Ядро, рыбасомы і сінтэз бялку. Ферменты

Вы знаходзіцеся: Ядро, рыбасомы і сінтэз бялку

Шматлікія з бялкоў, сінтэзаваных на рыбасомах, рэгулююць хуткасць вызначаных клеткавых рэакцый. Такія вавёркі, якія валодаюць спецыфічнай каталітычнай актыўнасцю, завуцца ферментамі. Ферменты гуляюць у клетцы ключавую ролю; менавіта ад іх залежыць у канчатковым рахунку ўся прырода клеткі, паколькі яны рэгулююць хімічныя рэакцыі, у якіх сінтэзуюцца тыя ці іншыя клеткавыя кампаненты. У некаторых раслін, напрыклад, спадчынна замацаванае адрозненне паміж разнавіднасцямі з чырвонымі і белымі кветкамі абумоўлена адрозненнем у адной-адзінай пары генаў. У клетках пялёсткаў у разнавіднасці з чырвонымі кветкамі маецца фермент, здольны ператвараць бясколернае рэчыва-папярэднік у чырвоны пігмент; у разнавіднасці з белымі кветкамі такога фермента няма. Ядзерная ДНК вызначае колер пялёсткаў шляхам рэгуляцыі сінтэзу гэтага цытаплазматычнага фермента, які каталізуе адукацыя афарбаванага рэчыва з бясколернага (мал. 2.13). У цытаплазму гэты ядзерны кантроль перадаецца пры пасродку матрычнай РНК, сінтэзаванай у ядры, але праяўлялай сваю актыўнасць у цытаплазме, на рыбасомах.

У любой клетцы ўтрымоўваюцца тысячы ферментаў, і кожны з іх рэгулюе якую-небудзь хімічную рэакцыю ці групу ўзаемазлучаных рэакцый. Шматлікія ферменты былі вылучаны з клеткі, падвергнуты ачыстцы, а затым закрышталізаваны. Апынулася, што ўсе ферменты ўяўляюць сабою бялкі ці складаюцца пераважна з бялку. Некаторыя ферменты ўтрымоўваюць невялікую простетинескую групу небелковой прыроды. У іншых малекула здольная диссоциировать на дзве часткі- вялікую бялковую (апафермент) і меншую небелковую (кафермент) (мал. 2.14). У такіх выпадках ні апафермент, ні кафермент па асобнасці не валодаюць каталітычнай актыўнасцю; пры дысацыяцыі каталітычная актыўнасць знікае, але яна можа цалкам аднавіцца, калі кафермент і апафермент злучацца зноў. Невялікія колькасці вызначаных металаў і вітамінаў гуляюць важную ролю ў розных фізіялагічных працэсах, паколькі гэтыя металы ці вітаміны з'яўляюцца каферментамі тых ці іншых спецыфічных ферментаў; у іх адсутнасць фермент не здольны функцыянаваць

і біяхімія клеткі набывае анамальны ці нават паталагічны характар. У склад некаторых ферментаў уваходзяць, апроч бялку, вугляводы, ліпіды ці якія-небудзь іншыя кампаненты. У такіх выпадках кажуць пра гликопротеидах, липопротеидах і т. п.

Функцыю каферментаў выконваюць такія металы, як жалеза, марганец, цынк, малібдэн і магній, і такія вітаміны, як тыямін, рыбафлавін, нікацінавая кіслата і пірыдаксін. Як у той, так і ў іншай групе актыўны кафермент - гэта часам не проста метал ці вітамін, а больш складаная структура. Жалеза, напрыклад, можа ўваходзіць у склад гема; яно займае цэнтральнае становішча ў гэтай складанай арганічнай малекуле, якая змяшчаецца ў гемаглабіне і некаторых важных акісляльных ферментах. Тыямін, рыбафлавін і нікацінавая кіслата сустракаюцца ў выглядзе фосфорилированных вытворных, якія забяспечваюць актыўнасць шэрагу дыхальных ферментаў. Сярод так званых металлфлавопротеидов маюцца ферменты, якія маюць патрэбу ў некалькіх тыпах каферментаў; так, альдегидоксидаза ў актыўнай форме ўтрымоўвае (апроч асноўнага структурнага бялку) яшчэ і вольнае жалеза, жалеза ў складзе гема і, нарэшце, рыбафлавін у комплексе, які носіць назва флавин-адениндинуклеотид. Усе гэтыя каферменты неабходны для праявы актыўнасці альдегидоксидазы, прычым, для таго чтооы быць эфектыўным, кожны з іх павінен быць далучаны да бялку ў адпаведным становішчы.

Ферменты каталізуюць самыя разнастайныя хімічныя рэакцыі - сінтэз, распад, гідроліз, акісленне, аднаўленне і перанос груп (такіх, як амінагрупы, метильные групы ці рэшткі фосфарнай кіслаты). Звычайна адзін фермент каталізуе толькі адну якую-небудзь рэакцыю ці адзін тып рэакцый. Відаць, усе ферменты ажыццяўляюць сваю функцыю адным і тым жа шляхам - спачатку яны ўтвораць хімічны комплекс з тымі рэчывамі, на якія дзейнічаюць (т. е. са сваімі субстратамі).

Гэты фермент-субстратный комплекс перажывае затым некаторыя ўнутраныя перабудовы, якія выклікаюць змены ў малекуле субстрата і ў канчатковым выніку што прыводзяць да вызвалення прадуктаў рэакцыі (мал. 2.15,А). Уявім сабе, што дзве малыя малекулы А і Ў здольныя павольна ўступаць у злучэнне з адукацыяй буйнейшай малекулы АВ і што фермент Е паскарае (каталізуе) гэту рэакцыю. Сумарная рэакцыя

складаецца, як мага паказаць, з наступных этапаў:

Сумуючы гэтыя раўнанні, мы і атрымаем рэакцыю А+У->АВ, у якой фермент у якасці ўдзельніка рэакцыі не фігуруе. Фермент у сумарнай рэакцыі выступае як каталізатар дзякуючы таму, што на апошнім этапе адбываецца яго рэгенерацыя; невялікай колькасці фермента апыняецца досыць для таго, каб выклікаць вельмі значныя агульныя змены на ўзроўні субстрата і прадукта (гл. мал. 2.15,У). У шматлікіх выпадках хуткасць каталізаванай ферментам рэакцыі змяняецца з павелічэннем канцэнтрацыі субстрата [SJ так, як паказана на мал. 2.16. Пры сталай канцэнтрацыі фермента залежнасць паміж v і [S] апыняецца амаль лінейнай датуль, пакуль [S] малая, т. е. пакуль даданне кожнай новай адзінкі S павялічвае колькасць ES; аднак v амаль не залежыць ад [S] пры высокіх значэннях [S], т. е. тады, калі практычна ўвесь фермент знаходзіцца ў форме ES. Пабудаваўшы графік падвойных зваротных велічынь, т. е. графік залежнасці 1/v ад 1/[S], мы атрымаем прамую (мал. 2.17). Перавага гэтага спосабу малюнка складаецца ў тым, што ён дазваляе аналізаваць біяхімічную рэакцыю пры парушэнні функцыі фермента. Вядома, напрыклад, што пры дзеянні некаторых інгібітараў, канкуруючых з субстратам за злучэнне з актыўным цэнтрам фермента, змяняецца нахіл прамой, але не змяняецца велічыня адрэзка, отсекаемого гэтай прамой на восі ардынат. Падобны аналіз карысны тады, калі патрабуецца адшукаць які-небудзь спосаб, які дазволіў бы вывесці фермент з блакаванага стану.

Такім чынам, клеткавыя ферменты, якія лакалізоўваюцца ў розных клеткавых арганэлах ці ў цытаплазме, непасрэдна кіруюць дзейнасцю ўсяго біяхімічнага апарата клеткі.

Усе клеткі такія, якія яны ёсць, дзякуючы свайму хімізму; хімізм клетак вызначаецца ферментамі; прырода ферментаў вызначаецца цытаплазматычнай РНК; спецыфічнасць жа гэтай РНК у сваю чаргу вызначаецца ДНК, якая змяшчаецца ў ядры і ў некаторых іншых клеткавых арганэлах.