Регулирование ферментативной активност

До СИХ пор предполагалось, что при больших концентрациях субстрата ско-рость ферментативной реакции не зависит от этой концентрации. Однако су-ш ествуют ферментативные реакции, имеюш ие характерную зависимость стационарной скорости от концентрации субстрата в виде кривой с максимумом. Подобного рода зависимость объясняется так называемым субстратным торможением (ингибирование), которое является следствием образования (наряду с активным) неактивного комплекса субстрата с ферментом. Соотношение вероятностей образования активного и неактивного комплексов меняется с изменением концентрации субстрата. При больших концентрациях субстрата преобладает вероятность образования неактивных комплексов ЕЗ , которые включают одновременно две молекулы субстрата. Как будет показано дальше, именно субстратное угнетение ферментов — наиболее типичная причина нелинейности биохимических систем. Наличие такого типа нелинейности обусловливает важные, с точки зрения механизмов регулирования, свойства ферментативных систем множественность стационарных состояний, колебательный характер изменения переменных. [c.65]

Наиболее простой случай аллостерической регуляции — регуляция первого фермента неразветвленного биосинтетического пути его конечным продуктом. Если конечный продукт накапливается в избытке, он подавляет активность первого фермента в процессе, называемом ретроингибированием, или ингибированием по принципу обратной связи. Примером такого типа регулирования является ингибирование биосинтеза Ь-изолейцина. Превращение Ь-треонина в Ь-изо-лейцин включает пять ферментативных реакций (рис. 35). Первый [c.112]

Ферменты часто проявляют ингибирующее или активирующее влияние в присутствии физиологических концентраций метаболитов, которые являются предшественниками или продуктами метаболического пути, включающего данный фермент. Регулирование ферментативной активности по такому механизму обеспечивает поддержание концентраций метаболитов на физиологическом уровне. Такой контроль ферментативной активности может осуществляться изменениями конформации фермента, вызываемыми активаторами, ингибиторами или субстратами, и часто включает взаимодействия между субъединицами фермента. Особенно важными аспектами этой проблемы являются 1) кооперативная природа таких взаимодействий и 2) контроль ферментативной активности посредством связывания молекулы с центром, отличающимся от активного центра. Изменения ферментативной активности, которые попадают в эту категорию, часто называют аллостерическими эффектами, однако использование этого термина, к сожалению, не ограничивается этим единственным смыслом. [c.250]

Регулирование ферментативной активности по принципу обратной связи возможно и в том случае, когда продукт реакции значительно отличается от субстрата первой ферментативной реакции в цепи биохимических превращений. При этом продукт реакции взаимодействует с особым регуляторным аллостерическим центром, пространственно удаленным от активного центра фермента. Примером такого регулирования может служить полиферментная система, катализирующая превращение -треонина в -изолейцин [c.435]

Для ферментативного катализа характерны высокая субстратная специфичность (в ряде случаев стереоспецифичность), селективность по отношению к определенным связям субстрата и способность к тонкому регулированию активности под действием эффекторов (активаторов и ингибиторов). [c.185]

Широкое применение в медицине находят пленочные формы лекарственных препаратов на полимерной основе. Разработке новых лекарственных форм посвящена часть медицинской науки - фармация, интенсивно развивающаяся в последние годы благодаря использованию технологии переработки в пленки и листы композиций высокомолекулярных соединений и лекарственных веществ, микро- и макрокапсулирования лекарств, конструирования разнообразных пленочных устройств для введения лекарств в организм человека или животного. Природные высокомолекулярные соединения и синтетические полимеры используют в новых фармацевтических средствах для капсулирования лекарственных веществ в целях защиты от атмосферных воздействий при хранении и регулирования скорости введения в организм при применении. Приемы капсулирования веществ, используемые в фармакологии, разнообразны и, в частности, включают те, которые рассмотрены нами в гл. 1 и 2. Необходимость защиты лекарственных веществ от окружающей среды кроме общих причин обусловлена спецификой их использования. В организме человека при перо-ральном применении лекарственное вещество проходит зоны с различными кислотностью, ферментативной активностью и концентрацией солей, что может привести к преждевременному разложению или значительному снижению фармакологического эффекта от лекарственного препарата. Стремление разработчиков новых лекарственных форм уменьшить скорость растворения лекарственного вещества обусловлено необходимостью создания постоянной оптимальной концентрации вещества в крови или других жидких средах организма и увеличения интервалов времени между приемами препаратов до суток или величины, кратной суткам. Многократный прием лекарственных веществ в течение суток без регулятора скорости растворения неудобен больным и может привести к возникновению чрезмерных концентраций лекарственного вещества, что связано с риском появления побочных явлений. [c.161]

Детальное обсуждение роли конформационных изменений в механизмах регулирования ферментативной активности выходит за рамки данной монографии, и здесь будут рассмотрены только некоторые аспекты этой проблемы. [c.249]

Возможные способы регулирования ферментативной активности. В понятие совершенства функционирования катализаторов входит и совершенство изменения скоростей биохимических процессов. Поскольку их скорости определяются в основном наличием и активностью соответствующих ферментов, регулирование биохимических процессов может идти двумя путями регулированием синтеза ферментов, т. е. регулированием преобразования генетической информации, записанной в полинуклеотидных цепях, в последовательность аминокислот в полипептидных цепях белков —ферментов и регулированием активности уже синтезированных ферментов. Оба эти пути —предмет многочисленных исследований и им посвящены фундаментальные работы и обзоры [На, 25, 33, 42, 56, 89, 90, 176, 211, 245, 257, 258, 302, 310]. [c.76]

Что понимают под адсорбционным механизмом регулирования ферментативной активности [c.100]

Следует ожидать, что в естественных действующих системах процессы регулирования чрезвычайно сложны и включают серии химических реакций. Это дополнительно затрудняет проведение прямых опытов. В принципе, однако, если происходит фазовый переход, его характерные черты должны проявляться достаточно четко даже на фоне сопутствующих процессов. Особенно интересна ситуация, при которой волокно или часть волокна обладает ферментативной активностью. В этом случае волокно, в одном или другом фазовом состоянии, может влиять на концентрацию реагентов в окружающей фазе, которые, в свою очередь, могут благоприятствовать либо кристаллизации, либо плавлению. Соответственно, должны происходить легко регистрируемые изменения размеров или, если приложено растягивающее усилие, напряжения. [c.207]

Механизм аллостерического регулирования процесса функционирования ферментов обеспечивается узнаванием и связыванием метаболита-регулятора в аллостерическом центре. В результате происходит изменение конформационного состояния и каталитических свойств активного центра белковой молекулы. Конечный этап заключается в воздействии по принципу обратной связи на источник возникновения регулирующего сигнала изменение скорости образования продуктов ферментативной реакции, поступающих в цепь последовательных метаболических реакций, приводит к изменению функционирования фермента, продуцирующего метаболит-регулятор. [c.81]

Впоследствии было показано, что потеря гидролитической активности ферментов в созревающем зерне и в других растительных объектах происходит в результате адсорбции ферментов на клеточных структурах. Это чрезвычайно распространенное в живой природе явление в ряде случаев определяет собой регулирование ферментативного действия в живой клетке. [c.667]

Как только концентрация щавелевоуксусной кислоты достигает определенного значения, ее синтез прекращается вследствие ингибирования сукцинатдегидрогеназы конечным продуктом — щавелевоуксусной кислотой, которая по структуре близка к янтарной кислоте и занимает активный центр фермента сукцинатдегидрогеназы, предназначенный для янтарной кислоты. По мере расходования щавелевоуксусной кислоты ее концентрация уменьшается, что приводит к включению цепи ферментативных реакций. Данный тип регулирования основан на конкурентном ингибировании и осуществляется по типу отрицательной обратной связи. [c.435]

Свойственный данному растительному организму характер обмена веществ определяется его генетической природой, от которой зависят специфический для него набор ферментов и соотношение скоростей ферментативных процессов. Таким образом, способность растений к саморегуляции. процессов при изменении условий существования осуществляется двумя путями — регулированием синтеза ферментов и регулированием их активности. [c.477]

Одна из самых сложных проблем молекулярной биологии — проблема регулирования количества синтезируемого фермента.Известно, что химические реакции в организме тонко сбалансированы и существует много механизмов автоматического регулирования, с помощью которых поддерживается кинетика различных метаболических процессов в соответствии с потребностями клетки в данный момент времени. Существуют механизмы автоматического регулирования на уровне самих ферментативных процессов. В них участвуют ферментативные активаторы и ингибиторы, а, кроме того, немаловажную роль играют явления нро-ницаемости и активного транспорта сквозь мембраны. Этот вид регулирования рассмотрен выше. Здесь же мы имеем в виду разобрать другую сторону вопроса. Речь пойдет о синтезе клеткой ферментов. [c.479]

Советские энзимологи приняли активное участие в этой работе по созданию новой пищевой промышленности. Углубленные знания ферментативных процессов позволили им расшифровать производственную роль каждого из ферментов, действующих в перерабатываемом сырье. Таким путем они дали в руки технологам практические методы для усиления полезных и ослабления вредных процессов, для контроля производства и для сознательного его регулирования. На этой основе был реконструирован ряд отраслей пищевой промышленности. Мы приведем лишь несколько примеров. [c.669]

Известны различные низкомолекулярные соединения, которые могут снижать скорость ферментативных реакций. Такие соединения называются ингабиторами ферментов. Важно понимать, что ингибирование — это один из нормальных способов регулирования активности ферментов. Многие лекарственные препараты и яды также действуют как ингибиторы ферментов. Ингибирование бывает конкурентным и неконкурентным. Неконкурентное ингибирование может быть обратимым и необратимым. [c.162]

Следует отметить, что до сих пор внимание обращалось почти исключительно на нерастворимые или набухающие окислительновосстановительные полимеры. Между тем крайне интересным может оказаться использование водорастворимых полимеров, в которых группы, отвечающие за проявление окислительно-восстановитель-ных свойств, находятся в определенных положениях, например соединений, несущих функции ферментов или физиологически активных веществ. С пониманием все более тонких структурных особенностей полимерных молекул, с развитием синтетических методов регулирования их состава и строения появятся и возможности получения сложных, более селективно работающих синтетических высокомолекулярных веществ, способных выполнять ферментативные функции. Естественно, что такого рода редокс-полимеры найдут применение в биологии, биохимии и медицине. [c.10]

Регулирование конечным продуктом активности аллостерического фермента определенного биосинтетического пути обеспечивает мгновенную реакцию, приводящую к изменению выхода этого продукта. Если последний оказывается ненужным, отпадает надобность и в ферментах, участвующих в его синтезе. Проявлением максимальной экономичности клеточного метаболизма служат выработанные клеткой механизмы, регулирующие ее ферментативный состав. Очевидна целе- сообразность синтеза только тех ферментов, которые необходимы в данных физиологических условиях. Показано, что у прокариот в одних условиях фермент может содержаться в количестве не более 1—2 молекул, в других — составлять несколько процентов от клеточной массы. [c.116]

Установлен механизм регулирования ферментативной активности путем действия ингибитора (или активатора) на специфичный центр белковой молекулы с опосредованной передачей воздействия на активный центр фермента через белок. Обнадужены эффекты кооперативного взаимод. неск.. молжул субстрата на белковой матрице. Найден способ жесткого выведения фермента из процесса посредством индуцированной субстратом необратимой инактивации. [c.81]

Мы рассматриваем связь полиплоидии с четвертичной структурой ферментов. В отличие от всех предьшуших работ мы попытаемся установить, как меняется суммарная для всех изоферментов каталитическая активность в зависимости от соотношения аллелей в клетке. Будет обсуждаться также возможность более тонкого регулирования ферментативной активности в полиплоидной клетке в отличие от диплоидной. [c.94]

Металло-белковые наносистемы применяются в медицине для регулирования ферментативной активности и создания новых лекарств селективного действия [17] коллоидные соединения кальция и магния с растительными белками применяются для регулирования кислотности желудочного сока, наносистему Рез04 с белком сывороточным альбумином вводят внутривенно для контрастного вещества при рентгенологических исследованиях, коллоидное золото и его биопрепараты представляют собой древнейшее медицинское средство, например, противоартритного действия. [c.466]

Исследования последних лет выявили существование некоторых аллостерических ферментов в виде нескольких молекулярных форм (изоферментов). Изоферменты катализируют одну и ту же реакцию,, т. е. являются изофункциональными, но обладают разными регуляторными свойствами. Это связано с тем, что изоферменты имеют одинаковые каталитические, но разные регуляторные центры. Каждый изофермент кодируется отдельным геном. Часто гены, детерминирующие изоферменты, локализованы в разных местах (локусах) бактериальной хромосомы. Существование изоферментов позволяет конечным продуктам независимо друг от друга ингибировать активность определенного изофермента, так как каждый изофермент индивидуально, контролируется своим конечным продуктом. Регулирование ферментативной активности при помощи изоферментов — наиболее соверщен-ный регуляторный механизм в разветвленных биосинтетических путях. Считается, что появление изоферментов — эволюционно более позднее-приспособление механизма ретроингибирования применительно к сложно регулируемым биосинтетическим путям. [c.113]

В результате конкурирующих процессов возникает сложная многоступенчатая система регулирования ферментативных реакций, в которой принимают активное участие конечные и промежуточные продукты. Регулирующим сигналом , подвергаемым усилению , служит появление соответствующих веществ. Примеры такого ступенчатого (каскадного) ущ5авления показаны на рис. 3.17. [c.107]

Большое значение имеет также коллоидное состояние фильтруемой суспензии. Улучшению процесса фильтрации способствует регулирование pH, добавление флокулянтов или введение 0,1% хлорида кальция, который в присутствии ионов РО4 образует гель фосфата кальция, улучшающий фильтруемость. Однако при решении вопроса о любого рода добавках в фильтруемую суспензию основным моментом является сохраняемость активности фермента, так как известны случаи, когда добавки 4—5% фильтроперлита вызывали потерю ферментативной активности на 52— 58%. [c.128]

При изучении влияния БХШ 310 на процессы ПОЛ в митохондриях озимой пшеницы полученные данные свидетельствуют, что добавление экзогенного БХШ 310 к митохондриям вызывает значительную индукцию перекисного окисления в условиях искусственно вызванного окислительного стресса (активации ферментативного и неферментативного ПОЛ). В то же время необходимо отметить, что стрессовый белок БХШ 310 не оказывал индуцирующего влияния на ПОЛ в неактивных митохондриях и в модельном эксперименте с индукцией ПОЛ в эмульсии лино левой кислоты, что позволяет предположить, что этот белок оказывает влияние на ПОЛ путем регулирования энергетической активности митохондрий. Полученные в ходе экспериментов результаты позволяют предположить, что БХШ 310 обладает апоптической активностью, и что одна из функций БХШ 310 состоит, возможно, в разборке определенной части митохондрий, наиболее пострадавших от действия [c.87]

Регулирование к о л л о и д н о - х и м, и ч е с к и х, ч-. е. м и к р о г е т е р о -генных, процессов, в частности, таких, как солюбилизация (включение масло-растноримых компонентов в углеводородные ядра мицелл — своеобразных фазовых агрегатов поверхностно-активных молекул) так, холевые кислоты и их соли обусловливают транспорт и усвоение жиров в организме. Адсорбция — концентрирование вследствие поверхностной активности биологически активных веществ нл границах раздела клеток и внутриклеточных поверхностях обусловливает возможность интенсивного течения процессов ферментативного катализа, обмена веществ, или, например, фармакологическое действие многих лекарств. [c.7]

Огромные успехи исследований механизмов кодирования наследственной информации и биосинтеза белка, ферментативного катализа и регулирования активности ферментов, действия антибиотиков и гормонов, всей той области изучения живого, которую принято называть молекулярной биологией, приучили всех к мысли о том, что в структурах молекул жизни положение буквально каждого атома строго обусловлено и подчинено выполнению предназначенных для этих молекул биологических функций. Именно в атом смысле принято обычно говорить о специфичности биополимеров, прочно ассоциировавшейся в сознании исследователей с однозначным соответствием между структурой и выполняемой функцией. При таком комплексе стр>т<турного детерминизма трудно было освоиться с представлением о специфичности полисахаридов, для многих из которых характерна статистичность структур, микрогетерогенность и, нередко, хаотичность распределения различных моносахаридных остатков по цепи. И, тем не менее, накапливающийся материал по сложному и высоко специализированному функционированию углевод ных полимеров в живых системах убеждает в том, что и в этой области возможен и необходим перевод функций- нальных свойств биополимеров на язык молекулярных структур, т. е. применим основной принцип молекулярной) [c.162]

Ферменты - биологаческие катализаторы белковой природы, ускоряющие химические реакции, необходимые для жизнедеятельности организмов. Для ферментативного катализа характерны высокая субстратная специфичность (в ряде случаев стереоспецифичность), селективность по отношению к определенным связям субстрата и способность к тонкому регулированию активности под действием эффекторов (активаторов и ингибиторов). [c.549]

Все гетеротрофные организмы (низшие и высшие) с помощью определенных ферментативных реакций активно включают углекислоту в метаболизм, при этом у прокариот пути использования СО2 намного многообразнее, чем у эукариот. Углекислота у прокариот активно используется по путям как конструктивного, так и энергетического метаболизма. В конструктивном метаболизме она выполняет две основные функции присоединение углекислоты в качестве С,-группы к молекуле клеточного метаболита приводит к удлинению ее углеродного скелета кроме того, при этом происходит регулирование общего уровня окисленно-сти-восстановленности клеточных метаболитов, поскольку включение СОз-фуппы в молекулу приводит к заметному повышению степени ее окисленности. В этом случае СО2 входит в состав веществ клетки. [c.291]

Гормоны воздействуют на скорости ферментативных процессов, на поступление в кровь самих ферментов. Стероидный гормон—кортикотрипин повышает активность фермента фосфорила-зы продукты, получающиеся из гормона щитовидной железы, влияют на ход окислительного фосфорилирования и т. д. Гормоны могут стимулировать или тормозить работу нервной системы. Им принадлежит важная роль в процессах деления клеток. Гормоны влияют на синтез ферментов (икоферментов), а это, как мы уже отмечали, представляет собой одно из наиболее надежных средств быстрого регулирования химических реакций в клетках. [c.149]

Проницаемость в живых клетках представляет собой активный процесс и имеет мало общего с молекулярной диффузией или осмотическим потоком. Наоборот, активный транспорт осуществляется чаще всего против градиента концентрации, т. е. в направлении от мепьшей концентрации к большей. Ясно, что это — сложное явление, в котором обязательно должна потребляться энергия, так как движение веществ в направлении, обратном диффузии, связано с уменьшением энтропии. Активный перенос веществ как внутрь клетки из внешней среды, так и внутрь различных структурных элементов из заполяющей клетку гиалоплазмы осуществляется особыми нерастворимыми белками и белковыми комплексами, образующими наружную клеточную мембрану и различные структурные образования внутри клеток. Активный транспорт через мембраны и внутрь клеточных органелл связан с протеканием химических реакций, конечно, ферментативных. Поэтому проблема проницаемости и соответствующая функция белков тесно связана с их ферментативной функцией. С другой стороны, с помощью активного транспорта осуществляется один из механизмов автоматического регулирования. Как мы увидим дальше, регулирование проницаемости митохондрий осуществляется путем их сокращения пли расслабления. Причиной этого движения яляется сократительная реакция в особом белке, т. е. это явление вполне аналогично сокращению мышцы. [c.139]

Мы рассматривали до сих пор явленпя проппцаемостп оболочки клеток. Однако активный перенос имеет не меньшее значение для процессов, протекающих внутри клетки. В последнее время высказывается мнение о том, что транспорт веществ между структурными элементами клетки представляет собой один пз механизмов автоматического регулирования внутриклеточных процессов обмена веществ. Именно через активный транспорт происходит взаимодействие структурных элементов клетки между собой. В этом смысле более всего изучены митохондрии. В митохондриях сосредоточена ферментативная система, генерирующая АТФ за счет энергии дыхания и представляющая собою цепь ферментов дыхания и цепь ферментов сопряженного дыхательного фосфорилирования. Тело митохондрий построено нз мембран, заполненных внутри жидкой фазой. Само пх вещество, состоящее из линонротеидов является разделительной мембраной, через которую осуществляется активный перенос субстратов дыхания, АТФ и других веществ. Продуктом окислительного фосфорилирования, вырабатываемым внутри митохондрий для покрытия энергетических затрат клетки является АТФ. [c.183]

Особую роль в регулировании активности ферментов играют коферменты. Так, некоторые дегидрогеназы обладают различным сродством к окисленным и восстановленным формам коферментов. Кроме того, одни и те же коферменты могут как активировать ферменты внутри одной цепи, так и функционировать между различными цепями реакций. Так, взаимосвязь между циклами Кребса, окисления жирных кислот и других происходит не только через промежуточные метаболиты, но и за счет общих коферментов — НАД, НАДФ, КоА-8Н, ФАД и др. Перечисленные кофакторы находятся в клетке в значительно меньщем количестве, чем это необходимо для ферментативных реакций, в которых они участвуют. Эти коферменты связывают различные циклы между собой и приводят к взаимодействию, основанному иа конкуренции за коферменты. [c.434]

В случае отсутствия в организме достаточного количества коферментов и кофакторов активность ферментов снижается. Известно, что синтез коферментов осуществляется в организме человека и животных на основе поступающих в него витаминов. И в том случае, если в пище отсутствует этот существенный компонент, кофермент не образуется и апофермент остается каталитически неактивным, что в свою очередь приводит к паталогическим изменениям (авитаминозам и гиповитамино-зам). При добавлении в пищу соответствующих витаминов происходит превращение их в коферменты и восстановление нарущенных ферментативных процессов. По-видимому, лечебное действие витаминов основано на регулировании активности соответствующих ферментов в животном организме. [c.434]

При такой кислотности и температуре около 15 °С декстрансахараза, содержащаяся в культуральной жидкости, сохраняет активность не менее месяца. В СССР разработана технология получения частично очииленной декстраисахаразы. Ферментационная среда должна содержать сахарозу и декстран- затравку . Процесс синтеза продолжается около 8 ч. Ферментативный способ удобнее микробиологического, так как он поддается более надежному контролю и регулированию, позволяет одним только варьированием исходных концентраций сахарозы и фермента, а также температуры процесса сразу получать декстран необходимой молекулярной массы. Это значительно упрощает и удешевляет последующие технологические операции. Широкое применение в промышленности молсет найти использование иммобилизованных декстрансахаразЛ [c.411]

Фосфолипазы — обширный класс липолитических ферментов, имеющих первостепенное значение для регулирования разнообразных процессов жизнедеятельности всех живых организмов. Это связано с многообразием их функций. Во-первых, они участвуют в обновлении мембранных фосфолипидов, что определяет стабильность и биохимическую активность мембран и в 1со-нечном итоге функциональное состояние целой клетки. Во-вторых, продукты фосфолипазной реакции (жирные кислоты, лизо-фосфатидилхолин, холин, диглицерид, фосфорилхолин и др.) являются мощными эффекторами мембранных процессов. В-третьих, фосфолипазам принадлежит ключевая роль в биосинтезе простагландинов, лейкотриенов и других продуктов превращения арахидоновой кислоты. Так, реакцию гидролиза фосфолипидов, приводящую к образованию свободной арахидоновой кислоты, катализирует фосфолипаза А , Эта реакция является лимитирующей стадией в каскаде ферментативных реакций биосинтеза физиологически активных эйкозаноидов. [c.157]

Наличие обширной субстратсвязывающей области в активном центре пероксидазы создает условия для связывания сразу нескольким молекулам субстратов одинаковых или разных по строению, при возможности только одному из них участвовать в каталитическом процессе. Тогда как действие другого субстрата проявляется в регулировании (активировании или ингибировании) ферментативной реакции. При этом реализуется принцип один окисляется, а другой регулирует каталитический процесс. Причем разные по природе субстраты связываются в различных участках активного центра фермента или в области расположения регуляторного участка. [c.140]

Подавляющее большинство процессов в клетке - ферментативные. Жизнь протекает при "низких" температурах, и без участия катализаторов химические превращения просто не могут происходить со скоростями, необходимыми Для осуществления сложных реакций, с разрывом прочных ковалентных связей. Регуляция мощного каталитического потенциала клетки достигается двумя принципиально разными путями изменением количества ферментов и активности последних. На активность фермента влияет количество доступного субстрата, 1 13ико-химические параметры среды и взаимодействие с особыми метаболитами, называемыми модуляторами. Ферменты, активность которых зависит от модуляторов, называют регуляторными. Они имеют для связывания субстрата центр, где протекает акт катализа, и еще один участок, называемый аллостерическим, для присоединения регулятора. Аллостерический путь регулирования обеспечивает "тонкую" настройку метаболизма в соответствии с изменяющимися условиями среды, и она осуществляется почти "мгновенно". [c.14]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология