Взаємозв’язок та регулювання процесів - Інформація стор
Інформація - Історія
Інші матеріали з предмета Історія
ня швидкості реакції. Коли фермент ще насичений субстратом, цей вплив проявляється виключно через вплив активність ферментів. У міру зниження концентрації субстрату настає фаза, коли фермент перестає насичуватися субстратом. З цього моменту переважний вплив на швидкість реакції безпосередньо концентрує субстрат.
Аналогічним чином, але в протилежному напрямку впливає швидкість хімічної реакції підвищення концентрації субстрату.
Регуляція концентрації субстрату може здійснюватися на етапі надходження його до клітини. Як регулятор проникності клітинної оболонки нерідко виступають гормони. Прикладом може бути один із шляхів впливу гормону інсуліну на швидкість синтезу глікогену в печінці. Інсулін, зокрема, підвищує проникність оболонок клітин печінки для глюкози, збільшуючи тим самим швидкість надходження глюкози до клітин, і створює передумови для більш енергійного синтезу глікогену.
У нормальних умовах життєдіяльності організму більшість ферментів, що у проміжних реакціях метаболізму, не виявляє своєї максимальної активності через відсутність необхідної кількості субстратів реакцій. З огляду на це, у практиці спорту застосовуються впливу на швидкість аеробного окислення в період відновлення додатковим введенням проміжних продуктів циклу трикарбонових кислот: лимонної, бурштинової, яблучної.
Слід зазначити, що відносна сталість складу внутрішнього середовища всього організму та окремих клітин щодо субстратів метаболічних шляхів дає підстави припускати, що регуляція за рахунок зміни доступностісубстрату не може змінювати швидкість хімічних реакцій у широкому діапазоні. Очевидно, цей механізм як основний не надто поширений у вищих тварин. Проте за спортивної діяльності цей механізм регуляції може відігравати досить серйозну роль. Зниження вмісту енергетичних субстратів (креатин фосфату, глікогену) під час роботи може бути однією з основних причин уповільнення швидкості ресинтезу АТФ і зрештою падіння працездатності. Безпосередньою причиною зниження інтенсивності і навіть припинення роботи є зниження концентрації АТФ у м'язових волокнах, клітинах центральної нервової системи. АТФ є безпосереднім енергетичним субстратом багатьох енергоємних хімічних реакцій, що забезпечують формування рухового імпульсу, роботу кальцієвого насоса, взаємодія актинових та міозинових ниток, що призводить до скорочення м'язового волокна. Концентрація АТФ за її зниження нижче критичного для клітини рівня постає як головний чинник регуляції швидкості цих реакцій.
РЕГУЛЯЦІЯ ШВИДКОСТІ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ
ШЛЯХОМ ВПЛИВУ НА АКТИВНІСТЬ
Регуляція швидкості хімічних реакцій шляхом зміни активності ферментів одна із найголовніших механізмів. Якщо за допомогою такого механізму регулюється швидкість хімічного процесу, то впливає лише один фермент так званий регуляторний. Як правило, це один із ферментів, що каталізує початкові реакції процесу. У разі розгалуження процесу регуляторним є фермент, який каталізує першу реакцію після розгалуження метаболічного шляху. Такий принцип регулювання запобігає накопиченню проміжних продуктів.
Активність регуляторного ферменту значно нижча за активність інших ферментів, що володіютьсвоєрідною надмірною активністю. Тому зміна швидкості регульованої таким ферментом реакції визначає швидкість всього процесу загалом.
Даний механізм регуляції є одним з найшвидших і забезпечує зміну швидкості хімічної реакції в широкому діапазоні. Він характеризується високою точністю реакції у відповідь.
Існує багато факторів, які можуть впливати на активність регуляторних ферментів. Вплив одного з них концентрація субстрату вже знався на попередньому розділі.
Іншим чинником може бути концентрація продукту реакції (процесу). Високі концентрації продукту нерідко інгібують на регуляторний фермент. Це вплив може позначатися механізмом зворотний зв'язок, тобто. шляхом безпосереднього впливу продукту на фермент або шляхом зміни рН внутрішнього середовища. Так, зокрема, впливає швидкість гліколізу продукт цього процесу молочна кислота. І в тому, і в іншому випадку досягається те саме: запобігання накопиченню продукту, запобігання різким змінам у внутрішньому середовищі.
Є приклади, коли продукт реакції активує вплив на регуляторний фермент або сам виступає в ролі каталізатора, прискорюючи своє утворення. Так, один із попередників ферментів білкового травлення трипсиноген перетворюється на свою активну форму трипсин під дією ентерокінази. Ентерокіназа має низьку активність і порівняно повільно здійснює перетворення трипсиногену на трипсин. Однак утворюється в ході цієї реакції трипсин виступає не тільки як фермент білкового травлення, але і впливає на трипсиноген, швидко завершуючи його перетворення на трипсин.
Такий механізм регуляції отримав назву-аутокаталіз. Він використовується там,де потрібно швидко здійснити повне перетворення субстрату на продукт.