DSCN6238 (Kopiowanie)

I

I

I

ii

yy

»nydŁ SMjeWa 5 z dńetó ndreLwfe

Kiedy nic ma potrzeby przyswajania laktozy, gen operatorowy zostaje zablokowany. Substancją blokującą jest białko represorowe (represorl. które łączy się z operatorem. Proces transkrypcji jest teraz niemożliwy — gdy polimeraza RN A połączy się z promotorem, nic może odczytywać leżących za nim genów, ponieważ najbliższy, tj. operator, jest zablokowany. Białko represorowe powstaje na matrycy innego genu, położonego w pewnym oddaleniu od operonu tac. Gen, na którym zapisany jest represor, nazwano genem regulatorowym (regulatorem).

Sytuacja ulega nagłej zmianie, gdy w komórce pojawia się laktoza. Cząsteczka laktozy (lub też jakiś produkt jej metabolicznych przemian) łączy się z represorem i zmienia jego strukturę. Tak zmieniony represor nie blokuje już operatora, zatem polimeraza RNA może rozpocząć transkrypcję całego operonu tac. Transkrypcja, a zatem i biosynteza enzymów, będzie trwać tak długo, jak długo w komórce obecne będą cząsteczki laktozy. Gdy ich zabraknie, wówczas represory wytwarzane na matrycy genów regulatorowych nie mogąc połączyć się z nieistniejącym już induktorem (laktozą bądź jej metabolitem), zablokują operator. Synteza mRNA operonu lac zostanie zatrzymana.

Ten prosty i bardzo skuteczny proces regulacyjny ma miejsce w komórkach bakteryjnych, które muszą bardzo szybko reagować na zmiany otaczającego środowiska. W komórkach eukariotycznych proces regulacji jest równie skuteczny, ale znacznie bardziej złożony i do dzisiaj nie został należycie wyjaśniony.

Ilość enzymów zależy nie tylko od ich syntezy, ale również od szybkości ich rozpadu czyli degradacji. W pewnych warunkach - np. uszkodzenie komórki - rozpad białek enzymatycznych zachodzi dzięki hydrolazom lizosomalnym. Jednakże w warunkach równowagi procesów metabolicznych proces degradacji enzymów uzależniony jest zapewne od działania innych enzymów. Te biokatalizatory - np. proteazy zawarte w błonach mitochondrialnych - syntetyzowane są oczywiście zgodnie z zapisem w DNA, a zatem ich ilość podlega regulacji genetycznej.

5A2. Cytoplazmatyczna regulacja metabolizmu

Aktywność enzymów zależy od wielu czynników. Część z nich omówiłem już w rozdz. 5.1.5. Są nimi: temperatura, odczyn, stężenie poszczególnych reagujących składników, obecność lub nieobecność aktywatorów, a także działanie trucizn i inhibitorów.

U roślin światło jest głównym czynnikiem wpływającym na poziom wielu enzymów w komórce. Pod wpływem światła zachodzi indukcja enzymów katalizujących syntezę chlorofilu, enzymów cyklu Calvina itp.

Niektóre enzymy posiadają zdolność do tzw. allosterycznej zmiany konformacji (konformacja "? struktura przestrzenna). Określamy ie jako enzymy regulatorowe alboallosteryczne. Zasadę działania enzymów regulatorowych ilustruje ryc. 5-63. Enzym taki. obok centrum aktywnego, do którego przyłącza substrat i w którym następuje jego przemiana w produkt, ma ponadto miejsce allosteryczne. do którego przyłączone być mogą inne substancje - tzw. efektory. Jeżeli elektor będący inhibitorem allostcrycznym połączy się z enzymem, zmienia jego strukturę przestrzenną. Uniemożliwia to przyłączenie się substratu(ów) do centrum aktywnego (ryc. 5-63).

Ryc. S - 63. Zasada funkcjonowania enzymów atUojitciyczoych. I. Enzym przyłącza substrat (S) do centrum aktywnego (oznaczonego strzałką).

Gwiazdka wskazuje tę częić enzymu, do której pr//fąc/ony może zostać elektor. 2. Po przyłączeniu cUttcra (c> nastąpiła zmiana struktury przestrzennej pBy/nu » substrat „nic pasuj,ci” już do centrum ■Hfajói (flż)