Метаболические реакции, генетический

Основные понятия. Вся совокупность химических реакций в клетке (или метаболизм) подчиняется принципу биохимического единства, сформулированному голландским микробиологом А. Клюй-вером, который гласит, что в биохимическом отношении все живые существа на Земле сходны. У них единообразие строительных блоков, единая энергетическая валюта (АТФ), универсальный генетический код и в основе своей идентичны главные метаболические пути. Реакции, приводящие к расщеплению и окислению веществ с получением энергии, называются катаболизмом, пути, приводящие к синтезу основных сложных веществ, называют анаболизмом, промежуточные реакции, перестройки одних веществ в другие называют амфиболизмом. [c.106]

DKG в 2-KLG (рис. 12.4). Таким образом, с помощью генетических манипуляций метаболические реакции, протекающие в столь разных микроорганизмах, удалось осуществить в одном из них. Этот гибрид приобрел способность синтезировать конечный продукт комбинированного метаболического пути. Такой организм можно использовать как фабрику для производства 2-KLG, заменяющую первые три стадии в том процессе получения L-аскорбиновой кис- [c.251]

Контроль пусковой стадии является почти неизменным атрибутом метаболизма, контроль промежуточных стадий осуществляется реже. Хотя все пять типов регуляции, которые перечислены ниже, известны в ферментативных системах млекопитающих, многие данные о них получены при изучении бактерий. Бактерии легко поддаются исследованию контрольных механизмов, и у них обнаружены различные последовательности, которые не встречаются у млекопитающих, такие, как синтез всех а-аминокислот, присутствующих в белках. Более того, метаболизм бактерий характеризуется преобладанием синтетической активности, что связано с относительно коротким временем жизни их популяций. Однако исследования метаболизма млекопитающих выявляют все возрастающее число контрольных механизмов, и представляется вероятным, что последовательности всех метаболических реакций управляются таким образом. Вероятно также, что многие метаболические болезни есть не что иное, как отклонения в функционировании тонких контрольных механизмов. Генетическая недостаточность фермента [c.361]

Белки тем или иным образом контролируют все метаболические процессы, в том числе реакции образования нуклеотидных предшественников нуклеиновых кислот и реакции, приводящие к полимеризации аминокислот и нуклеотидов. Таким образом, поток информации от ДНК к белкам представляет собой лишь часть большей петли метаболических процессов, причем сам процесс репликации ДНК происходит с высокой степенью точности. Поток генетической информации всегда направлен от ДНК в клетку, и копии с первичного шаблона передаются от поколения к поколению почти в неизменном виде. Простая концепция, выраженная уравнением (15-1), быстро привлекла к себе внимание ученого мира и привела к стремительному развитию биохимической генетики. [c.184]

Кроме каталитической активности не- которые ферменты обладают также и регуляторной активностью. Они служат как бы дирижерами , задающими темп метаболическим процессам. Некоторые регуляторные ферменты, называемые аллостерическими, регулируют скорость реакций путем обратимого нековалентного присоединения специфических модуляторов, или эффекторов, к регуляторному, или аллостерическому, центру фермента. Такими модуляторами могут быть либо сами субстраты, либо какие-то промежуточные продукты метаболизма. К другому классу относятся регуляторные ферменты, способные изменять свою активность путем ковалентной модификации содержащихся в них специфических функциональных групп, необходимых для активности фермента. Некоторые ферменты существуют в нескольких формах, называемых изоферментами, которые различаются по своим кинетическим характеристикам. Многие генетические заболевания человека обусловлены нарушением в результате мутаций функционирования одного или нескольких ферментов. [c.268]

Рис. 1.2. Главные контуры управления в организме животного, а) Генетическая система, управляющая синтезом веществ и поддерживающая структуру остальных подсистем организма б) система физиологического управления, определяющая поведенческие реакции организма в) система физиологического управления, обеспечивающая снабжение всех подсистем в соответствии с их метаболическими потребностями.

Генетический анализ системных проявлений гомеостаза представляет трудную задачу. Эти проявления интегральны, их невозможно свести к простой сумме элементарных реакций, за которыми стоят конкретные цепочки ген первичный его продукт -> метаболические превращения продукта. На более высоком, системно-органном, уровне вступают в действие физиологические механизмы регуляции функций. Однако и в этом случае глубинную основу таких регуляций составляют унаследованные нормы реакций. [c.50]

Белки — непременные участники всех процессов жизнедеятельности. Белки- бержекгьг катализируют все химические, электрохимические и механохимические процессы в клетках и в организмах. Важнейшей функцией белков можно считать ферментативную. Специализированные ферменты служат катализаторами всех метаболических реакций, репликации ДНК, транскрипции текста ДНК в текст мРНК, трансляции этого текста прп биосинтезе белка. Белки являются и регуляторами генетических функций нуклеиновых кислот. Регуляторные ферменты, называемые аллостерическими (гл. 6), обеспечивают обратные связи в метаболических цепях. [c.87]

Содержимое клетки, окруженное ЦПМ, называется цитоплазмой. Фракция цитоплазмы, имеющая гомогенную консистенцию и содержащая набор растворимых РНК, ферментных белков, продуктов и субстратов метаболических реакций, получила название цитозоля. Другая часть цитоплазмы представлена разнообразными структурными элементами внутрицитоплазматиче-скими мембранами (если они есть), генетическим аппаратом, рибосомами и включениями разной химической природы и функционального назначения. [c.54]

Идея о том, что действие мутационных факторов опосредовано ферментами, возникла почти одновременно с возрождением генетики. В работах, проведенных с 1902 по 1908 г., Геррод (Garrod) высказал мнение, что болезнь человека-алкаптонурия-обусловлена нарушением какой-то метаболической реакции, катализируемой ферментом. Его фраза- врожденные ошибки метаболизма - заключает в себе концепцию, согласно которой генетический дефект может привести к нарушению определенного метаболического процесса, обусловливая тем самым наблюдаемый фенотип. В последующие три десятилетия накопились примеры влияния специфических мутаций на определенные биохимические реакции. Основная трудность исследований этого периода состояла в том, что приходилось довольствоваться случайно отобранными мутациями, не всегда пригодными ДJiя биохимического изучения. [c.17]

Представление, согласно которому вся современная живая природа происходит от общей предковой популяции, находит весьма веское подтверждение в данных сравнительной биохимии [2]. Хотя разные типы организмов до некоторой степени различаются по своему биохимическому составу и метаболическим реакциям, между ними существует разительное сходство, а во многих случаях они попросту идентичны в том, что касается их биохимической организации, — и это справедливо для всего живого, исключая, быть может, лишь вирусные частицы. Эти последние не укладываются в общую систему, о которой-идет речь, несмотря на то что им свойственны некоторые черты, характерные для биохимической организации всех живых форм земного происхождения в частности, в них содержа-тся белки, а их генетическая информация заключена в молекулах нуклеиновых кислот (ЛНК или РНК). Главная особенность вирусов, проти-вопостав. яющая их всем живым существам, состоит в том, что они не способны к воспроизведению вне сложной окружающей среды, каковой для них служит клетка-хозяин. Кроме того, при воспроизведении вирусной частицы в значительной степени используется метаболический механизм клетки хозяина, причем сама клетка при этом разрушается. Вот почему мы не считаем возможным относить вирусы к живым организмам, несмотря на [c.15]

Многие белки выполняют функции ферментов, катализирующих специфические метаболические реакции. Следовательно, если нродемонстрирован конкретный генетический блок, определен дефект фер- [c.231]

Что особенно поразительно, синтез всей группы ферментов подавляется одним конечным продуктом — аминокислотой, которая для предшествующих ферментов не является ни субстратом, ни продуктом и может быть химически весьма далекой от них. Это поразительное явление координированного нодавления целой группы цистронов имеет, несомненно, генетический механизм, т. е. происходит на уровне хромосомы. Оно связано с открытым ранее фактом, что ферменты, образующие в клетке метаболические цепочки, например ферменты, синтезирующие через ряд последовательных этапов данную аминокислоту (для синтеза гистидина найдено 8 этапов), управляются цистронами, расположенными рядом друг с другом на генетической карте, причем сохраняющими по большей части естественную последовательность отдельных этапов химической реакции (Демерец). Этот ранее [c.491]

После того как в умах молекулярных генетиков укрепился взгляд на ДНК как на генетический материал, возникла тенденция рассматривать двойную спираль ДНК в качестве неприкосновенного хранилища информации и считать, что последовательность пуриновых и пиримидиновых оснований в ней не подвержена никаким метаболическим превращениям, кроме тех, которые необходимы для выполнения ауто- и гетерока-талитических функций. Однако уже обнаружение разрывов и воссоединений ДНК при генетической рекомбинации показало, что в живой клетке непрерывность двойной спирали не всегда сохраняется в неприкосновенности (об этом подробно рассказывалось в гл. ХП). В этой главе мы рассмотрим еще несколько различных ферментативных реакций, в которых участвует молекула ДНК, причем таких реакций, которые прямо не связаны с репликацией или выражением генетической информации. Некоторые из этих реакций проливают свет на молекулярный механизм генетической рекомбинации, происходящей за счет разрывов и воссоединений. [c.367]

В разд. 18.1 рассматриваются различные типы клеточных препаратов, обычно используемых в энзимологических исследованиях, после чего следует описание того, как измеряется активность ферментов вообще и ферментов шести основных классов в частности (разд. 18.2). С помощью ферментов можно изучать различные процессы регуляции, связанные с изменениями их активности в разд. 18.3 рассматриваются эти процессы в целом, а также два основных типа регуляции — аллосте-рический и путем ковалентной модификации. Присутствие и отсутствие тех или иных ферментов у определенной бактерии зависит, разумеется, от ее генотипа. Но даже если у бактерии имеются определенные гены, их транскрипция и трансляция с образованием соответствующих молекул фермента могут и не происходить. Здесь следует учитывать факторы, участвующие в регуляции генетической экспрессии и, следовательно, синтеза ферментов, рассмотренные в разд. 18.4. И наконец, поскольку ферментативные реакции редко протекают в бактериальных клетках как изолированные процессы и чаще всего являются частью сложной сети метаболических путей и циклов с взаимозависимыми этапами, мы сочли нужным рассмотреть здесь некоторые общие и специальные методы анализа путей метаболизма (разд. 18.5). [c.375]

К. П. Хансон и В. Е. Комар предложили генетическую гипотезу интерфазной гибели лимфоцитов, предполагающую наличие в этих клетках программы гибели , сигналом к реализации которой могут быть повреждения, нанесенные различными агентами -стероидными гормонами, алкилирующими соединениями, ионизирующей радиацией. В пользу такого предположения свидетельствует сходство ранних метаболических ответов при действии различных повреждающих агентов и общей картины интерфазной ги бели. Авторы предполагают, что в лимфоцитах имеется эволюционно запрограммированная система биохимических реакций, специально направленная на реализацию последовательности событий, фенотипическим проявлением которых является интерфаа- [c.142]

Медицинская биохимия активно занимается выяснением генетических механизмов индукции изоформ цит. Р-450 в тканях людей, исследуется роль цит. Р-450 в охране внутренней среды человека. Показана связь монооксигеназной системы с иммунной, участие цит. Р-450 в аллергических реакциях. Метаболизм практически всех гидрофобных загрязнителей природной среды сопряжен с их детоксикацией или с метаболической активацией в системе монооксигеназ. Поэтому на базе цит. Р-450 разрабатываются тест-системы для анализа канцерогенных и мутагенных соединений, биологической индикации различных ксенобиотиков в окружающей среде. [c.140]

Одним из основных методов иммунобиологии гистосовместимости явилось изучение взаимодействия между аллогенными лимфоцитами in vitro — метод, получивший название смешанной культуры лимфоцитов (СКЛ). В таких смешанных культурах происходит ряд метаболических событий, которые наиболее четко проявляются в усилении синтеза макромолекул и пролиферации клеток. При более подробном рассмотрении становится очевидной как генетическая, так и иммунологическая природа взаимодействия клеток в СКЛ. Для реакции вовсе не обязательно, чтобы один из доноров лимфоцитов был предварительно иммунизирован антигенами другого взаимодействие обусловлено стимулирующими аллотипическими кодоминантно наследуемыми антигенными детерминантами, которые кодируются ограниченным набором полиморфных генов. [c.240]

Предполагается, что ведущими в механизме термоадаптации живых организмов являются системы внутриклеточной регуляции, прежде всего генетическая и энзиматическая, функциональная лабильность которых обусловлена их полиморфизмом. Реакция организма на воздействие низкой температуры зависит от силы и продолжительности действия стрессирующего фактора. Величины адаптационных температур могут индуцировать температурнозависимую перестройку генома, приводящую к закаливанию растений, обеспечивающую реализацию максимально возможной потенциальной устойчивости растительного организма. При повреждающих температурах генетически контролируемые перестройки метаболизма затруднены, метаболические превращения выходят из под контроля генома, обратимые изменения переходят в необратимые, при этом происходят структурные и функциональные нарушения [Титов, 1978 Рогожин и др., 1999]. [c.183]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология