9.17. В ферментных системах есть «дирижер», роль которого выполняет регуляторный фермент
Ферменты, осуществляющие в клетке различные метаболические процессы, например превращение глюкозы в молочную кислоту в скелетных мышцах или синтез аминокислот из более простых предшественников, организованы в виде последовательных цепей или систем, в которых они действуют согласованно. В таких ферментных системах продукт реакции, катализируемой первым ферментом, становится субстратом для следующего фермента и т.д. (рис. 9-17). Мультиферментные системы могут включать 15 и более ферментов, действующих в определенной последовательности.
В каждой ферментной системе есть хотя бы один фермент, выполняющий роль «дирижера», который задает скорость всей последовательности реакций, так как он катализирует лимитирующую стадию, т.е. самую медленную реакцию, определяющую скорость всего процесса в целом. Такие ферменты-«дирижеры» не только выполняют каталитическую функцию, но и обладают способностью повышать или понижать свою каталитическую активность в ответ на определенные сигналы.
Рис. 9-17. Схематическое изображение мультиферментной системы, осуществляющей превращение А в Р в ходе четырех последовательных ферментативных реакций.
Благодаря действию подобных ферментов скорость каждой последовательности метаболических реакций постоянно изменяется, почти мгновенно приспосабливаясь к изменяющимся потребностям клетки в энергии и играющих роль строительных блоков молекулах, необходимых для роста и обновления клеток. В большинстве мультиферментных систем фермент-«дирижер» катализирует первую реакцию такой последовательности. Остальные же ферменты, присутствующие, как правило, в количествах, которые могут обеспечить очень высокую каталитическую активность, просто подчиняются указаниям «дирижера»; катализируемые ими реакции ускоряются лишь при поступлении достаточного количества субстратов, образующихся в качестве продуктов предшествующих реакций.
Такие ферменты-«дирижеры», активность которых изменяется под воздействием молекулярных сигналов разных типов, называются регуляторными. Существуют два основных класса регуляторных ферментов: аллостерические, г. е. ферменты, регулируемые нековалентно связанными с ними модуляторами, и ферменты, регулируемые путем их ковалентной модификации.
