Взаємозв’язок між ферментами

Обмін речовин в організмі каталізується поліферментними системами, в які входять ферменти, що належать до всіх шести класів. Між ферментами існує взаємозв’язок, спадкоємність і послідовність. Для нормального протікання обмінних процесів необхідні оптимальні умови ферментативного каталізу. Відсутність одного з ферментів системи спричиняє за собою порушення обміну речовин організму в цілому.

Зв’язок між ферментами може носити різний характер. Наприклад, в порожнині шлунку під впливом пепсину починається розщеплення білків продуктів харчування, надалі ці процеси продовжуються, завершуючись в тонкій кишці внаслідок дії ферментів трипсина, хімотрипсина, амінополіпептидаз, карбоксиполіпептидаз, три- і дипептидаз. Часто система зв’язку між ферментами створюється за допомогою проміжних продуктів реакції, причому продукт, що виник в результаті діяльності одного ферменту, є субстратом для наступного ферменту. Прикладами може бути анаеробна фаза розщеплення вуглеводів, цикл трикарбонових кислот, b-окислення жирних кислот, орнітиновий цикл утворення сечовини та ін. Продукти реакції одного ферменту в надлишку можуть гальмувати його активність або активність іншого ферменту. Так, надлишок молочної кислоти в середовищі гальмує активність ЛДГ. Такий вид гальмування діяльності ферментів називається субстратним, оскільки фермент, який сприяє утворенню субстрата, сам виявляється заблокованим. Якщо субстрат гальмує активність ключового ферменту, яким починається метаболічний цикл, таке гальмування називається ретроградним. Так, надлишок молочної кислоти – одного з головних кінцевих продуктів анаеробного глікогенолізу або гліколізу, гальмує діяльність гексокінази, з якої починається розпад глікогену або глюкози. Виникає гальмування діяльності ферменту за принципом зворотного зв’язку.

Існує спадкоємність в діяльності ферментів різних класів. Так, поживні речовини під впливом гідролаз травних соків розщеплюються на прості речовини (монози, гліцерин, жирні кислоти, амінокислоти і т.д.). Вони поступають у кровоносну систему, потім – до органів, тканини і клітини. В клітинах під впливом різних лігаз з них утворюються речовини, необхідні для пластичних, захисних, регуляторних, енергетичних і інших потреб. Такі ферменти прийнято називати регуляторними. Вони зазвичай розміщені на початку мультиферментної системи. Продукт ферментативної реакції в даному випадку діє як алостеричний інгібітор.

У ряді випадків взаємозв’язок ферментів між собою здійснюється генетично, тобто кодується генетичною інформацією, закладеною в молекулі ДНК, і передається через синтез ферментативних білків. Окремі ферменти можуть синтезуватися в клітинах під впливом певного субстрату. На відміну від конституційних ферментів, які завжди присутні в клітині, ці ферменти називають адаптивними, або індуцибельними. Вони синтезуються в клітині у результаті депресії генів, що не допускає утворення цих ферментів, як відповідь на появу в середовищі індуктора-субстрату. Іноді наступає дерепресія синтезу групи ферментів, оскільки дерепресується група генів, розміщених в частині молекули ДНК, відповідальної за синтез цих білків, – опероні.