Ферменты, адаптация

Механизм, регулирующий синтез ферментов, называется репрессией. Это — подавление синтеза их под влиянием избыточно- го количества продукта реакции, который, накопившись в системе и действуя в цепи отрицательной обратной связи, служит сигналом о прекращении синтеза ферментов, которые теперь клетке не нужны. Во многих случаях регуляция может осуществляться и по принципу положительной обратной связи, т. е. клетка реагирует на сигналы, не только тормозящие, но и наоборот, стимулирующие образование требуемого набора ферментов. В частности, это происходит тогда, когда в среде появляются компоненты, которые клетка должна разрушить до соединений, нужных для ее роста. В подобных случаях раньше говорили об адаптации или образовании адаптивных ферментов. Усиление биосинтеза ферментов иначе называют индукцией. [c.89]

У бактерий чрезвычайно сильно выражена снособность адаптации к различным условиям окружающей среды. Она проявляется в выработке адаптированных ферментов, что позволяет бактериальной клетке использовать в качестве источника сырья разнообразные вещества. Способность микроорганизмов к адаптации обеспечивает широкое распространение биологической очистки сточных вод. [c.100]

Пластичность метаболизма. У высших растений и животных изменения обмена веществ относительно жестко ограничены имеющимся набором ферментов в процессе индивидуального развития состав ферментов у них, конечно, меняется, однако при перемене условий внешней среды такие изменения весьма незначительны. Микроорганизмы отличаются несравнимо большей гибкостью. Для бактерий высокая способность к адаптации (приспособлению) совершенно необходима. Это определяется их малыми размерами. В клетке микрококка найдется место только для нескольких сотен тысяч белковых молекул. Поэтому ненужные в данное время ферменты не могут содержаться про запас. Некоторые ферменты, служащие для переработки питательных веществ, синтезируются только тогда, когда соответствующее вещество появляется вблизи клетки. Такие индуцибельные ферменты могут составлять до 10% общего белка, содержащегося в клетке. Таким образом, клеточные регуляторные механизмы у микробов играют существенно большую роль и проявляются более отчетливо, чем у других живых существ. [c.20]

Индуцированный синтез ферментов у микроорганизмов был описан в 30-х гг., но механизм этого процесса долгое время оставался непонятен. Индуцированный синтез ферментов лежит в основе широко известного явления адаптации организмов к различным условиям. Успехи, достигнутые в расшифровке механизмов регуляции клеточного метаболизма, позволили объяснить природу этого явления, его механизм и роль в клетке. [c.121]

Процесс адаптации есть, в самом широком смысле, процесс обучаемости. В гл. 12 хемотаксис бактерий описан как модель восприятия и поведения. В ряду других умственных свойств этих одноклеточных организмов стоит их способность к обучению при индукции подходящего фермента бактерия может научиться расти в специфической среде при индукции соответствующего рецептора бактерия может выучиться передвигаться в область высокой концентрации рибозы, а не в область высокой концентрации галактозы, как прежде. Хотя при этом не задействована нервная система, описание исследований Адлера и Кошланда по восприятию и процессингу сигнала в хемотаксических бактериях и их интерпретация могут составить целый интересный раздел нейробиологии. [c.336]

Контроль концентраций ферментов безусловно является очень удобным способом адаптации организма к относительно долговременным изменениям условий, однако не подходит для быстрого ответа на эти изменения. Остановка синтеза фермента с периодом полужизни в несколько дней, например, не оказывает немедленного эффекта на скорость удаления его субстрата или скорость образования его продуктов. В связи с этим неудивительно, что получили развитие и другие механизмы, а именно механизмы регуляции активности определенных ферментов. [c.536]

Поскольку метаболическая активность организмов находится в строгой зависимости от таких макромолекул, как ферменты и нуклеиновые кислоты, процессы адаптации должны сводиться к тому, чтобы функции макромолекул были такого типа и осуществлялись с такими скоростями, при которых жизненные процессы организма протекали бы удовлетворительно, несмотря на помехи со стороны окружающей среды. Для достижения этой общей цели служат три механизма — три основных вида стратегии [c.12]

У бактерий чрезвычайно сильно выражена способность адаптации к различным условиям окружающей среды, что проявляется процессом выработки адаптированных ферментов как ответной реакции на присутствие новых веществ в окружающей среде. Этот процесс обеспечивает бактериальной клетке возможность использования в качестве источника сырья весьма разнообразные вещества. Такая способность микроорганизмов к адаптации нашла широкое использование в практике биологической очистки производственных сточных вод. [c.273]

Образовапие пуриновых и пиримидиновых рибонуклеотидов регулируется хорошо известным механизмом обратной связи 157, 58, 112—114]. Положительную обратную связь можно представить себе, например, как выработку фермента в присутствии соответствующего субстрата. Положительная обратная связь характерна в первую очередь для явления адаптации ферментов, хорошо известного у микроорганизмов и достаточно распространенного у млекопитающих [115]. К явлению адаптации ферментов мы вернемся несколько позже (стр. 286). [c.183]

В, С и В. Термин адаптация уже с давних пор имеет совершенно оиределенный биологический смысл, обозначая такие изменения структуры или функции, которые улучшают приспособленность клетки к новым условиям. Правда, индукцию ферментов можно вызвать и соединениями, не являющимися метаболитами, и в этом случае приспособляемость организма ухудшается, поскольку синтезируются белки, в которых клетка в данный момент не нуждается. Тем не менее, несмотря на эти исключения, у бактерий, как правило, в значительных количествах синтезируются только те ферменты, которые клетка использует для расщепления соответствующего метаболита. Поскольку в результате клетка оказывается более приспособленной к новому окружению, нам кажется, что термин одновременная адаптация адекватно описывает метод, изучающий эту ферментативную перестройку. [c.31]

Поскольку все биохимические процессы проходят при участии ферментов, то при поступлении органических веществ иного химического состава и строения жизнедеятельность микроорганизмов из-за токсичного действия может полностью нарушаться или же в течение некоторого времени происходит приспособление (адаптация) микроорганизмов к изменившимся условиям. Следствием этого является выработка новых ферментов, под действием которых начинает разлагаться новый вид органического загрязнения. В зависимости от химической природы загрязнения, его концентрации, количества микроорганизмов, скорости их размножения и других внешних факторов период адаптации может длиться от нескольких дней до нескольких месяцев. [c.259]

Адаптация микроорганизмов, как правило, сопровождается продолжительной задержкой их роста, после которой он возобновляется. Культура может достигнуть нормального роста только при условии, что энергия не расходуется на процесс адаптации. Методы адаптации варьируют от обработки биомассы токсинами до тонких изменений в клеточной стенке, цитоплазме, ферментах и геноме микроорганизмов. Такая приспосабливаемость часто вызывает наследуемые изменения в составе белков, которые могут определяться как на клеточном, так и на субклеточном уровне с помощью электрофореза в полиакриламидном геле. [c.55]

Сродство фермента к субстрату как адаптация к ограниченному количеству внутриклеточной воды [c.118]

Состояние светового насыщения фотосинтеза свидетельствует-о том, что свет не является лимитирующим фактором для осуществления фотохимических реакций. Одиако абсолютная величина светового насыщения, наклон световой кривой могут В значительной мере изменяться в зависимости от условий. Одни факторы —температура, концентрация углекислого газа, возраст листьев, система ферментов, адаптация к сильному илиг слабому освещенн.ю — влияют на процесс усвоения СОа и вызы-аают снижение скорости светового насыщения фотосинтеза. Вследствие этого уменьшается наклон кривой светового насыщения. Другие факторы —содержание хлорофилла, отсутствие марганца, акцепторов электронов и т. д. — влияют на фотохимический процесс и также могут изменять световую кривую-(А. Т. Андреева). При повышении интенсивности света и концентрации углекислого газа светового насыщения не наблюдается. [c.211]

Динамическая структура белковых макромолекул ферментов, постулированная Ламри, Линдерштром-Лангом и Кошландом, которая проявляется в локальной тепловой подвижности отдельных участков и в способности к индуцированным конформационным переходам, играет первостепенную роль в реализации таких функционально важных свойств ферментов, как динамическая адаптация формы фермента к структуре каталитических и субстратных групп, меняющаяся в процессе химической реакции, аллостерическое взаимодействие между пространственно разобщенными центрами, реализация принципа компле-ментарности свободных энергий (по Ламри) и индуцированного соответствия (по Кошланду). [c.242]

Таким образом, последняя стадия, осуществляемая уже на готовом полисахариде, создает гелеобразующую структуру, а степень ее протекания определяет физико-химические свойства геля. Можно полагать, что, управляя такой циклизацией, водоросли способны к тонкой адаптации своих механических характеристик к конкретным условиям среды. Например, продуцируя или активируя дополнительные количества фермента, катализирующего образование ангидроциклов, организм добивается быстрого повышения степени спирализации и, с.иедовательно, адаптационного изменения свойств геля. [c.169]

L-A.- гормон мозгового слоя надпочечников человека и животных (D-изомер в 15 раз менее активен). Взаимодействуя с адренорецептора-ми, вызывает сужение мелких кровеносных сосудов, повышение артериального давления, усиление работы сердца, расслабление мускулатуры бронхов и кишечника. Связываясь со специфич. рецепторами гликогенсодержащих клеток, стимулирует фермент аденилатцикла-зу, ответственный за синтез циклич. аденозинмонофосфа-та. Последний в свою очередь активирует каскад ферментативных р-ций, приводящих, в частности, к расщеплению гликогена и повышению содержания глюкозы в крови. Л. стимулирует также распад триглицеридов (жиров) в тканях и усиливает катаболич. процессы. При эмоциональных переживаниях, особенно в стрессовых ситуациях, усиленной мышечной работе, охлаждении, понижении уровня сахара содержание А. в крови резко возрастает, что обеспечивает адаптацию организма к новым условиям. [c.36]

В 1955 Ф. Крик предсказал существование в клетках малых молекул, ковалентно связывающихся с помощью особых ферментов с аминокислотами и участвующих в адаптации (приспособлении) аминокислот к генетич. коду, записанному в нуклеотидной форме (т.наз. аданторная ги- [c.624]

Микроорганизмы способны продуцировать большое число разно-образгп>тх по своему действию ферментов, что обусловлено специфическими особенностями их ферментативного аппарата, высокой способностью к размножению и адаптации в различньтх условиях окружающей среды. Используя культуры микроорганизмов, можно гораздо быстрее получить большое количество биологического материала (биомассы) для последующего выделения ферментов. Для питания митфобных клеток могут быть использованы разнообразные продукты и отходы пищевой промышленности (пшеничные и рисовые отруби, картофельная мезга, гречишная шелуха, подсолнечная лузга и т.п.). К недостаткам микробного сырья следует отнести большой объем работы, предшествующий препаративному выделению ферментов (отбор, выращивание и ведение штаммов—продуцентов, подготовка питательных сред, соблюдение условий стерилизации, выращивания, сушки и т.д.). [c.162]

Цитоплазма нейрона находится в постоянном движении. Это движение, называемое аксональным транспортом, осуществляет функциональную связь между телом клетки и ее ядром, с одной стороны, и нервным окончанием, с другой стороны, часто находящемся на расстоянии 1 м и даже более. Аксональный транспорт обусловливает рост и функциональную активность аксона, его регенерацию после очаговых поражений и адаптацию синаптической активности. Различают антеро- и ретроградный аксональный транспорт, так что различные компоненты могут проходить не только от тела клетки к синапсу, но и в обратном направлении. Существует медленный аксональный поток (1— 4 мм/сут), промежуточный (15—50 мм/сут) и быстрый (200— 400 мм/сут). Каждый вид молекул переносится с характерной для него скоростью. Тубулин, субъединицы нейрофиламентов, актин и миозин транспортируются медленно митохондрии с промежуточной скоростью мембранные белки, гликопротеины, гликолипиды, ферменты синтеза медиаторов и медиаторы — быстро. ДНК, РНК н ганглиозиды не транспортируются. Ретроградный транспорт удаляет продукты деградации синапсов, переносит ферменты, а также субстраты, поглощенные пресинаптической мембраной, например фактор роста нервов, токсин столбняка и нейротропные вирусы. [c.316]

Адаптация — это приспособление наследственно компетентной клетки к изменившимся условиям существования. В некоторых условиях адаптация клеток не наблюдается и культура погибает через определенный промежуток времени. Например, клетки andida albi ans адаптивно не вырабатывают липазу в отношении липидов человека даже после трехлетнего культивирования вида на специальной среде. Следовательно, генотип С. albi ans не определяет функцию образования белка липазы, что является результатом отсутствия индуцированного синтеза фермента клетками тест-организма. [c.100]

Влияние физиологических факторов. При постнатальном развитии наблюдается увеличение активности энзимов, в том числе и тех, которые отвечают за метаболизм ксенобиотиков. Это является фактором адаптации новорожденных к новым условиям существования. У новорожденных мышей, крыс, морских свинок, кроликов микросо-мальные ферменты, в том числе и цитохром Р450, отсутствуют. [c.413]

Последовательность явлений, приводящих к такому поведению бактерий при напичии в среде аттрактантов и репеллентов, в настоящее время представляют себе следующим образом [10J. Присутствующие в растворе аттрактанты или репелленты связываются с хеморецепторами бактерий -белками, находящимися либо в мембране, либо вблизи нее, в поверхностном слое бактериальной клетки (в периплазме). При образовании комплекса аттрактант — хеморецептор (или репеллент — хеморецептор) происходит конформационное изменение белка-хеморецептора и окружающей его структуры, приводящее одновременно к двум явлениям. Во-первых, конфЬрмационное изменение передается по мембране от рецептора к эффектору, т.е. мотору, приводящему в движение бактерию, вызьшая изменение характера его вращения во-вторых, при этом конформационном изменении хеморецептора "обнажается группа —СО-0 , которая таким образом становится доступной для присоединения к ней метильной группы СНз (которая переносится от S-аденозилметионина на рецепторный белок ферментом метилтрансферазой). Сигнал, приходящий от хеморецептора к мотору, воздействует на так назьшаемый регулятор дрожания, вызывая изменения частоты дрожания бактерий. Метилирование -С0-0 -группы происходит медленно, в течение нескольких минут, и его результатом является возвращение конформации окрз жения хеморецептора к исходной, что приводит к исчезновению сигнала, поступающего от хеморецептора к регулятору дрожаний и восстановлению первоначальной (т.е. существовавшей до присоединения аттрактанта) скорости дрожаний бактерий, т.е. к адаптации бактерии к аттрактанту (рис. 5.7). [c.99]

С целью адаптации разработанных ранее методов кинетического разделения рацемических смесей с помощью коммерческих липаз микроорганизмов к иромышленным условиям в последние годы получило развитие новое направление улучшения свойств таких биокатализаторов - генетическая иммоби.дизация ферментов в клетках подходящих микроорганизмов или на их поверхности [78, 79]. [c.294]

У насекомых адаптация к инсектицидам чаще всего обусловлена тем, что у устойчивых линий интенсифицируется деятельность окислительных ферментов и связанное с ней тканевое дыхание [176]. Некоторые устойчивые к инсектицидам линии насекомых обнаруживают перекрестную резистентность к инсектицидам третьего поколения — заменителям и аналогам ювенильного гормона такая устойчивость кмрелирует с высокой активностью микросомальных оксидаз [177]. Об успехах в изучении пестицидорезистентности у насекомых см. обзоры [178, 179]. Для того чтобы предотвратить опасность распространения организмов, устойчивых к антибиотикам, химиотерапевтическим препаратам и пестицидам, необходимы совместные исследования химиков, биохимиков, молекулярных биологов, генетиков и экологов. [c.209]

Адаптация к галактоземии. Галактоземия-это патологическое состояние, в основе которого лежит неспособность к утилизации галактозы, образующейся из лактозы, содержащейся в пище. Одна из форм этого заболевания обусловлена отсутствием фермента, называемого галактозе- 1-фосфат - уридилтрансферазой. Если ребенок с таким дефектом не умирает Б раннем возрасте, то позже у него может в какой-то мере развиться способность метаболизировать галактозу. Эта способность появляется за счет усиленного образования фермента UDP-галактозопиро-фосфорилазы, катализирующего следующую реакцию [c.620]

Начальная фаза. Эта фаза охватывает промежуток времени между инокуляцией и достижением максимальной скорости деления. Продолжительность этой фазы зависит главным образом от предшествовавших условий культивирования и возраста инокулята, а также от того, насколько пригодна для роста данная среда. Если инокулят взят из старой культуры (в стационарной фазе роста), то клеткам приходится сначала адаптироваться к новым условиям путем синтеза РНК, образования рибосом и синтеза ферментов. Если источники энергии и углерода в новой среде отличаются от тех, какие были в предЩествующей культуре, то приеиособление (адаптация) к новым условиям мож1ет быть связано с синтезом новых ферментов, которые ранее не были нужны и поэтому не синтезировались Образование новых ферментов индуциру1ется новым субстратом. [c.195]

Изменения состава белков могут происходить либо в метаболических ферментах [69], что блокирует метаболизм вредного вещества, либо в транспортной системе или в клеточной стенке [70], что блокирует их поступление в клетку. Сообщалось о потере в таких условиях специальных транспортных белков мембраны [71]. Кроме того, микроорганизмы могут продуцировать внеклеточные связывающие белки, такие как металло-тионены [72], или пассировать токсины в цитоплазматических вакуолях или гранулах. Неспецифическое внеклеточное связывание токсинов такими компонентами клеточной стенки, как тей-хоевая кислота, полисахариды и липополисахариды, также способствует детоксикации [73]. Известно, что многие из этих адаптаций детерминированы плазмидами, как, например, двойная резистентность некоторых штаммов Staphylo o us aureus к ртути и антибиотикам. [c.55]

Как уже описано, предпосылкой деградации ксенобиотиков в природной среде является присутствие в ней структурно родственных соединений. Природные механизмы сначала могут быть не эффективными в трансформации ксенобиотиков вследствие кинетических ограничений, вызванных субстратной специфичностью ферментов. Со временем это может быть преодолено за счет сверхпродукции этого фермента (ферментов), благодаря снятию или изменению регуляторного контроля его синтеза, генной дупликации, приводящей к дозовому эффекту, или мутационной изменчивости, создающей фермент с измененной субстратной специфичностью. Дальнейшая адаптация может произойти благодаря адаптивной пластичности микроорганизмов с помощью генетической перестройки. [c.331]

Регулирование концентраций ферментов на этом высщем уровне иерархии метаболического контроля имеет очевидные преимущества и ограничения. Механизм активации и репрессии генов позволяет эффективно изменять концентрации ферментов весьма специфичным образом, поэтому он обеспечивает чрезвычайно щирокие возможности контроля. Однако в эукариотических клетках, с которыми мы будем почти исключительно иметь дело в этой книге, активация генов — процесс очень медленный. Обычно время, необходимое для того, чтобы индуцирующий или репрессирующий сигнал мог повлиять на концентрацию фермента, измеряется по меньшей мере часами. Изменения же во внешней среде могут совершаться в течение секунд или минут, и поэтому выживание часто зависит от способности к столь же быстрой биохимической адаптации. [c.16]

МОЖНО будет сказать, что быстрота биохимической адаптации к какому-нибудь изменению среды будет зависеть от места осуществления этой адаптации в церархни механизмов метаболической регуляции. Моду ляция активности ферментов, уже функционирующих в клетке, иногда создает возможность почти мгновенной адаптации, В отличие от этого для активации и репрессии генов могут требоваться часы и даже дни. И наконец, крайний случай накопление в геноме новых последовательностей оснований ДНК, кодирующих адаптивные генные продукты, может потребовать многих поколений. Короче говоря, быстрота адаптации должна быть, по-видимому, тесно взаимосвязана с использованным стратегическим механизмом адаптации. [c.27]

В растительных клетках большая часть СОг фиксируется при участии ферментов второй группы — в реакциях, которые осуществляются за счет энергии высокоэнергетических веществ, получаемых фотосинтетическим путем. Связывание СОг с помощью энергии света имеет фундаментальное значение в двух отношениях. Во-первых, эти реакции служат первичным источником углерода и энергии для всех биологических систем это тот пункт, в котором световая энергия преобразуется в химическую энергию, необходимую для поддержания процессов жизнедея тельности. Во-вторых, — и это самое интересное в связи с основ ной темой нашей книги — фермент, ответственный за фиксацию углекислоты, обнаруживает поразительно малое сродство к ней значение кажущейся Лм для СОг у него приблизительно 50 раз выше концентрации СОг в окружающем пространстве Неизбежная на первый взгляд неэффективность этого фер мента — рибулозодифосфаткарбоксилазы (РуДФ-карбоксила зы) — привела к выработке важных приспособлений, повышаю щих способность растений к извлечению СОг из бедной этим субстратом среды. Для того чтобы полностью оценить эти механизмы адаптации, мы должны сначала рассмотреть некоторые из механизмов, лежащих в основе фотосинтеза. [c.99]

Попутно можно добавить, что растения типа С-4 обычно не очень продуктивны при низких температурах. Они происходят из жарких стран и, по-видимому, до сих пор в наибольшей степени процветают в теплых районах. Например, Бьоркман и его сотрудники показали, что у растений типа С-4 в Долине Смерти (Калифорния) фотосинтез достигает максимума при температурах около 50 °С. Важные различия в реакции на температуру у таких ключевых ферментов, как РуДФ- и ФЕП-карбоксилазы, несомненно, возникли в результате эволюционной адаптации растений к таким крайним тепловым режимам. [c.113]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология