Ферменты и регуляция метаболизма

Регуляция на уровне активности ферментов свойственна, как правило, только ключевым ферментам клеточного метаболизма. Каталитическая активность ферментов, участвующих в том или ином пути биосинтеза, может подвергаться изменениям она может повышаться (под действием положительного эффектора) или снижаться (под действием отрицательного эффектора). При ингибировании конечным продуктом (ретроингибировании) этот продукт подавляет активность первого фермента, участвующего в данной цепи реакций. [c.473]

Настоящий справочник отличается от имеющихся тем, что в нем не только описана химическая структура и биологическая роль основных биохимических компонентов живой клетки, но и охарактеризованы пути метаболизма данных компонентов в живом организме. Он состоит из семи разделов, в каждом из которых в алфавитном порядке дана соответствующая тepминoлorиЯi В разделах Белки , Нуклеиновые кислоты , Углеводы , Липиды приведены структурные формулы и показана биологическая роль биохимических компонентов клетки, описаны и проиллюстрированы схемами основные пути распада и синтеза важнейших биологически активных молекул. В разделе Ферменты содержатся сведения о типах ферментативного катализа, скорости ферментативных реакций, единицах измерения ферментативных реакций, о принципах классификации ферментов, регуляции биосинтеза и активности ферментов. Раздел Витамины включает характеристику отдельных представителей водо- и жирорастворимых витаминов. Особое внимание уделено ферментным реакциям, в которых участвуют витамины, приведены данные о содержании витаминов в продуктах питания, о суточной потребности человека в витаминах, о применении витаминов и витаминных препаратов в медицинской практике, сельском хозяйстве и т. д. В разделе Гормоны -освещены достижения по биохимии пептидных, белковых и стероидных гормонов. Рассмотрены вопросы биосинтеза, механизм действия гормонов на молекулярном уровне, взаимодействие гормонов с [c.3]

Основные механизмы регуляции метаболизма. Ключевые ферменты. Генетический контроль синтеза ферментов. Изоферменты. Компартментализация. [c.465]

Главный механизм регуляции метаболизма-контроль количества некоторых ферментов. Этот механизм широко исследовался у бактерий. Регуляция скорости синтеза (3-галактозидазы и других белков, необходимых для использования лактозы, представляет собой классический пример, который детально рассматривается в гл. 28. Исследования, проведенные в последние годы, показали, что регуляции подвержена также скорость расщепления некоторых ферментов. Регуляция метаболизма достигается и путем контроля каталитической активности определенных ферментов. Общий и важный механизм регуляции - обратимый аллостерический контроль. Например, во многих биосинтетических процессах имеет место аллостерическое ингибирование первой реакции конечным продуктом процесса это взаимодействие называют ингибированием по принципу обратной связи, или ретроингибированием. Активность некоторых ферментов модулируется также путем ковалентных модификаций, таких, как фосфорилирование специфического серинового остатка. [c.19]

Регуляция метаболизма в микробной клетке имеет сложную взаимозависимую систему, которая включает и выключает определенные ферменты с помощью самых различных факторов pH реакционной среды, концентрации субстратов, некоторых промежуточных и конечных метаболитов, кофермента, металлов и т.д. Изучение путей регуляции определенных продуктов обмена веществ в клетке открывает неограниченные возможности для определения оптимальных условий биосинтеза микроорганизмом требуемого целевого соединения в промышленном производстве различных продуктов микробного синтеза. [c.38]

Участие множественных молекулярных форм ферментов в регуляции метаболизма можно проиллюстрировать на примере синтеза аминокислот у бактерий. У Е. соИ аспартаткиназная реакция предшествует синтезу трех аминокислот треонина, лизина, метионина. Имеются три изоэнзима аспартаткина-зы (АК-1, АК-2 и АК-3), которые по принципу обратной связи ингибируются соответствующими аминокислотами. Вообще регуляция метаболизма изоферментами основана на различии их некоторых свойств, влияющих на скорости каталитического процесса (табл. 6.2). [c.83]

Основные механизмы регуляции метаболизма изменения активности ферментов, их количества в клетках, проницаемости клеточных мембран. [c.374]

Из1вестно, что в одном конформационном состоянии фермент лучше связывается с субстратом, чем в другом. Этот простой факт, а также тенденция мономеров белков ассоциировать приводит к ряду интересных эффектов, природа которых долгое время оставалась загадкой для ученых. Сейчас мы знаем, что кооперативные изменения конформации в олигомерных белках лежат в основе многих важных аспектов регуляции активности ферментов и метаболизма. Эти изменения вносят элемент кооперативности в связывание малых молекул (например, кислорода гемоглобином), а также субстратов и регуляторных молекул с ферментами. Вполне возможно, что многие фундаментальные свойства живых организмов непосредственно связаны с кооперативными изменениями в фибриллах, мембранах и других структурах клетки. По этим причинам было бы весьма полезно рассмотреть этот вопрос (в частности, его количественную сторону) более подробно. [c.297]

Можно выделить три уровня регуляции метаболизма (рис. 9.1), обеспечивающие тонкое согласование всех биохимических процессов в организме. Организм очень чутко реагирует на все сигналы и изменения внешней и внутренней сред за счет последовательного протекания цепи разнообразных химических реакций. Такая последовательность строго регулируется нервной и эндокринной системами, причем гормоны в этой регуляции занимают промежуточное место между центральной нервной системой (ЦНС) и действием ферментов. [c.289]

Пути регуляции метаболизма углеводов крайне разнообразны. На любых уровнях организации живого организма обмен углеводов регулируется факторами, влияющими на активность ферментов, участвующих в реакциях углеводного обмена. К этим факторам относятся концентрация субстратов, содержание продуктов (метаболитов) отдельных реакций, кислородный [c.357]

Описанный выше двойной механизм индукции и репрессии делает возможным взаимодействие между цитоплазмой и ядром для обеспечения тонкой регуляции метаболизма клетки. В случае какого-либо простого метаболического пути исходный субстрат и конечный продукт могут играть роль соответственно индуктора и репрессора. Благодаря этому клетка может синтезировать фермент в таком количестве, которое необходимо в данное время для поддержания количества конечного продукта на нужном уровне. Такой способ регуляции метаболизма чрезвычайно экономичен. Отрицательная обратная связь, осуществляемая путем инактивации первого фермента в результате его связывания с конечным продуктом, быстро блокирует данный метаболический путь, но не препятствует синтезу других ферментов. В модели, предложенной Жакобом и Моно, конечный продукт, присоединяясь к молекуле ре- [c.179]

В биологических системах реализуется несколько уровней регуляции метаболизма. Принципиально важны генетический контроль процессов и связанный с ним ферментный контроль. Генетический материал задает синтез биоспецифических катализаторов— ферментов, обеспечивающих проведение всех биохимических реакций в организме. [c.202]

Поскольку практически все реакции в клетке катализируются ферментами, регуляция метаболизма сводится к регуляции интенсивности ферментативных р е а к ц и й. Скорость последних может регулироваться двумя основными способами путем изменения количества ферментов и/или изменения их активности, т. е. степени использования их каталитического потенциала. [c.113]

Примерно до 1955 г. основные усилия биохимиков были направлены на выявление различных компонентов метаболической машины клетки, и вопрос о способах интеграции бесчисленных реакций, протекающих в клетке, привлекал мало внимания. Только в последние 10—15 лет биохимия начала придавать особое значение тому обстоятельству, что последовательности биохимических реакций функционально связаны между собой и взаимно регулируются. Главный факт, который выяснился в результате этих новых исследований, состоит в том, что регуляция осуществляется с помощью целой иерархии механизмов, заложенных в генах и реализующихся синтезом соответствующих белков. Поскольку практически все клеточные реакции катализируются ферментами, регуляция метаболизма сводится к регуляции типа и интенсивности ферментативных функций. Интенсивность катализа, как теперь уже ясно, может регулироваться только двумя основными способами [c.15]

Совершенно очевидно, что в пуш-пульном механизме регуляции метаболизма активность ферментов 1, 2 я 3, с одной стороны, и активность ферментов 4 и 5 — с другой, должна быть сбалансирована. В настоящее время получены данные, что у растений активность ацетил-КоА-карбоксилазы контролирует какую-то стадию синтеза, лимитирующую скорость процесса. [c.190]

Важный аспект регуляции метаболизма связан с тем, что многие ферменты могут находиться в разных формах. Как правило, эти изоферменты не являются изомерами. Скорее это сходные, но химически раз- [c.66]

После точного, чувствительного и стандартизированного определения активности фермента можно переходить к выяснению вопроса о том, подвергается ли фермент одному или нескольким процессам регуляции метаболизма. Показано, что у бактерий существуют два основных типа регуляции ферментативной активности — аллостерический и ковалентная модификация. [c.406]

Регуляция метаболизма осуществляется на трех уровнях 1) при помощи аллостерических ферментов, 2) при помощи гормонов и 3) путем регулирования син- [c.399]

Подавляющая часть работы по выяснению механизмов регуляции ферментов выполнена на бактериях. Однако эти же механизмы действуют и в процессах регуляции метаболизма [c.61]

Регуляция метаболизма на уровне ферментов [c.229]

Вообще говоря, энзимология с запозданием обратилась к исследованиям атипического поведения ферментов, участвующих в регуляции метаболизма. Энзимологи охотно работали с линейными системами, т. е. с системами, у которых графики линеаризованных функциональных зависимостей имеют вид прямых, и с неохотой брались за исследование систем, характеризующихся более сложным поведением. Однако в настоящее время обнаружено много ферментов, у которых зависимость начальной скорости реакции от концентрации субстрата описывается не гиперболой, а сигмоидной кривой, и мы, несомненно, обязаны рассмотреть теоретические основы этого явления. Помимо того, учитывая огромное биохимическое значение регуляторных систем, мы должны также хотя бы кратко рассмотреть механизмы регуляции, и особенно саморегуляции, в системах простейшего типа, в которых участвует бол е [c.229]

Ферменты и метаболизм. Метаболизм регулируется за счет ферментов. Регуляция активности и количества ферментов лежит в основе метаболических процессов в норме и при патологии. Еще в прошлом веке основоположником экспериментальной медицины Клодом Бернаром было установлено, что внутриклеточные константы сохраняются, несмотря на изменение окружающей среды. Эта концепция гомеостаза в своей основе содержит координированную деятельность многих ферментативных реакций. Для идеальной клетки используют камерную модель метаболизма. Врач судит о метаболизме, изучая входные и выходные параметры. Изучение самих метаболических путей затруднено. Необходимы специальные приемы, например изотопная техника. Регуляция метаболических путей осуществляется на трех уровнях (по Ленинджеру) [c.97]

В биологии наиболее известный и исследованный пример генетического управления — система синтеза белка. Она является примером динамической регуляции. Действительно, расположение нуклеотидов в структурном гене является начальным условием для синтеза информационной РНК и последующего синтеза белкового полимера в соответствии с кодом. Именно таким способом записана в ДНК информация о белках — ферментах базового метаболизма. [c.255]

Существуют три основных механизма гормональной регуляции внутриклеточного метаболизма и функций клеток путем изменения скорости синтеза белка, активности ферментов внутриклеточного метаболизма и проницаемости клеточных мембран для различных ионов, метаболитов, коферментов. [c.138]

В предшествующих главах, посвященных обмену веществ у микроорганизмов, неоднократно шла речь о регуляции метаболизма и роста факторами среды. Обнаруженное еще Пастером, подавление брожения атмосферным кислородом у дрожжей-превосходный пример такой регуляции, весьма детально изученный. Давно известно также, что некоторые ферменты, участвующие в расщеплении того или иного субстрата, образуются только в его присутствии. У денитрифицирующих бактерий нитратное дыхание может начаться лишь в отсутствие Oj кислород подавляет и образование нитратредуцирующей ферментной системы, и ее функцию. Изменение pH в культурах Enteroba ter или lostridium способно изменить ход брожения и повлиять на природу образующихся продуктов. У фототрофных бактерий кислород и свет влияют на синтез пигментов, В основе этих и многих других изменений, обусловленных средой, лежат специальные регуляторные механизмы. [c.472]

В комплексной среде бактериальные клетки часто используют имеющиеся субстраты последовательно. Присутствие определенных субстратов может привести к подавлению синтеза ферментов, участвующ%их в метаболизме других питательных веществ. В этом случае ферменты, катализирующие метаболизм некоторых веществ, начинают действовать лишь после того, как концентрация субстратов, репрессирующих их синтез, уменьшится в результате использования клетками. Регуляция физиологии бактерий приводит к изменениям кривой роста и появлению одной или нескольких переходных (т. е. временных) стационарных фаз. Такой ответ культуры на изменение состава среды называют диауксией. Классическим примером диауксии может служить рост Es heri hia oli в присутствии глюкозы и лактозы (рис. 10.2). Сначала происходит рост культуры за счет использова- [c.381]

Параметрическая регуляция в биологии менее изучена механизмы ее реализации являются предметом гипотез. Поэтому поводу уместно сделать ряд замечаний. Запись информации о параметрах не требует иного носителя помимо структурной информации, более того, она может быть наложена на информацию о структуре ферментов базового метаболизма. Принцип наложения информации уже давно известен и используется в искусстве и типографии. Например, на страницу текста можно нанести дополнительную информацию (практически не искажая текстовой). Для этого достаточно использовать буквы разного оттенка (или разного цвета). При определенном расположении цветов или оттенков на странице возникает картина, несущая иную, дополнительную информацию, которая может иметь (или не иметь) отношение к текстовой. [c.255]

В результате такого каскада взаимодействий повьштение уровня сАМР приводит к подавлению синтеза гликогена и к стимуляции его распада, что максимально увеличивает количество глюкозы, доступное для использования клеткой (рис. 13-27). Регуляция метаболизма гликогена с помощью реакций фосфорилирования иллюстрирует общее правило ферменты, фосфорилирование которых ведет к их активации, обычно участвуют в процессах расщепления, а ферменты, которые при фосфорилировании утрачивают активность, обычно связаны с процессами синтеза. [c.271]

Метаболизм и его функции, регуляция метаболизма. Введение в биохимию пищеварения, характеристика пищи, ферментов пищеварения. Регуляция пищеварения гормоноподобными веществами. [c.142]

Изменение активности ферментов — самый распространенный способ регуляции метаболизма. Регуляции подвержены ключевые ферменты, которые определяют скорость всего полифермент- [c.374]

Среди ферментов, участвующих в регуляции метаболизма, не последнюю роль играет пероксидаза. Этот фермент можно определить как антителоподобный белок, реагирующий на любое изменение окружающей среды и на любые стрессовые ситуации. А само присутствие в клетках фермента с щироким спектром действия только подчеркивает важность его каталитической функции для метаболизма растительных тканей. Как показано выще, увеличение активности пероксидазы может происходить при активировании одного или нескольких изоэнзимов. Следовательно, если изоэнзим активируется, то он должен при этом проявлять повыщенное сродство к определенному субстрату, а субстрат соответственно должен присутствовать и по типу обратной связи индуцировать или ингибировать (аллостерическое торможение) деятельность изоэнзима, который присутствует в данный момент в активно функционирующей системе организма. Чтобы система функционировала, должен быть пусковой механизм, определяющий, какой изоэнзим необходим в данный момент в активной форме. [c.94]

Рассмотренные механизмы регуляции активности ферментов способны изменять скорость обменных процессов очень быстро — в течение нескольких секунд или минуг и относятся к механизмам срочной регуляции метаболизма. Они активируют энергетические и другие процессы при мышечной деятельности. [c.271]

Zu ker, 1972). Есть также некоторые данные относительно регуляции метаболизма углерода у фотосинтезирующих бактерий и на уровне синтеза ферментов и изменения их активности. [c.74]