر آنزیم انتروکیناز به تریپسین تبدیل می شود. در این مورد، یک هگزاپپتید از تریپسینوژن جدا می شود. تریپسین به نوبه خود یک پیوند پپتیدی را در کیموتریپسینوژن می شکند که منجر به تغییرات ساختاری در مرکز فعال می شود و آن را به کیموتریپسین فعال تبدیل می کند.

تبدیل پپسینوژن به شکل فعال پپسین نیز با جدا شدن پپتید از مولکول پپسینوژن غیر فعال همراه است. سنتز آنزیم های پروتئولیتیک به شکل پروآنزیم ها در فرآیند تنظیم فرآیند هضم در دستگاه گوارش مهم است.

تنظیم فعالیت آنزیم های پروتئولیتیک در دستگاه گوارش نه تنها با تبدیل پروآنزیم به یک آنزیم فعال، بلکه با اتصال آنزیم ها به مهارکننده های طبیعی نیز انجام می شود. پروتئین هایی با وزن مولکولی کم که مانع از عملکرد پپسین و تریپسین می شوند در غشای مخاطی معده و روده یافت شدند. یک مهارکننده پپسین بسیار فعال از معده خوک و یک مهارکننده تریپسین از پانکراس جدا شد.

اصلاح کووالانسی یک آنزیم با تغییر در فعالیت آن می تواند نه تنها در نتیجه شکستن پیوندهای پپتیدی، بلکه با اتصال یک گروه خاص به مولکول آنزیم رخ دهد. به عنوان مثال، تنظیم فعالیت آنزیم گلیکوژن سنتتاز، که نقش عمده ای در تنظیم دقیق سنتز گلیکوژن ایفا می کند، توسط فسفوریلاسیون و دفسفوریلاسیون انجام می شود.

فسفوریلاسیون توسط پروتئین کینازها شکل رایج تنظیم فعالیت آنزیم توسط اصلاح کووالانسی است. فعالیت تعداد زیادی آنزیم و شدت فرآیندهای متابولیک مربوطه با نسبت اشکال فسفریله و دفسفریله این آنزیم ها تعیین می شود.

تنظیم فعالیت آنزیمی را می توان با افزایش سنتز آنزیم های موجود یا حتی آنزیم های جدید در پاسخ به شرایط زندگی تغییر یافته (ظهور عوامل غذایی جدید، مواد شیمیایی) انجام داد.

هنگامی که در معرض مواد خاص، "القاء کننده ها" یا "سرکوب کننده ها" قرار می گیرند، فرآیند رونویسی به ترتیب آغاز یا سرکوب می شود. این تنظیم، که در طول بیوسنتز آنزیم انجام می شود، می تواند منجر به تغییر در غلظت آنزیم، تغییر در انواع آنزیم های موجود در سلول و ترکیب ایزوآنزیم شود.

این مسیر تنظیمی کندتر است، زیرا با تغییرات در بیوسنتز پروتئین همراه است. بنابراین، زمان مشخصی بین سیگنال در مورد نیاز به تغییر غلظت آنزیم و ایجاد محتوای جدید آن - از چند ساعت تا چند روز - می گذرد. در نتیجه، با تغییر غلظت آنزیم، نمی توان به تنظیم سریع سرعت واکنش دست یافت. اما در مواردی که نیاز به تغییر سریع متابولیسم نیست، بلکه تنظیم طولانی مدت فرآیند متابولیسم است، این مسیر اهمیت پیدا می کند.

به عنوان مثال، در مواردی که تحریک گلوکونئوژنز ضروری است، غلظت آنزیم هایی مانند گلوکز-6-فسفاتاز، فروکتوز-1،6-بیس فسفاتاز و فسفونول پیروات کربوکسیلاز افزایش می یابد. نیاز به افزایش مقادیر این آنزیم ها به این دلیل است که آنها واکنش هایی را کاتالیز می کنند که مراحل فیزیولوژیکی برگشت ناپذیر چرخه مستقیم را دور می زنند.

نشان داده شده است که در طی اسیدوز متابولیک در حیوانات، سنتز گلوتامیناز افزایش می یابد. این به دلیل نیاز به خنثی کردن محصولات اسیدی انباشته شده در بدن با آمونیاک است.

شواهد در ادبیات نشان می دهد که القا یا سرکوب آنزیم ممکن است توسط عوامل رژیم غذایی ایجاد شود.

تجویز گلوکز به موش‌هایی که قبلاً به مدت 5 روز ناشتا بودند باعث افزایش شدید فعالیت گلوکوکیناز شد. از آنجایی که تزریق پورومایسین یا اکتیمایسین D این فعال سازی را سرکوب کرد، نتیجه گیری شد که دلیل افزایش فعالیت آنزیم به دلیل افزایش سنتز آن است (پورومایسین سنتز پروتئین را مهار می کند و اکتینومایسین سنتز mRNA را مهار می کند).

رابطه بین فعالیت آنزیم های چرخه اوره و میزان پروتئین در جیره کاملاً شناخته شده است. افزایش محتوای پروتئین در جیره با افزایش فعالیت این آنزیم ها همراه است و این افزایش متناسب با شدت سنتز اوره است. هیچ تغییری در خواص جنبشی مولکول‌های آنزیمی یا وجود هیچ گونه بازدارنده یا فعال‌کننده‌ای وجود نداشت که منجر به این نتیجه‌گیری شد که افزایش فعالیت با افزایش سنتز آنزیم‌های مربوطه مرتبط است.

القای آنزیم ها در پاتولوژی از اهمیت بالایی برخوردار است. القای آنزیم اغلب با ایجاد فرآیندهای محافظتی در صورت بروز شرایط پاتولوژیک در بدن همراه است. در عین حال، باید در نظر داشت که در برخی موارد، افزایش سنتز آنزیم ها در پاسخ به تغییرات شرایط محیطی خارجی می تواند منجر به ایجاد یک فرآیند پاتولوژیک شود.

در برخی موارد، زمانی که مواد دارویی یا سایر مواد خارجی وارد بدن می شود، القای آنزیم نیز رخ می دهد. با این حال، این همیشه به سازگاری بدن با یک ماده جدید کمک نمی کند و همیشه شرایط مطلوب تری برای زندگی بدن فراهم نمی کند، زیرا محصول تبدیل آنزیمی می تواند سمی تر از ماده اصلی باشد. در این صورت اثر منفی خواهد بود.

مشخص شده است که بسیاری از مواد دارویی توانایی القای تشکیل آنزیم ها را دارند - باربیتورات ها، بی حس کننده های فرار، مواد کاهنده قند خون، مسکن ها، حشره کش ها و غیره. این پدیده می تواند اعتیاد اغلب مشاهده شده به برخی از مواد دارویی را با استفاده طولانی مدت آنها توضیح دهد. .

به عنوان مثال، هنگام تجویز آزمایشی فنیل بوتازون به سگ، محتوای آن در خون افزایش یافت و پدیده مسمومیت مشاهده شد. مصرف مکرر این دارو دیگر باعث افزایش شدید سطح خون و عدم اثر سمی آن نمی شود.

القای آنزیم توسط مواد دارویی اغلب بسیار اختصاصی نیست. آنزیم هایی اغلب تشکیل می شوند که باعث تبدیل نه تنها این ماده - القاء کننده، بلکه برخی از مواد دارویی دیگر می شوند. به عنوان مثال، ورود پنتاباربیتورات به بدن نه تنها منجر به افزایش متابولیسم این ماده می شود، بلکه باعث افزایش اکسیداسیون هگزاباربیتورات و حتی موادی می شود که به گروه باربیتورات ها تعلق ندارند.

هنگام صحبت در مورد متابولیسم مواد دارویی در بدن، باید در نظر داشت که می توان آن را نه تنها از طریق القای آنزیم ها، بلکه از طریق اصلاح آلوستریک و کووالانسی آنزیم ها نیز انجام داد.

اصول تشخیص بالینی آنزیم