ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ - Т.П. Пирог - 2004

20. РЕГУЛЯЦІЯ МЕТАБОЛІЗМУ

20.1. РЕГУЛЯЦІЯ СИНТЕЗУ ФЕРМЕНТІВ

20.1.1. Індукція синтезу ферментів

Багато які ферменти синтезуються клітиною незалежно від умов середовища. Такі ферменти називаються конститутивними (відповідно йдеться про конститутивні гени та конститутивний синтез ферментів). Проте ряд ферментів є індуцибельними — вони утворюються в клітині тільки у присутності певного субстрату. Для синтезу більшості ферментів, які беруть участь у катаболізмі субстратів, необхідна індукція. Отже, шляхом індукції регулюється утворення катаболічних ферментів.

Синтез ферментів може індукуватись субстратом або проміжним продуктом реакції.

Індукція субстратом. Прикладом такої індукції може бути індукція β-галактозидази — ферменту, необхідного для використання лактози клітинами E. coli. Цей фермент розщеплює лактозу на глюкозу та галактозу. Клітини, які ростуть на глюкозі, містять лише слідові кількості цього ферменту. При вирощуванні на лактозі (субстраті) β-галактозидазиа активність збільшується у 1000 разів.

Якщо в результаті розщеплення субстрату утворюється ряд проміжних продуктів (А, В, С, D) і в цьому процесі беруть участь ферменти в, a, b, с, d, то індукція субстратом може бути координованою (субстрат індукує одночасне утворення всіх ферментів від а до d) та послідовною (синтез ферментів здійснюється послідовно: спочатку в, потім а і т.д.) (рис. 20.1).

Рис. 20.1. Координована та послідовна індукція синтезу ферментів субстратом (схематичне зображення)

Координований синтез ферментів дає клітині ту перевагу, що вона може швидко реагувати на появу субстрату. За послідовної індукції швидкість перетворення субстрату, а отже, і швидкість росту клітин збільшуються повільно, оскільки концентрація першого продукту реакції повинна досягти певного порогового рівня, перш ніж вона буде стимулювати утворення другого ферменту.

Індукція продуктами реакцій. За такого типу індукції синтез ферментів катаболізму індукується продуктом першої або наступної реакції даного катаболічного шляху. Така індукція відбувається, наприклад, в результаті розщеплення триптофану (рис. 20.2). Катаболізм триптофану здійснюється через форміл-кінуренін, кінуренін, антранілат до пірокатехіну. Індуктором для відповідної групи ферментів є кінуренін.

Рис. 20.2. Індукція синтезу ферменти продуктами реакції (схематичне зображення). Індуктором для групи ферментів, які беруть участь у розкладі триптофану, с проміжний продукт кінуренін