Реферат: Функциональные и молекулярные резервы организма

Ингибирование может быть конкурентным. Это происходит в том случае, когда ингибитор по своей структуре близок к субстрату и способен вместо него занять активный центр. Такой ингибитор настолько близок по строению к субстрату, что может плотно блокировать активный центр, однако имеющиеся отличия мешают ему подвергнуться тем же превращениям, что и субстрат. Заняв «чужое» место, он уподобляется «собаке на сене»: и сам не претерпевает изменений, и мешает превращениям субстрата. Примером такого конкурентного ингибитора может служить малоновая кислота (I) — ингибитор

фермента сукцинатдегидрогеназы, катализирующей окисление янтарной кислоты (II):

(I)(H)

Как видим, структура обеих кислот весьма близка, но окисляться, как янтарная кислота — с образованием фумаровой (III), — малоновая не может из-за наличия в ней только одной группы = СНг:

(HI)

Ингибирующим может быть и аллостерический эффект, подобный аллостерической активации, с той лишь разницей, что с присоединением к ферменту аллостерического ингибитора активный центр фермента изменяется так, что активность фермента понижается или утрачивается.

Если рассмотренных путей активации ферментов при той или иной ситуации оказывается недостаточно, то это может явиться стимулом усиления синтеза данного фермента. В зависимости от условий скорость синтеза ферментов способна широко варьировать: от нескольких минут до часов. Все находящиеся в клетке ферменты принято разделять на две группы: конститутивные, в том или ином количестве всегда присутствующие в клетке, и адаптивные (или индуцибельные), синтезируемые только в ответ на появление в клетке соответствующего субстрата. Гены адаптивных ферментов находятся в состоянии репрессии и вступают в действие только под влиянием индуктора и дерепрессора — вещества, удаляющего репрессор с соответствующего участка ДНК. Индукторами могут быть различные вещества, нередко — продукты обмена веществ (метаболиты) и даже сам субстрат данного фермента. Например, повышение в мышечном волокне концентрации аминокислоты орнитина индуцирует весьма быстрый синтез фермента орнитин декарбоксилазы.

Но повышенно синтезироваться могут и конститутивные ферменты, если того требуют вызванные влиянием внешней среды изменения обмена веществ и если наличная популяция (количество молекул) фермента «не справляется» с потоком субстратов или не обеспечивает необходимого количества продуктов. Дело в том, что белок - синтезирующий аппарат в обычных условиях работает не в полную силу, а при повышении концентрации субстрата той или иной реакции или при недостатке тех или иных продуктов, являющихся субстратами последующих реакций, он дополнительно активируется и обеспечивает увеличение содержания фермента в клетке за счет его повышенного синтеза.

Конечно, это не значит, что синтез конститутивных ферментов происходит лишь при каких-то особых обстоятельствах. То, что было сказано выше, относится к усилению синтеза ферментов, приводящему к повышению содержания их в клетке. Каждому ферменту, как и любому веществу в организме, свойствен определенный «период жизни». Все вещества в организме (а особенно белки) постоянно разрушаются и синтезируются, обновляя свой состав. При этом в обычных условиях сколько вещества расщепляется, столько и синтезируется, и содержание того или иного химического соединения в клетке остается неизменным. Все это в полной мере свойственно и конститутивным ферментам. Как видим, возможности организма в приспособлении его к условиям среды достаточно велики и разнообразны.

Необходимо отметить, что все изменения обмена веществ, вызываемые условиями существования, контролируются нервной системой, интегрирующей их в интересах организма как целого. Это можно наглядно продемонстрировать расчетами немецких физиологов В. Холльмана и Т. Хеттингера. Рассматривая рабочие резервы организма (его мышечной и нервной системы), авторы разделили их на четыре группы: используемые при автоматизированных движениях («15%); физиологические («20%); специальные, расходуемые в различных сложных ситуациях, например при мышечной деятельности очень высокой интенсивности или длительности, охлаждении организма, пребывании его в условиях гипоксии и т. п. («35%), и автоматически защищаемые («30%), снижение которых опасно для жизни. Между расходованием третьей и четвертой группы резервов и стоит на страже центральная нервная система, накладывающая вето на использование «неприкосновенного запаса». Конечно, этот запрет — охранительное торможение, возникающее в центральной нервной системе и влекущее за собой снижение функциональной активности, в известных условиях может быть преодолен (например, при стремлении животного уйти от преследователя). Однако последствия этого могут не только спасти организм, но и привести его к гибели.