Генетический контроль биосинтеза

Генетический контроль биосинтеза флавоноидов [c.149]

Это группа исключительно ценных для потребителя форм, при получении которых не используются чужеродные гены. Добавляя в генетический материал растения дополнительные копии определенных генов, выделенных из собственной ДНК растения, можно добиться существенного ослабления активности этих генов. В свою очередь это может привести к изменению качественных характеристик того продукта, в генетическом контроле биосинтеза которого задействованы данные гены. [c.51]

Рассмотрим генетический контроль биосинтеза ароматических [c.479]

Настоящее сообщение ограничено структурными и биосинтетическими аспектами принципы химического синтеза, используемые в этой области, рассмотрены в другом месте настоящего издания. Значительное число первичных структур малых пептидов, охарактеризованных к настоящему времени, систематизировано в [1]. Быстрое накопление данных о последовательности дает ключ к разгадке эволюционных и функциональных взаимосвязей между пептидами. Во многих случаях пептиды, которые выполняют одни и те же задачи в сходных организмах, обнаруживают тонкие различия в своей первичной структуре. Видовая специфичность пептидов обеспечивается благодаря строгому генетическому -контролю при биосинтезе белков, из которых они образуются. [c.286]

Дальнейшее выяснение природы отдельных путей биосинтеза и возможностей их регулирования, несомненно, потребует более глубокого изучения участвующих в этом ферментов и их генетического контроля. Эта важная область исследований сейчас привлекает все большее внимание как в промышленных, так и в академических лабораториях. [c.392]

Регуляция синтеза ферментов. В живых клетках на уровне генетического аппарата запрограммировано относительное постоянство количества белков, в том числе так называемых конституционных ферментов. Однако при изменении питания, длительном голодании, спортивных тренировках количество отдельных белков изменяется. Существует адаптивный контроль биосинтеза белка на уровне отдельных генов, вызывающий индукцию (усиление) или репрессию (уменьшение) скорости синтеза РНК. Индукторами или репрессорами могут быть субстраты ферментов либо продукты данной реакции. Индукция синтеза определенного фермента приводит к его накоплению при увеличении концентрации его субстрата либо при необходимости усиления скорости его обмена. Репрессия происходит в случаях, когда отсутствует субстрат и фермент уже не нужен или когда клетка экономит свои энергетические ресурсы. [c.271]

В учебнике рассмотрены основные принципы и новые методы выделения продуцентов антибиотиков, условия их биосинтеза и генетического контроля за процессом. Уделено внимание основам промышленного получения этих биологически активных соединений, применению их в медицине, сельском хозяйстве и пищевой промьппленности, экологическим аспектам, связанным с получением и использованием антибиотиков. [c.3]

Во-вторых, генетическая структура реципиентного штамма должна обеспечивать высокий уровень сверхсинтеза данной аминокислоты. Для этого реципиентный штамм должен иметь мутации, которые нарушают репрессию соответствующих генов, например повреждающие ген-регулятор или блокирующие синтез кофакторов репрессии. В некоторых случаях необходимым условием сверхсинтеза аминокислоты является присутствие в геноме бактерий мутаций, блокирующих катаболизм и превращение заданной аминокислоты. Наконец, уровень сверхсинтеза может определяться изменением общих регуляторных систем клетки, например системы строгого контроля биосинтеза аминокислот. [c.187]

Биосинтез антител осуществляют В-лимфоциты, взаимодействующие с Т-лимфоцитами. Антиген связывается с рецепторами на поверхности как В-, так и Т-лимфоцитов, после чего Т-лимфо-цит разрешает В-клеткам синтез иммуноглобулинов, т. е. антител. Поражает воображение способность лимфоцитов реагировать на огромное число антигенов и запоминать каждый из них так, что при повторном их попадании в организм эффективно образующиеся иммуноглобулины связывают именно этот антиген. Генетический контроль иммунного ответа изучает область генетики, названная иммуногенетикой. [c.433]

В первую очередь, выделяется группа генетически кодируемых (протеиногенных) аминокислот — их всего двадцать (табл. 4.1.1) — это те аминокислоты, которые включаются в состав белков в процессе биосинтеза в рибосомах под контролем информационной РНК. Постольку они различаются между собой только функцией R, по свойствам последней их и классифицируют далее это углеводородные аминокислоты (Gly, Ala, Val, Leu, (le), для которых характерны гидрофобность или липо-фильность ароматические аминокислоты (Phe, Туг, Тгр) с их тенденцией к реакциям электрофильного замещения аминокислоты с повышенной кислотной способностью (Asp, Glu) и повышенной основностью (Lys, His, Arg) [c.69]

У микроорганизма контроль за биосинтезом антибиотика осуществляется на генетическом уровне, он заложен либо в хромосоме, либо в плазмиде. [c.209]

В настоящем обзоре представлен материал, освещающий пути биосинтеза лизина и особенности его контроля в клетках промышленных микроорганизмов, селекционно-генетические аспекты получения продуктивных штаммов, влияние состава питательной среды и различных физико-химических факторов культивирования па биосинтез лизина в условиях прямой ферментации. [c.152]

Среда обитания любых организмов подвержена постоянным изменениям. Поэтому можно полагать, что в результате естественного отбора значительные преимущества получили организмы, которые оказались способны регулировать свою генетическую активность для того, чтобы приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды. Регуляция генетической экспрессии придает организмам необходимую гибкость в выборе способов утилизации доступных в данной ситуации ресурсов, что позволяет поддерживать максимальную скорость репродукции и обеспечивать устойчивость по отнощению к действию неблагоприятных факторов окружения. Так, бактерии, растущие на богатой среде, содержащей удобный источник углерода, например глюкозу, а также все 20 аминокислот, могут размножаться быстрее, если они не расходуют своих ресурсов на синтез многочисленных ферментов, необходимых для утилизации менее удобных источников углерода или для биосинтеза самих аминокислот. Использовать эти метаболические функции клетке необходимо только тогда, когда вышеназванные компоненты отсутствуют в окружающей среде. Наиболее простой и эффективный контроль генетической активности у прокариот осуществляется на уровне транскрипции. Многочисленные примеры использования регуляции этого типа были обнаружены и изучены для Е.соИ и других бактерий. [c.167]

Наследуемость состава антоцианов в цветках послужила основой классических генетических экспериментов Менделя, а строгий генетический контроль биосинтеза флавоноидов был изучен более подробно, чем у какого-либо другого класса веш,еств растительного происхождения. Описаны многие различия отдельных генов, которые приводят к значительным качественным и количественным вариациям состава флавоноидов. Многие биохимические эффекты, например, общий биосинтез флавоноидов (т. е. наличие окрашенных или альбиносных фенотипов), накопление флавоноидов определенных классов или индивидуальных соединений, структурные модификации, такие, как гидроксилирование, метилирование или гликозилирование, и распределение флавоноидов в различных органах растений, корре- [c.149]

После открытия у бактерий Ф. Жакобом и Ж. Моно оперонов возник вопрос универсальна ли подобная организация генетического материала Генетический анализ у эукариот (в частности, у их простейших представителей — дрожжей и нейроспоры) показал, что гены, контролирующие различные этапы одного и того же пути метаболизма, как правило, случайно разбросаны по всему геному и обычно не образуют скоплений, напоминающих опероны бактерий (рис. 19.2). Было найдено несколько исключений, привлекших пристальное внимание. Например, компактный участок генетического материала у грибов контролирует три реакции в биосинтезе гистидина. Сходная ситуация (также у грибов) обнаружена при изучении генетического контроля биосинтеза ароматических аминокислот — триптофана, тирозина, фенилаланина, а также жирных кислот. Может быть, в этих и некоторых других случаях наблюдается некий атавизм — пример оперонов, не типичных для эукариот [c.479]

Сн-гены изучены у трех видов человека, кролика и мыши. Законо-ерности генетического контроля биосинтеза тяжелых ценен оказались одинаковыми у всех изученных видов. [c.50]

Особенности генетического контроля состоят в том, что биосинтез белка регулируется через контроль над биосинтезом мРНК, а именно процесс транскрипции находится под непосредственным контролем регуляторного гена ДНК, а контроль осуществляется опосредованно. [c.60]

Помимо структурных различий увеличивается количество доводов в пользу того, что эти две группы пептидов существенно различаются и по биосинтезу. Большинство пептидных гормонов образуется путем ферментативной фрагментации более крупных белковых молекул (прогормонов), биосинтез которых происходит на рибосомах при строгом генетическом контроле. Имеются веские доказательства, что биосинтез пептидных антибиотиков осуществляется внерибосомальными ферментативными процессами, которые менее специфичны и часто приводят к продуцированию одним и тем же организмом смеси родственных антибиотиков, отличающихся только одним аминокислотным участком. [c.286]

Биосинтез белков является объектом генетического контроля. В бактериях, во всяком случае, он проявляется на уровне синтеза информационной РНК посредством взаимодействия особого ( регуляторного ) белка со специфическим участком ДНК (см. часть 22 и разд. 24.2.3). В тканях животных на механизмы, контролирующие уровень ферментов, влияют также ингибиторы синтеза РНК [149]. Детали этих механизмов контроля не важны в контексте данного раздела. Важным моментом является факт, что существуют механизмы регуляции концентрации ферментов на определенном метаболитическом пути посредством конечного продукта этого пути. Так, в бактериальных системах хорошо изучены индуцируемые ферменты. Пока субстраты этих ферментов присутствуют в среде, биосинтеза ферментов не происходит. Часто синтез нескольких ферментов какого-либо одного метаболи-тического пути индуцируется присутствием субстрата первого фермента этого пути. Индукция субстратом, таким образом, представляет собой механизм повышения концентрации системы ферментов по мере появления рабочей необходимости . Соответствующий механизм, понижающий избыточную концентрацию фермента, если последний или система ферментов производит слишком большие количества определенного метаболита, получил название репрессии по принципу обратной связи. Классическим примером этого механизма является ингибирование биосинтеза гистидина в Salmonella typhimurium высокими концентрациями гистидина. Концентрации всех десяти ферментов биосинтетической цепи в ответ на изменение концентрации гистидина изменяются совершенно одинаково [150]. [c.535]

По-видимому, у некоторых видов для синтеза беталанновг абсолютно необходим свет. У других видов образование пигментов происходит и в темноте, но при освещении белым светом интенсивность синтеза возрастает. Весьма вероятно, что биосинтез беталаинов находится под прямым ядерным генетическим контролем. [c.253]

У животных меланины обычно содержатся в особых органеллах и специфических клетках, так что, скорее всего, регуляторный механизм контролирует процесс дифференциации и образования этих клеток и органелл, а не биосинтез меланинов непосредственно. Конечно, в основном синтез и отложение меланинов, обусловливающие внешнюю окраску или характер ее распределения у животного, находятся под генетическим контролем. Так, люди негроидной расы имеют черную кожу вне зависимости от окружающей среды. Однако факторы среды и сезонные изменения также могут быть чрезвычайно важными. Известно, например, несколько примеров стимуляции меланогенеза низкими температурами или такими факторами, как влажность и роение (у пчел). [c.275]

Характерной особенностью ферментов является специфичность их действия. Каждый фермент действует на строго определенный субстрат. Специфичность бывает абсолютная, когда фермент действует на один субстрат (уреаза), групповая— когда фермент действует на ряд соединений с определенными атомными группировками (липаза), а также стереохими-ческая — когда фермент действует на определенные стереоизомеры (р-глюкозооксидаза). Активность ферментов в клетке строго регулируется. Процесс биосинтеза ферментов находится под генетическим контролем. Активность ферментов регулируется концентрацией конечных и промежуточных продуктов превращения субстрата, а также условиями окружающей среды. [c.82]

Опыты по скрещиванию растений показали, что биосинтез кумарина у Melilotus находится под генетическим контролем [33]. Были получепы штаммы, которые содержат связанный кумарин, но не содержат свободного кумарина, тогда как другие штаммы не содержали ни свободного, ни связанного кумарина. Не содержащие кумарина штаммы имеют экономическое значение, поскольку нет опасности образования в них дикумарола (VII) при получении из них сена (см. разд. И, Б). [c.367]

Биосинтез групповых веществ крови осуществляется под генетическим контролем. Механизм этого процесса пока е выяснен, но можно предполагать, что все групповые вещества рови синтезируются из общего предшественника [77] (см. стр. 97). [c.96]

Одна из интереснейших и фундаментальных проблем, связанных с синтезом белка в живой клетке, заключается в выяснении того, что заставляет аминокислоты, входящие в состав белка, соединяться между собой в последовательности, строго определенной для белка каждого типа. С этим тесно связан вопрос о том, каким образом информация о последовательности аминокислот воспроизводится в каждом новом поколении клеток. В настоящее время известно, что существуют вещества, содержащиеся в хромосомах клеточных ядер, ответственные за генетический контроль в растениях и н ивотных. Химический анализ хромосом показал, что они состоят из гигантских молекул дезоксирибонуклеопротеидов, которые представляют собой дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), связанные с белком. Установлено, что генетическую информацию при биосинтезе ферментов и других белков несет не белковая компонента нуклеопротеида, а ДНК поэтому в настоящем разделе основное внимание будет уделено ДНК и прежде всего ее структуре. Заметим, что участки ДНК представляют собой химический эквивалент генов Менделя — единиц наследственности. [c.86]

Помимо получения гомосериновой мутации, описаны и другие генетические способы устранения контроля биосинтеза лизина у этой группы микроорганизмов. [c.160]

Интерес к биосинтезу и генетическому контролю над ДНК, РНК и белком объясняется тем, что эти соединения играют решающую роль в развитии всего живого, организации клеточной структуры и явлениях наследственности и воспроизведения. Еще Ф. Мишер много лет назад (1870 г.), изучая состав молоки рейнского лосося во время нереста, установил, что лосось синтезирует нуклеиновые кислоты из веществ, входящих в состав его тканей. Лосось, направляясь из моря вверх по течению на нерест, не принимает пищи. Длительное время рыба голодает и при этом расходует главным образом белки своих мышц, за исключением сердечной и плавниковых мышц. Между тем в период его движения одновременно и интенсивно идут два процесса — распад белка и синтез большого количества нуклеиновых кислот сперматозоиды, как известно, состоят почти из одних нуклеопротеидов. Для синтеза необходим ряд веществ, главным образом производные пурина и пиримидина, пентоза (рибоза и дезоксирибоза) и фосфорная кислота. [c.298]

Высокая степень иммунологической специфичности молекул групповых веществ обусловлена генетическим контролем их биосинтеза. Все имеющиеся данные свидетельствуют о том, что специфичность групповых веществ определяется последовательностью сахаров на нередуцирующих концах углеводных цепей. Таким образом, групповые вещества крови — великолепный объект не только для изучения взаимосвязи между структурой углевода и иммунологической специфичностью, но и для выяснения путей, по которым идет образование этих структур под влиянием генов. Иммунологические свойства групповых веществ и их зависимость от структуры изучаются с помощью специальных методов, таких, как торможение реакции гемагглютинации и преципитации простыми сахарами и торможение активности ферментов, участвующих в деградации групповых веществ. Эти методы позволили получить данные относительно природы сахаров, играющих главную роль в специфичности, за несколько лет до их прямого выделения, а также помогли найти подходы к задаче получения фрагментов с различной серологической специфичностью. С помощью непрямых методов было убедительно показано, что a-N-ацетил-в-галактозаминоильный и сс-в-галактозильный остатки определяют соответственно А- и В-специфичности, а а-ь-фукозиль-ные остатки — Н- и Ье -специфичности. Эти данные были подтверждены при установлении строения активных фрагментов, выделенных из продуктов частичного кислотного гидролиза групповых веществ. Выяснение строения многих активных и неактивных фрагментов позволило предположить строение участков углеводных цепей, ответственных за серологическую специфичность А-, В-, Н- и Ье -веществ. [c.212]

Все рассмотренные выше методы селекции продуцентов биологически активных веществ сегодня, в период интенсивного развития методов генной инженерии, называют традиционными методами. Эти методы в прошедшие 30 лет в огромной мере содействовали созданию микробиологической промышленности антибиотиков, аминокислот, ферментов, витаминов и других практически важных веществ. Исчерпали ли традиционные методы свои возможности Нам кажется, думать так преждевременно, как и надеяться на то, что генная инженерия в ближайшее время сможет быть применена для создания и улучшения обширного круга принадлежащих к разным таксономическим группам продуцентов, которыми располагает сейчас микробиологическая промышленность. Даже более реальная возможность использовать иа основе генноинженерных методов в качестве продуцентов микроорганизмы, для которых эти методы наиболее отработаны, например E sheri hia oli, едва ли удовлетворит промышленность числом продуктов микробного синтеза. В связи с этим очень важно для старых перспективных в промышленном отношении микроорганизмов, помимо совершенствования методов отбора нужного типа мутантов, развивать методы генетического обмена на основе слияния протопластов, трансдукции, трансформации хромосомной и плазмидной ДНК, которые расширяют возможности традиционных методов селекции. Вместе с тем у промышленных микроорганизмов все шире проводится поиск плазмид и предпринимаются попытки их использования в качестве векторов при переносе генетического материала, его клонировании и амплификации. Эти исследования важны для понимания генетического контроля сложных процессов синтеза, таких, иапример, как синтез антибиотиков, для выявления узких мест в биосинтезе многих других продуктов. Одновременно они приближают промышленные микроорганизмы к объектам генной инженерии. Методология генной инженерии постоянно совершенствуется и расширяет свои возможности. В таком успешном встречном развитии разных методов и их слиянии на все большем числе продуцентов можно представить себе ближайшее будущее селекции микроорганизмов, призванной обеспечить промышленность высокопродуктивными штаммами. [c.95]

Значение образования антибиотиков в природных условиях показано в работе Хопвуда и Меррика, 1977. Они пишут ...было много спекулятивных рассуждений по этому вопросу, и при этом делались прямо противоположные выводы. Образование антибиотиков в природных условиях, хотя бы в небольших концентрациях, не подлежит никакому сомнению. Адаптивный характер образования антибиотиков, по меньшей мере в большинстве случаев, является бесспорным, так как очень трудно найти адаптивно-нейтральные признаки при детальном изучении генетики популяций высших организмов. Углубление наших знаний по генетическому контролю продукции антибиотиков будет способствовать лучшему пониманию роли антибиотиков в природных условиях. Так, например, обнаружено, что большинство диких штаммов Aspergillus nidulans продуцирует пенициллин приблизительно в одинаковых концентрациях, однако у различных штаммов за это ответственны различные гены. Это свидетельствует в пользу адаптивного характера способности продуцировать антибиотик и поддерживать его биосинтез на определенном уровне . [c.238]

Многие биологически активные вещества, которые относятся к числу так называемых вторичных метаболитов, образуются при истощении основных питательных компонентов среды, т. е. в условиях, повышающих концентрацию в клетках нуклеозидполи-фосфатов. Поэтому детальное изучение механизма действия этих соединений и генетического контроля их биосинтеза и распада представляет большой интерес для селекции соответствующих продуцентов. [c.32]

При получении щтаммов промыщленных микроорганизмов генетические манипуляции, изменяющие регуляцию азотного метаболизма, имеют важное значение. Интенсификация процессов образования глутамина, глутамата и аспартата может повыщать продуктивность клеток в отнощении многих первичных метаболитов, для которых эти соединения служат предщественниками и негативный контроль биосинтеза которых устранен в результате дополнительных мутаций. В свою очередь, повышенное образование первичных метаболитов, и в частности аминокислот, может увеличить продукцию вторичных метаболитов, предшественниками или стимуляторами синтеза которых они являются. [c.45]

По-видимому, должен существовать общий механизм, который регулирует образование хлоропласта в целом. Как осуществляются при этом тонкие взаимодействия компонентов и их контроль, не известно, однако были обнаружены тесные генетические взаимосвязи между ними. Должны синтезироваться все компоненты, и все они должны быть доступны для включения в тилакоидные мембраны. В противном случае синтетические процессы подавляются. Например, действие некоторых гербицидов заключается в подавлении биосинтеза каротиноидов. Если этиолированные проростки или культуры водорослей Euglena, выращенные в темноте, обработать такими гербицидами, то нормальные каротиноиды хлоропластов не образуются и, следовательно, не включаются в фотосинтетические мембраны. В результате не синтезируются и другие компоненты хлоропластов, в том числе хлорофилл, и, следовательно, не происходит развития хлоропласта в целом. Даже если это было бы и не так, то подавление образования каротиноидов привело бы к тому, что весь синтезированный хлорофилл и зарождающиеся фотосинтетические мембраны оказались бы без защиты от фотоокисления (разд. 10.4.2) и разрушались бы. Поэтому гербициды, подавляющие биосинтез каротиноидов в растениях, очень эффективны. [c.363]

Регулирование сложной цепи химических реакций, называемой клеточным метаболизмом, несомненно, является жизненно важным. В настоящее время известно, что для биосинтеза пуринов существует ряд возможных контрольных механизмов, которые включают подавление синтеза метаболитов самими же метаболитами, родственными с ними веществами или конечными продуктами. Так называемое ингибирование по принципу обратной связи может влиять либо на активность, либо на синтез фермента, ответственного за образование метаболита. Так, активность фосфорибозилпирофосфатами-дотрансферазы (которая катализирует синтез рибозиламин-5-фосфата из глутамина и рибозо-1-пирофосфат-5-фосфата) заметно подавляется АМФ, АДФ, АТФ, ГМФ, ГДФ и ИМФ, но не ингибируется большим числом других пуриновых или пиримидиновых производных, в случае некоторых мутантных штаммов бактерий с генетическим блоком, ведущим к накоплению предшественников аминоимида-зола, некоторые пурины могут вызывать аллостерическое торможение, если только генетический блок не препятствует взаимопревращению пуринов. Однако, когда это взаимопревращение затруднено, аденин становится специфическим ингибитором (препятствует накапливанию предшественников имидазола) и контроль по принципу обратной связи осуществляется на уровне аденина (или аденозина, или АМФ), а не с помощью других пуринов. Превращение гуанозин-5 -фосфата в производные аденина (через восстановительное дезаминирование ГМФ до инозин-5 -фосфата) заметно ингибируется АТФ, что свидетельствует о возможности контроля производными гуанина за синтезом адениновых нуклеотидов. Взаимоотношения между этими отрицательными типами контроля за скоростью синтеза и концентрацией нуклеотидов в клетке и положительными моментами взаимосвязи биосинтетических реакций, как, например, потребность АТФ для синтеза ГМФ и ГТФ для синтеза АМФ, представляются исключительно сложными. Как уже упоминалось выше, контроль за синтезом фермента также может быть установлен по принципу обратной связи примером может служить влияние гуанина на образование ИМФ-дегидрогеназы в мутантных штаммах бактерий с подавленным синтезом ксантозин-5 -фос-фатаминазы. [c.310]

Известно, что синтез аминокислот в клетке ведется очень экономно и целенаправленно, под контролем специальных регулирующих систем. Регуляторный контроль обычно осуществляется по принципу обратной связи на уровне начального фермента или ферментов данного специфического пути образования метаболита. В случае значительного повышения уровня конечного продукта (в данном случае L-лизина) включается механизм регуляции и один из ферментов в цепи последовательных превращений блокируется, синтез прекращается. Цель этого регулирования — предотвратить избыточное образование и накопление данного метаболита, потребность в котором организма в настоящий момент полностью удовлетворяется. Но такая безупречная логика синтеза существует лишь у микроорганизмов, не имеющих нарушений и дефектов в этом механизме. В природных условиях такие нарушения достаточно редки, но они все же встречаются. Например, найдено немало природных микроорганизмов, обладающих способностью к сверхсинтезу глутаминовой кислоты, аланина, валина. В то же время таких продуцентов по лизину, гомосерину, треонину и некоторым другим аминокислотам в природных условиях найдено не было. Для получения промышленных продуцентов пришлось пойти по пути получения мутантов, имеющих генетический дефект регуляторного контроля процесса биосинтеза этих аминокислот. [c.369]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология