DSCN6239 (Kopiowanie)

Allostcryczna zmiana struktury jest oczywiście odwracalna (w odróżnieniu np. od związania centrum aktywnego enzymu z inhibitorem konkurencyjnym, który może to centium zablokować ni stałe - por. ryc. 5-9). Enzymy allosteryczne pełnią bardzo istotne łiinkcje regulacyjne. Wyjaśnimy tona jednym tylko przykładzie - syntezy tiyptofanu w komórkach bakteryjnych. Tryptofan jest aminokwasem egzogennym dla człowieka (musi być pobrany z pokarmem). Natomiast większość gatunków bakterii ma zdolność syntetyzowania tego związku. Gdy w środowisku (np. pożywce) nie ma tiyptofanu, organizm bakterii stale go syntetyzuje, by móc bez przeszkód produkować niezbędne białka. Gdy jednak do pożywki dodany zostanie ttyptofan. jego dalsza synteza wewnątrzkomórkowa staje się zbędna i prowadziłaby jedynie do nadmiernego nagromadzenia aminokwasu w cytoplazmie. Dlatego też nadmiar tiyptofanu działa efektorowo i łącząc się z enzymem, który katalizuje początkową reakcje biosyntezy tego aminokwasu, zahamowuje jego czynność a synteza ustaje.

Możemy dopatrzeć się wielu podobieństw pomiędzy funkcjonowaniem enzymów regulatorowych i funkcjonowaniem represora operonu, który też zmienia swoje powinowactwo (w tym przypadku z operatorem) w następstwie połączenia się z induktorem. Poza tym wszystkie enzymy allosteryczne i zapewne wszystkie represory zbudowane sąz kilku podjednostek. Jednakże zasadnicza różnica tkwi przede wszystkim w tym, że w przypadku operonu regulacja następuje na poziomie informacji genetycznej (produkcja enzymów), zaś w przypadku enzymów allosterycznych - w cytoplazmie (zmiana aktywności enzymu).

Bardzo istotną funkcję regulacyjną odgrywają procesy fosforylacji. Zwłaszcza wiele uwagi zwraca się obecnie na fosforylacie białek enzymatycznych. Przeniesienie wysokoenergetycznych wiązań fosforanowych na białka powoduje zapoczątkowanie aktywności całych nieraz torów metabolicznych.

Bardzo ważnym czynnikiem regulującym aktywność enzymów jest ich wzajemne usytuowanie. Dotyczy to zwłaszcza układów wieloenzvmowvch. takich jak opisany w rozdz. 5.3.7.S układ syntazy kwasów tłuszczowych. Wzajemne kontakty pomiędzy enzymami sprawiają, żc produkty wytwotzone przez jeden enzym natychmiast stają się substratami dla drugiego. W ten sposób reakcja nigdy nie osiąga stanu równowagi i może przebiegać w jednym, określonym kierunku.

Jak wiemy z rozdz. 5.3, w takie tory (ciągi) reakcji, w których produkt jednej przemiany enzymatycznej stanowi zarazem substrat dla następnej przemiany, uszeregowana jest większość reakcji biochemicznych w komórce. Jednakże szybkość „przepływu” metabolitów przez poszczególne enzymy nie jest jednakowa. Zawsze występuje na którymś z etapów „wąskie gardło”: reakcja katalizowana przez dany enzym przebiega najwolniej. Wystarczy, aby komórka regulowała katalizę enzymatyczną tylko na poziomic „wąskiego gardła”, a wówczas cały tor metaboliczny podlegać będzie kontroli (ryc. 5-64). Dla przepływu metabolitów nie ma większego znaczenia, w którym miejscu toru znajduje się „wąskie gardło”, jednakże te miejsca bezpośredniej kontroli usytuowane są zazwyczaj na początku szlaku oraz w rozgałęzieniach i miejscach stykania się szlaków metabolicznych. W rozdz. 5.3 zwróciłem uwagę na dwa takie „kluczowe miejsca”: powstawanie i zużywanie pirogroniami i aktywnego octanu (por. ryc. 5-14). Metabolity te mogą ulegać dalszym przemianom katabolicznym. lecz mogą też stanowić substrat do syntezy tłuszczów, cukrów i aminokwasów. Ich zużytkowanie jest zatem uzależnione od potrzeb komórki i sterowane przez enzymy regulatorowe, a także genetycznie

regulacja

Hyc. 5-64. Regulacja ciągu metabolicznego na etapie „wąskiego gardła”. Enzymy oznaczono grubymi strzałkami-metabolizowane związki - literami od A do E. Gęstość kropek w strzałce określa „tempo przepływu” pnei 4nt) en/.ym. Aktywność enzymu o najmniejszej liczbie obrotów (najwęższa strzałka pozioma), czyli aktywno^ u«v „wąskiego gardłu", podlega ścisłej regulacji (cienka strzałka) (JO).

&

śj&

san

•i

*

5

$

$

\

N

4

ł

's