Изменение количества фермента в клетке
Количество фермента в клетке может колебаться в зависимости от скорости его синтеза или скорости его расщепления.
Наработка новых молекул фермента требует более длительного промежутка времени. Поэтому регуляторные механизмы, базирующиеся на изменении количества ферментов в клетках, относятся к механизмам "длительного" или медленного регулирования.
Исключением из этого является превращение проферментов в ферменты. В результате ограниченного избирательного протеолиза за счет специфичности действия ферментов-протеиназ от профермента отщепляется строго заданный участок полипептидной цепи. Оставшаяся часть полипептида в результате изменения его конформации превращается в функционально-активную молекулу фермента. Примером такого механизма может служить превращение трипсиногена в трипсин под действием энтерокиназы.
Следует подчеркнуть, что концентрация фермента в клетке есть результат достаточно сложного баланса между процессами его синтеза и распада, причем результирующая величина этого баланса — концентрация фермента — может смещаться в ту или иную сторону в зависимости от состояния клетки. Основную роль в регуляции синтеза белков, в том числе и белков-ферментов, играют надклеточные, главным образом, гуморальные механизмы регуляции.
Изменение проницаемости клеточных мембран.
Клетка для регуляции своего метаболизма может использовать изменение проницаемости как наружной мембраны, так и мембран, разделяющих ее отдельные компартменты.
Перенос веществ через клеточные мембраны может осуществляться за счет процессов трех основных типов:
простой диффузии;
облегченной диффузии;
активного транспорта.
Интенсивность простой диффузии, т.е. переноса веществ через мембрану по градиенту концентрации регулируется:
во-первых, за счет изменения конформационного состояния мембраны или ее микровязкости при изменении ее состава (например, при изменения содержания холестерола в мембранах).
во-вторых, за счет изменения концентрации переносимого метаболита по разные стороны мембраны в связи с его повышенной наработкой или использованием в одном из компартментов клетки.
Регуляция облеченной диффузии, т.е. переноса веществ через мембрану по градиенту концентрацию с участием переносчика, осуществляется как за счет действия ранее указанных факторов, так и за счет двух новых механизмов: изменения содержания переносчика в мембране или за счет изменения функционального состояния имеющихся переносчиков. Так, при воздействии инсулина на клетки, имеющие рецепторы к этому гормону, в их наружных мембранах увеличивается количество белков–переносчиков глюкозы.
Изменение интенсивности активного транспорта, т.е. переноса веществ через мембраны с участием переносчика против градиента концентрации, идущего с затратами энергии, происходит:
во-первых, за счет работы механизмов, регулирующих процессы облегченной диффузии;
во-вторых, за счет изменения количества доступной энергии. В свою очередь, поступление энергии осуществляется или за счет обеспечения механизмов транспорта энергией АТФ, или же за счет создаваемых клеткой трансмембранных электрохимических градиентов, например, градиентов Н+ или градиентов ионов Na+.
Таким образом, в ходе эволюции природой были созданы разнообразные механизмы, позволяющие клеткам регулировать как интенсивность обменных процессов в целом, так и механизмы избирательной регуляции работы того или иного метаболического пути.