Поделиться:
Функции, структура и кинетика аллостерических ферментов
аллостерические ферменты Они являются органическими химическими веществами, которые состоят из структуры из четырех молекул, поэтому говорят, что ее структура является четвертичной.
В итоге, аллостерические ферменты имеют более одной полипептидной цепи и содержат звенья, в которых проводится катализ. Они, в свою очередь, также имеют сайт активности, то есть химический обмен, и по этой причине они выполняют распознавание субстрата..
Другими словами, аллостерические ферменты характеризуются наличием более двух полипептидных цепей, чьи субъединицы имеют различные свойства: один изостером, который сам по себе активный сайт, и один аллостерические, где выполняется регулирование фермента.
Последний не обладает каталитической активностью, но он может быть связан с молекулой модуляции, которая может действовать как стимул или препятствовать реализации активности ферментов..
Краткое введение в аллостерические ферменты
Аллостерические ферменты имеют важную задачу облегчения пищеварения. По мере того, как они проникают в ядро молекул, эти ферменты способны вмешиваться в метаболизм организма, поэтому они способны заставить его поглощать и выделять в соответствии с возникающими биохимическими потребностями..
Для этого необходимо, чтобы аллостерические ферменты двигали механизмы, с помощью которых осуществляется регуляторный процесс..
Эти ферменты классифицируются в двух аспектах: K и V. В обоих случаях обычно видно, что их кривая насыщения обычно не является гиперболой, а имеет неправильную форму, которая имитирует сигму греческого алфавита.
Это, конечно, означает, что его структура и кинетика совсем не совпадают с таковыми у майклановых ферментов, и намного меньше, чем у неаллостерических ферментов, поскольку его субстрат вызывает соответствующие вариации и различия в скорости реакции..
Структура и кинетика аллостерических ферментов напрямую связаны с кооперативными взаимодействиями, особенно с нековалентными..
Это предположение основано на предпосылке, что сигмовидная кривая, которая рисуется при повышении концентрации субстрата, связана со структурными изменениями, которые происходят с ферментами..
Тем не менее, эта корреляция не всегда является абсолютной и допускает неясности, в которых определенные особенности в этой системе опущены..
функция
Во всем мире аллостерические ферменты называют молекулами органического происхождения, в которых они могут влиять на биохимические связи между белками и ферментами..
Действие этих аллостерических ферментов развивается через инфильтрацию в молекулярное ядро, так что внутри организма отвечает за пищеварительный катализ. Благодаря этому расширяются различные процессы, связанные с желудочно-кишечным трактом, особенно в управлении обменом веществ..
Следовательно, основная функция аллостерических ферментов заключается в том, чтобы облегчить пищеварение в организме. Это происходит потому, что процесс ссылок, которым они представлены, позволяет усваивать питательные вещества, а также устранять отходы в структуре организма..
Поэтому катализ пищеварительной системы непрерывно развивается в сбалансированной среде, в которой каждый модулятор имеет определенный аллостерический участок..
Кроме того, аллостерические ферменты, с точки зрения метаболизма, являются теми, которые достигают того, что ферментативная активность контролируется посредством колебаний, которые воспринимаются на уровне пласта..
Чем меньше изменений, вносимых в концентрацию этого субстрата, тем больше трансформаций, которые претерпит активность ферментов, и наоборот.
С другой стороны, значения аллостерических ферментов K можно увеличить с помощью минимальной дозы модулятора ингибирования.
Может случиться так, что по своим характеристикам аллостерические ферменты ингибируются в конце метаболического процесса, что происходит в некоторых многоферментных системах (у них много типов ферментов), что намного больше, если превышены клеточные способности..
Когда это происходит, аллостерические ферменты обеспечивают снижение каталитической активности; в противном случае субстрат вызывает активацию ферментативной активности вместо ее регуляции..
Аллостерическая регуляция
Он известен как те клеточные процессы, в которых ферментативная активность регулируется процессом регулирования. Это возможно благодаря тому, что создается обратная связь, которая может быть положительной (то есть активацией) или отрицательной (ингибирование)..
Регуляция может происходить по-разному, либо в органическом масштабе (надклеточно, над клеткой), путем трансдукции сигнала и ковалентной модификации ферментов.
Фиксация субстрата может обычно происходить в активном центре, когда ингибитор отсутствует.
Однако, если этот аллостерический центр занят ингибитором, этот первый элемент изменяется в своей структуре и, следовательно, подложка не может быть зафиксирована.
Наличие в форме сигмовидной кинетики можно предположить, что существует взаимосвязь кооперативности в подложке, но это не всегда является правило, есть исключения (смотрите раздел «allosterism и кооперативностей ?: Синонимов» ниже).
Структура и кинетика
Некоторые из полипептидов аллостерических ферментов не нуждаются в катализе. В любом случае они также имеют стратегические и очень специфические сайты, в которых осуществляется связывание и распознавание модулятора, поэтому может возникнуть комплексный фермент модуляции..
Это связано с тем, что его большая или меньшая активность катализа зависит от полярности модулятора, то есть от того, является ли он отрицательным полюсом (полюсом торможения) или положительным полюсом (полюсом активации)..
Место, где происходит этот биохимический обмен или, вернее, ферментативное взаимодействие с модулятором, по праву называют аллостерическим сайтом.
Здесь их свойства сохраняются без изменения модулятора на химическом уровне. Однако связь между модулятором и ферментом не является необратимой, скорее наоборот; Это может быть отменено. Следовательно, можно сказать, что этот процесс аллостерических ферментов не является неподвижным.
Особенность аллостерических ферментов заключается в том, что они не соответствуют кинетическим закономерностям, которые соответствуют принципам Михаэлиса-Ментена..
Другими слова, до сих пор эксперименты показали, что связь между ними аллостерическим ферментом и модуляторами (независимо от его полярности) имеет кривое насыщение, которая имеет правильную форму, но сигмоидальный, с аналогичной кривизной Греческая буква сигма.
Различия в этой сигмовидной форме немногочисленны, независимо от того, использовались ли модуляторы (положительные или отрицательные) или не использовались вообще.
Во всех случаях скорость реакций аллостерических ферментов демонстрирует ряд драматических модификаций, у которых концентрация субстрата ниже по сравнению с отрицательными модуляторами и выше с положительными. В свою очередь, они имеют промежуточные значения, когда нет никаких модуляторов, связанных с ферментами.
Кинетическое поведение аллостерических ферментов может быть описано с помощью двух моделей: симметричной и последовательной.
Симметричная модель
В этой модели аллостерический фермент может быть представлен в соответствии с конформациями, которые являются напряженными и расслабленными.
Субъединицы могут находиться на одном или другом конце, поскольку существует баланс, который сдвигается между обоими состояниями, в которых отрицательные модуляторы приближаются к тугой конформации, в то время как расслабленный соединяет субстраты и активаторы..
Последовательная модель
С этой моделью у вас другая парадигма. Здесь также есть две конформации, но каждая может действовать независимо, отдельно.
В этот момент может иметь место увеличение или уменьшение сродства биохимических связей ферментов с уровнями кооперативности, которые могут иметь активацию или ингибирование..
Структурные изменения передаются последовательно от одного подразделения к другому в определенном порядке..
Как симметричные, так и последовательные модели работают самостоятельно, в соответствии со своими стандартами. Однако обе модели могут работать совместно, следовательно, они не являются взаимоисключающими.
В этих случаях промежуточные состояния, в которых конформации наблюдаются как, т.е. расслаблены напряженными и участвовать в совместном процессе, в котором биохимические взаимодействия аллостерических ферментов данного расплава.
Алостеризм и кооператив: синонимы?
Считалось, что алостеризм - это то же самое, что кооперативизм, но это не так. Смешение обоих терминов, по-видимому, происходит от их функций.
Однако следует отметить, что этого сходства недостаточно для того, чтобы алостеризм и кооперативизм использовались в качестве эквивалентных слов. У обоих есть тонкие нюансы, на которые следует обратить внимание, прежде чем впадать в неправильные обобщения и категоризации..
Необходимо помнить, что аллостерические ферменты при присоединении к модуляторам принимают различные формы. Положительные модуляторы активируются, а отрицательные модуляторы ингибируют.
В обоих случаях происходит существенное изменение ферментативной структуры в активном сайте, которое, в свою очередь, становится изменением того же активного сайта..
Одним из наиболее практичных примеров этого является неконкурентное ингибирование, при котором отрицательный модулятор связывается с ферментом, отличным от субстрата..
Однако сродство этого фермента к субстрату может быть уменьшено этим негативным модулятором аллостерических ферментов, поэтому он может стать конкурентным ингибированием независимо от того, отличается ли структура субстрата от структуры фермента..
Аналогичным образом может случиться так, что имеет место увеличение указанного сродства или что вместо эффекта ингибирования возникает обратный эффект, то есть эффект активации.
Явление кооперативизма происходит во многих аллостерических ферментах, но оно становится каталогизированным как таковое только тогда, когда ферменты имеют несколько мест, где им удается связываться с субстратом, поэтому их называют олигомерными ферментами..
Кроме того, сродства создаются в соответствии с уровнем концентрации, который имеет эффектор, и в них положительные модуляторы, отрицательные и даже сам субстрат действуют по-разному в течение всего этого процесса..
Чтобы создать этот эффект, необходимо представить несколько сайтов, способных связываться с субстратом, и результат в научных исследованиях графически представлен в виде сигмовидных кривых, которые уже упоминались.
И именно здесь происходит запутывание, потому что это имеет тенденцию связываться с тем, что если в ферментативном анализе есть сигмовидная кривая, то это потому, что наблюдаемый аллостерический фермент обязательно должен быть кооперативным.
Кроме того, одним из факторов, способствующих этой запутанности, является то, что степень кооперативности, которая существует в системе, управляется аллостерическими эффекторами..
Его уровень может увеличиваться с присутствием ингибиторов, в то время как он имеет тенденцию к снижению, когда присутствуют активаторы.
Тем не менее, кинетика покидает свое сигмовидное состояние только тогда, когда она становится michaeliana, в которой концентрации активатора повышены.
Поэтому ясно, что сигмовидные кривые могут быть антонимами аллостерических ферментов. Хотя большинство этих ферментов, когда этот субстрат насыщен, имеют этот сигнал, неверно, что аллостерическое взаимодействие происходит только потому, что на графике видна кривизна сигмоидальной кинетики..
Предполагать, что обратное также ошибочно; сигмоид не означает от выраженного до явного проявления алостеризма.
Уникальный алостеризм: гемоглобин
Гемоглобин считается классическим примером того, что происходит с аллостерическими системами. В этом компоненте эритроцитов фиксируется субстрат, соответствующий сигмовидному типу.
Эта фиксация может быть подавлена с помощью эффекторов, в которых нет никакого действия на активный центр, который является не кем иным, как гемовой группой. С другой стороны, Михайловская кинетика представлена отдельно в субъединицах, участвующих в кислородной фиксации..
ссылки
- Bu, Z. и Callaway, D.J. (2011). «Динамика белка и аллостерия на большие расстояния в передаче сигналов клетки». Достижения в химии белка и структурной биологии, 83: с. 163-221.
- Хуан, Z; Чжу, Л. и др. (2011). «ASD: обширная база аллостерических белков и модуляторов». Исследование нуклеиновых кислот, 39, с. D663-669.
- Камерлин С.С. и Варшель А. (2010). «На заре XXI века: является ли динамика недостающим звеном для понимания ферментативного катализа?». Белки: структура, функции и биоинформатика, 78 (6): с. 1339-1375.
- Кошланд, Д.Е .; Немети Г. и Филмер Д. (1966). «Сравнение экспериментальных данных по связыванию и теоретических моделей в белках, содержащих субъединицы». Биохимия, 5 (1): с. 365-85.
- Мартинес Герра, Хуан Хосе (2014). Структура и кинетика аллостерических ферментов. Агуаскальентес, Мексика: Автономный университет Агуаскальентес. Восстановлено с libroelectronico.uaa.mx.
- Monod, J., Wyman, J. and Changeux, J.P. (1965). «О природе аллостерических переходов: правдоподобная модель». Журнал молекулярной биологии, 12: с. 88-118.
- Тейхон Ривера, Хосе Мария; Garrido Pertierra, Amando et al (2006). Основы структурной биохимии. Мадрид: редакция Tébar.
- Перуанский университет Каэтано Эредиа (2017). Регуляторные ферменты. Лима, Перу: УЧ. Получено с upch.edu.pe.