Регуляция активности ферментов

Отдельные белково-пептидные гормоны, а также адреналин и норадреналин не проникают внутрь клеток. Они регулируют обмен веществ, активность многих внутриклеточных ферментов опосредованно через вторичные передатчики, в качестве которых могут выступать циклические нуклеотиды (цАМФ, цГМФ), ионы кальция, диацилглицерол, инозитол, специфические белки и другие вещества.

Гормоны связываются со специфическими рецепторами на поверхностной мембране клетки и активируют расположенный с внутренней стороны мембраны G-белок. Этот белок активирует или подавляет активность фермента аденилатциклазы. Аденилатциклаза катализирует синтез циклического АМФ из АТФ. Действие цАМФ («вторичный передатчик») внутри клетки реализуется через другой фермент – протеинкиназу, которая при отсутствии цАМФ не активна. Далее цАМФ-активируемая протеинкиназа катализирует перекос остатков фосфорной кислоты от АТФ на молекулы различных белков внутри клетки. Фосфорилированию могут подвергаться ферменты расщепления жиров, углеводов. В таком случае усиливается синтез АТФ в клетке, увеличивается количество ферментов белкового синтеза, изменяется функциональная активность клетки. Циклический АМФ расщепляется ферментом фосфодиэстеразой, в результате чего прекращается действие гормона.

Механизм регуляции через вторичные посредники очень эффективен, так как значительно усиливает гормональный сигнал и обеспечивает быстрый биологический ответ клетки на повышение концентрации гормонов в крови. Аденилатциклазная система во многом определяет включение срочных механизмов перестройки внутриклеточного обмена при различных воздействиях, в том числе при физических нагрузках, и участвует в обеспечении срочной биохимической адаптации. С ростом тренированности организма совершенствуется аденилатциклазная система передачи гормональных сигналов в скелетных мышцах, что проявляется в повышении чувствительности у фермента аденилатциклазы к гормонам. Это позволяет осуществлять более тонкую регуляцию внутриклеточного обмена веществ при незначительных изменения уровня гормонов в крови.

Действие гормонов на внутриклеточные процессы может осуществляться ионами кальция. При взаимодействии гормона с рецептором активизируются системы транспорта ионов кальция через мембрану. Кальций поступает в цитоплазму клеток из внешней среды или из внутриклеточных депо. Он связывается с кальций-зависимыми белками, одним из которых является кальмодулин. Комплекс кальций-кальмодулин повышает активность различных внутриклеточных ферментов, что ведет к изменению биохимических процессов и физиологических функций.