Катаболические пути

Рис. 13-15. Регуляция катаболического пути по типу обратной связи, т. е. за счет ингибирования аллостерического фермента конечным продуктом данного процесса. Буквами I, К, Ь и т. д. обозначены промежуточные продукты данного метаболического пути, а буквами Е,, Ег, Ез и т. д.-ферменты, катализирующие отдельные стадии. Первая стадия катализируется аллостерическим ферментом (Е,), который ингибируется конечным продуктом данной последовательности реакций. Аллостерическое ингибирование показано прерывистой красной стрелкой, которая соединяет ингибирующий метаболит с реакцией, катализируемой аллостерическим ферментом. Регулируемая стадия (катализируемая ферментом Е,) в условиях клетки обычно представляет собой практически необратимую реакцию.

Основные катаболические пути превращения дикарбоновых аминокислот и их амидов могут быть представлены в виде следующих реакций [c.460]

На рис. 14-20 показаны основные катаболические пути, а также несколько реакций биосинтеза, составляющих метаболизм фенилаланина и тирозина в организме животных. Переаминирование с превращением в фенилпируват (реакция а) протекает довольно легко, и об-оазуюшяйся проду ст может окислительно декарбоксилироваться, пре- [c.144]

Некоторые микроорганизмы обладают природной способностью к деградации различных ксенобиотиков, однако следует иметь в виду, что 1) ни один из них не может разрушать все органические соединения 2) некоторые органические соединения в высокой концентрации подавляют функционирование или рост деградирующих их микроорганизмов 3) большинство очагов загрязнения содержит смесь химикатов, и микроорганизм, способный разрушать один или несколько ее компонентов, может инактивироваться другими компонентами 4) многие неполярные соединения адсорбируются частицами почвы и становятся менее доступными 5) биодеградация органических соединений часто происходит довольно медленно. Часть этих проблем можно решить, осуществив конъюгационный перенос плазмид, которые кодируют ферменты разных катаболических путей, в один реципиентный штамм (рис. 13.5). Если две плазмиды содержат гомологичные участки, то между ними может произойти рекомбинация с образованием гибридной плазмиды, которая имеет больший размер и обладает свойствами исходных плазмид. Если же две плазмиды не содержат гомологичных участков и относятся к разным группам несовместимости, то они могут сосуществовать в одной бактерии. [c.276]

Организация метаболизма катаболические пути [c.306]

На протяжении всей истории биохимии часто высказывалось предположение о том, что определенный биосинтетический путь представляет собой точное обращение соответствующего катаболического пути. Например, ферменты, осуществляющие гидролиз белков, в определенных условиях (концентрация аминокислот и pH) катализируют образо- [c.458]

Важно отметить, что катаболические пути сходятся, вливаясь на стадии III в этот общий путь-цикл лимонной кислоты. Если на стадии I десятки и даже сотни различных белков расщепляются до аминокислот, которых насчитывается 20 видов, то уже на стадии II из всех 20 аминокислот образуются в основном только ацетил-СоА и аммиак (NH3), а на стадии III ацетильные группы ацетил-СоА, окисляясь в цикле лимонной кислоты, превращаются только в два продукта-СО2 и Н2О. Точно так же многие полисахариды и дисахариды расщепляются на стадии I до нескольких простых сахаров, а эти сахара на стадии [c.382]

Помимо адениловых нуклеотидов в регулировании энергетических процессов активную роль играют система НАД(Ф)" / /НАД(Ф) Н2-коферментов и величина трансмембранного электрохимического градиента ионов водорода в виде обоих его составляющих и АрН). Преобладание аллостерического взаимодействия восстановленной или окисленной форм НАД(Ф) с ферментами катаболического пути приводит соответственно к понижению или повышению их активности. Достижение определенного порогового значения Арн+ на энергопреобразующей мембране служит определенным сигналом, тормозящим поступление ионов водорода против градиента. [c.124]

ЦТК в системе катаболических путей не занимает ведущего места. У ряда облигатных метилотрофов он не замкнут (см. рис. 85). Если даже содержит все ферменты, активность некоторых из них невысока. [c.399]

Рис. 13-9. Параллельные катаболические и анаболические пути должны быть различными хотя бы на одной из ферментативных стадий, для того чтобы они могли регулироваться независимо. Показаны два варианта независимой регуляции катаболического и анаболического путей между А и Р. В первом варианте эти пути совершенно различны, т. е. катализируются разными наборами ферментов. Во втором-анаболический и катаболический пути различаются лишь по одному ферменту. Регулируемые стадии в обоих вариантах обозначены красными стрелками.

Превращение органических соединений в клетке осуществляется, как правило, в виде цепи или последовательности реакций, которые называются метаболическими путями, а вовлекаемые в такие реакции соединения — метаболитами. В классической биохимии метаболические пути разделяются на два типа катаболические и анаболические. Катаболические пути — это процессы ферментативной деградации, в ходе которых крупные органические молекулы разрушаются (обычно в окислительных реакциях) до простых клеточных компонентов с одновременным выделением свободной химической энергии. Эта энергия используется затем организмом для поддержания жизнедеятельности, роста и репликации, а также преобразуется в другие формы энергии — механическую, электрическую и тепловую. [c.189]

Катаболические пути сходятся - образуется лишь небольшое число конечных продуктов [c.380]

Катаболические пути, связанные с образованием полуальдегида малоновой кислоты [c.333]

Рис. 13-7. Конвергенция катаболических путей и дивергенция анаболических путей. На первой стадии катаболизма в него вовлекается много различных клеточных компонентов, но в конце все пути сходятся в один общий метаболический путь, и число конечных продуктов оказывается небольшим.

Биодеградация - это процесс разрушения микроорганизмами веществ, загрязняющих окружающую среду. Многие бактерии рода Pseudomonas несут плазмиды, кодирующие ферменты, которые катализируют расщепление ароматических и галогенсодержащих огранических соединений. В большинстве случаев одна плазмида содержит гены ферментов одного специфичного катаболического пути. Объединяя плазмиды разных штаммов Pseudomonas в одном хозяине, можно создать организм, способный к деградации нескольких соединений. Кроме того, с помощью генетических манипуляций можно расширить спектр субстратов, разрушаемых с помощью определенного ферментативного пути. [c.302]

Во всех клетках гликолиз регулируется с очень высокой эффективностью, напоминающей действие компьютера, а потому изменения концентрации различных метаболитов могут влиять на его общую скорость. Столь сложная регуляция не должна вызывать у нас удивление, поскольку гликолиз-древнейший катаболический путь, занимающий центральное место в метаболизме. [c.466]

Основные механизмы, регулирующие катаболические пути, — индукция синтеза ферментов и катаболитная репрессия. Катаболические пути, в которых функционируют конститутивные ферменты, регулируются большей частью посредством аллостерических воздействий на активность ферментов. Одна из задач катаболических путей — обеспечение клетки энергией. У большинства прокариот возможности генерации энергии намного превышают потребности в ней клетки. Количество АТФ, которое можно синтезировать с помощью имеющихся в клетках аэробных прокариот ферментов гликолитического и дыхательного путей, значительно больше количества АТФ, необходимого для процессов биосинтеза и поддержания жизнедеятельности. Поэтому клетки должны обладать способностью контролировать потребление энергодающих субстратов и, следовательно, выработку клеточной энергии. Основной принцип контроля прост АТФ синтезируется только тогда, когда он необходим. Иными словами, интенсивность энергетических процессов у прокариот регулируется внутриклеточным содержанием АТФ. [c.123]

При гидроксилировании дофамина аскорбиновой кислотой в присутствии медьсодержащего фермента [уравнение (10-57)] образуется нор-адреналин (норэпинефрин). Последующее метилирование приводит к образованию важного гормона адреналина (эпинефрина). Имеются два основных пути катаболического разрушения катехоламинов. Они показаны на рис. 14-20 на примере адреналина. Моноаминооксидаза (МАО) вызывает окислительное расщепление, сопровождающееся дезаминирб-ванием. Последующее окислительное отщепление боковой цепи в сочетании с метилированием дает такие конечные продукты, как ванилиновая кислота, выделяемая с мочой. Второй катаболический путь состоит в непосредственном О-метилировании под действием катехоламин — 0-метилтрансферазы (КОМТ), очень активного фермента, присутствующего в нервных тканях. Метаболиты почти не обладают какой-либо заметной физиологической активностью и могут экскретироваться как таковые или подвергаться дальнейшему окислительному распаду, [c.148]

Биосинтез триптофана, обрисованный в общих чертах на рис. 14-Ц обсуждался в разд. 3,3. Его катаболизм в тканях животных показа схематически на рис. 14-26. Один ряд реакций (начинающийся со ста дии а) осуществляется бактериями кишечника. Индол, получающийс путем -элиминирования, гидроксилируется и превращается в индоксш Последний частично поступает в кровь и экскретируется с мочой в вид индоксилсульфата. В клетках животных основной катаболический пут триптофана начинается (стадия б, рис. 14-26) с действия триптофан [c.156]

РИС. 7-1. Краткая схема некоторых метаболических путей. Жирными линиями показаны некоторые из наиболее важных катаболических путей, штриховыми линиями — биосинтетические пути. Указано несколько пунктов синтеза и использовании АТР, а также несколько реакций, в которых образуются или используются восстановленные формы переносчиков водорода (NADH, NADPH и FADHj). [c.86]

Индукция синтеза ферментов. В большинстве случаев регуляция путем индукции характерна для катаболических путей, где в качестве индукторов выступают обычно субстраты этих путей. Классический пример индуцибельного фермента — 3-галактозидаза Е. oli. Оказалось, что если клетки Е. соИ выращивать в среде, содержащей глюкозу, то они не могут использовать лактозу. Если такие клетки поместить в среду, где лактоза— единственный источник углерода, после некоторого периода в них происходит ин- [c.120]

Второй путь превращения арахидоновой кислоты—липоксигеназ-ный путь (рис. 8.4) — отличается тем, что дает начало синтезу еще одного класса биологически активных веществ—лейкотриенов. Характерная особенность структуры лейкотриенов заключается в том, что она не содержит циклической структуры, хотя лейкотриены, как и простаноиды, построены из 20 углеродных атомов. В структуре лейкотриенов содержатся четыре двойные связи, некоторые из них образуют пептидолипвдные комплексы с глутатионом или с его составными частями (лейкотриен D может далее превращаться в лейкотриен Е, теряя остаток глицина). Основные биологические эффекты лейкотриенов связаны с воспалительными процессами, аллергическими и иммунными реакциями, анафилаксией и деятельностью гладких мышц. В частности, лейкотриены способствуют сокращению гладкой мускулатуры дыхательных путей, пищеварительного тракта, регулируют тонус сосудов (оказывают сосудосуживающее действие) и стимулируют сокращение коронарных артерий. Катаболические пути лейкотриенов окончательно не установлены. [c.286]

Плазмиды с одинаковым названием кодируют ферменты одного и того же катаболического пути, чотя могут быть получены в разных лабораториях и иметь разные размеры. [c.276]

Если прокариоты выращивать на средах, где источник углерода — одно-, двух- или трехуглеродные соединения, то необходимые сахара (в первую очередь С ) они должны синтезировать из имеющихся в среде источников углерода. У подавляющего большинства автотрофов на среде с СО2 в качестве единственного источника углерода сахара синтезируются в реакциях восстановительного пентозофосфатного цикла. У гетеротрофов на среде с Сз- и Сз-соединениями для синтеза необходимых сахаров используются в значительной степени реакции, функционирующие в ка-таболическом потоке, например в гликолитическом пути. Однако поскольку некоторые ферментативные реакции этого пути необратимы, в клетках гетеротрофных прокариот, способных использовать двух- и трехуглеродные соединения, сформировались специальные ферментативные реакции, позволяющие обходить необратимые реакции катаболического пути. [c.87]

Рис. 13-6. Три стадии катаболических превращений основных питательных веществ клетки. На стадии I сотни белков и многие виды полисахаридов и липидов расщепляются на составляющие их строительные блоки. На ртадии П эти строительные блоки превращаются в один общий продукт-ацетильную группу ацетил-СоА. На стадии III различные катаболические пути сливаются в один общий путь-цикл лимонной кислоты в результате всех этих превращений образуются только три конечных продукта. Расщепление нуклеиновых кислот происходит также поэтапно, но здесь этот процесс не показан, поскольку его вклад в удовлетворение энергетических нужд клетки сравнительно невелик.

Некоторые цианобактерии способны к хемогетеротрофному росту. Набор органических веществ, поддерживающих хемогетеротрофный рост, ограничен несколькими сахарами. Это связывают с функционированием у цианобактерий в качестве основного катаболического пути окислительного пентозофосфатного цикла, исходным субстратом которого служит глюкоза. Поэтому только последняя или сахара, ферментативно легко превращаемые в глюкозу, могут метаболизироваться по этому пути. [c.315]

Биохимическое изучение широкого круга дышащих хемоорганотрофных эубактерий показало, что функционирующие у них системы получения энергии в принципе аналогичны описанной выше, различаясь определенными деталями наличием одного или больше катаболических путей, составом переносчиков дыхательной цепи, природой используемых конечных акцепторов электронов и т.д. Складывается впечатление, что природа, создавая наиболее совершенную систему извлечения энергии из органических субстратов, на уровне прокариот опробовала сочетание разных механизмов, прежде чем остановиться на чем-то определенном. [c.394]

При дезаминировании некоторых аминокислот (аланина, аспарагиновой, глутаминовой кислот) образуются а-кетокислоты (пировиноградная, а-кетоглутаровая, щавелевоуксусная), принадлежащие к числу промежуточных продуктов клеточного катаболизма. Больщинство же возникающих при этом органических кислот подвергается сначала предварительным превращениям, приводящим к появлению соединений, способных прямо включаться в основные катаболические пути клетки. Например, распад -лейцина в конечном итоге приводит к образованию ацетил-КоА — исходного субстрата ЦТК. Такова энергетическая сторона метаболизма бактерий-аммонификаторов. [c.402]

Промежуточный метаболизм складывается из двух фаз-катаболизма и анаболизма. Катаболизм-это фаза, в которой происходит расщепление сложных органических молекул до более простых конечных продуктов. Углеводы, жиры и белки, поступившие извне с пищей или присутствующие в самой клетке в качестве запасных веществ, распадаются в серии последовательных реакций до таких соединений, как молочная кислота, СО 2 и аммиак. Катаболические процессы сопровождаются высвобождением свободной энергии, заключенной в сложной структуре больших органических молекул. На определенных этапах соответствующих катаболических путей значительная часть свободной энергии запасается благодаря сопряженным ферментативным реакциям в форме высокоэнергетического соединения - аденозинтрифосфата (АТР). Часть ее запасается также в богатых энергией водородных атомах кофермента никотинамид адениндинуклеотидфосфата, находящегося в [c.379]

Большинство денитрификаторов — хемоорганотрофы. Использование в качестве конечного акцептора электронов нитратов позволяет им окислять органические субстраты полностью (до СО2 и Н2О) по обычным катаболическим путям. Переходящий на переносчики водород поступает в дыхательную цепь. [c.406]

Катаболизирование архебактериями сахаров происходит по путям, свойственным эубактериям гликолиз, окислительный пентозофосфатный путь, ЦТК и путь Энтнера—Дудорова. Эти катаболические пути найдены не у всех представителей группы. У многих архебактерий, например, отсутствует гликолиз. Таким образом, анаболические и катаболические пути превращения углеродных соединений у архебактерий сходны с эубактериальными путями. [c.415]

ПО схеме 74. Как промежуточные вещества этого катаболического пути образуются непременные ингредиенты животных и растительных тканей Ы-фор-милкинуренин 3.71, кинуренин 3.72 и 3-гидроксиантраниловая кислота 3.73, с которой мы еще столкнемся при рассмотрении биосинтеза некоторых антибиотиков и алкалоидов. [c.306]

Энергию, потребляемую при синтезе клетки, рассчитывали из экспериментальных данных. Найдено, что некоторым микроорганизмам требуется примерно 30 кДж энергии АТФ для синтеза клеток из соответствующих биосинтетических промежуточных соединений (в расчете на один эквивалент электронов, участвующих в реакции). В качестве типичного промежуточного продукта при составлении баланса энергии АТФ была выбрана нировиноградная кислота, так как она появляется и в биосинтетическом, и в катаболическом пути некоторых микроорганизмов [22]. Требуемая для синтеза энергия АТФ состоит из суммы энергии АТФ, необходимой для превращения источника углерода в пировиноградную кислоту, и энергии, требуемой для превращения пировиноградной кислоты в материал клетки [c.303]

Рис. 13-5. Энергетические взаимосвязи между катаболическим и анаболическим путями. Катаболические пути поставляют химическую энергию в форме АТР и NADPH. Эта энергия используется на анаболических путях для биосинтеза макромолекул из небольших молекул-предшественников.

Катаболический путь и соответствующий ему, но противоположный по направлению анаболический путь между данным предшественником и данным продуктом обычно не совпадают. Могут различаться и промежуточные продукты, и отдельные стадии этих путей. Например, протекающее в печени расщепление глюкозы до пирувата представляет собой процесс, состояпщй из 11 последовательных стадий, катализируемых специфичными ферментами. Казалось бы, синтез глюкозы из пирувата должен быть простым обращением всех этих [c.383]

Сравнение катаболических и анаболических путей. Ниже на схеме изображено взаимопревращение глюкозы и фрукто-30-1,6-дифосфата. В обмене углеводов эта последовательность реакций играет ключевую роль. Расщепление глюкозы представляет собой катаболический путь, а ее биосинтез из фруктозо-1,6-дифосфата-анаболический. Одни и те же гексозомо-нофосфаты служат промежуточными продуктами того и другого пути. Однако, хотя пути эти очень схожи, между ними есть явные различия. Выявите их. [c.401]

Важная роль пирувата в катаболизме углеводов определяется тем, что это соединение лежит в точке пересечения различных катаболических путей. При аэробных условиях в животных тканях продуктом гликолиза является пируват, а NADH, образовавшийся в ходе окисления глицеральдегид-З-фосфата, реокис-ляется (т. е. снова превращается в NAD ) за счет молекулярного кислорода (гл. 17). Иначе обстоит дело в анаэробных усло- [c.454]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология