Ферменты, адаптация концентрация

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]

Во многих случаях трансформация или потребление токсичного соединения микроорганизмами начинается лишь при снижении его концентрации вследствие рассеивания или абиотических процессов, либо после адаптации микроорганизмов к его потреблению. Адаптация микроорганизмов к ксенобиотикам происходит в результате падения скорости поступления субстрата-яда в клетку вследствие изменения проницаемости и состава клеточных мембран увеличения скорости синтеза фосфолипидов использования активной системы транспорта для удаления соединений из клетки связывания активными биологическими соединениями клетки в нетоксичные производные изменения или утраты чувствительного звена обмена потери ферментов, катализирующих превращение исходного соединения или промежуточных продуктов подготовительного метаболизма в стойкие токсические соединения индукции ферментов, нечувствительных или менее чувствительных к данному соединению. [c.360]

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 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]

Наконец, еще один механизм адаптации ферментного аппарата для поддержания концентраций субстратов в определенных узких пределах состоит в сближении значений Кж или Sos у ферментов данной метаболической цепи. Показатели сродства к субстрату у ферментов какого-либо пути очень часто имеют величину одного порядка. Благодаря этому продукт одной ферментативной реакции может служить субстратом для следующего фермента без вредных чрезмерно больших колебаний его концентрации. [c.120]

Имеется, однако, ряд моментов, ограничивающих возможности количественной стратегии. Прежде всего трудно представить себе, чтобы во время адаптации к холоду могли увеличиваться концентрации всех имеющихся ферментов или хотя бы всех ферментов, лимитирующих скорости реакций. Растворяющая способность внутриклеточных жидкостей ограничена (стр. 116), так же как и число участков для прикрепления ферментов, связанных с мембранами. К тому же время, необходимое [c.247]

Этот пример иллюстрирует одну из важнейших особенностей адаптации ферментативных механизмов физиологически важные свойства фермента, в данном случае скорость реакции при физиологических концентрациях субстрата, часто оказываются суммарным результатом противоположных изменений в общей каталитической способности, с одной стороны, и в ее регулируемом использовании — с другой. Рассматривая действие температуры, мы уже видели примеры того, как изменение числа оборотов в значительной части или полностью уравновешивается противоположным изменением сродства фермента к субстрату. Теперь мы видим, что и эффекты давления на уровне числа оборотов и сродства к субстрату могут приводить к такому же гомеостазу функции. Таким образом, из адаптации к температуре и давлению вытекает, что относительное постоянство какого-то свойства фермента неизбежно приводит к нарушению его функции прп изменении температуры или давления в случае температуры таким фиксированным свойством является изменение энергии, связанное с активацией, а в случае давления — изменение объема при активации. Одиако потенциальные отрицательные эффекты такого изменения функции смягчаются или устраняются путем изменения другого параметра, более податливого по отношению к воздействиям естественного отбора. [c.336]

На скорость энзиматических процессов, как указывалось, влияет концентрация соединения, на которое действует фермент, а также концентрация собственно фермента. Одни вещества активируют ферменты, другие — тормозят или полностью парализуют их. Многие микробы, не имеющие соответственных ферментов, путем адаптации становятся способными вырабатывать энзимы, которые могут вызвать реакцию катализа, ранее им чуждую. [c.28]

Таким образом, характер дыхания, соотношение между аэробными и анаэробными сторонами процесса, величина дыхательного коэффициента зависят не только от концентрации кислорода, но и от способности ткани использовать имеющийся кислород. Под влиянием ряда факторов (свойства ферментов, температура, характер адаптации и т. д.) в дыхании ткани, даже полностью обеспеченной кислородом, доминирующая роль может принадлежать анаэробным процессам. И наоборот, в некоторых тканях при низком содержании кислорода в среде (не более 1%) газообмен может совершаться в соответствии с классическим уравнением аэробного дыхания, при дыхательном коэффициенте, равном 1,0. Примером могут служить внутренние ткани мякоти мясистых плодов, клубней и т. п. [c.298]

На направленность и активность действия растительных ферментов влияют такие факторы, как обезвоживание, охлаждение, увеличение осмотической концентрации, изменения pH и др. Установлено, что биохимическая активность пластид зависит от их морфологической структуры, которая изменяется под действием тех или иных факторов. Ферменты, возникающие в процессе развития растительного организма, обеспечивают его адаптацию к окружающим условиям и обуславливают связь между внутренней и внешней средой. Например, при обезвоживании растительных тканей изменяется направленность действия ферментов в сторону гидролиза и задерживаются все синтетические процессы. После возобновления нормальной обводненности тканей ростовые процессы еще некоторое время угнетаются, так как изменение направленности ферментов на синтетическую деятельность происходит не сразу. [c.51]

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]

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]

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]

Здесь следует упомянуть еще об одном возможном уровне регуляции азотистого обмена. Как мы видели в гл. 5, у позвоночных регуляция обмена NHI во время адаптации к различным степеням обезвоживания в известной мере определяется регуляцией активности карбамоилфосфатсинтетазы. Эта адаптация соверщается у позвоночных за период, измеряемый днями или неделями, а такого времени вполне достаточно для изменения скоростей синтеза ферментов. Возможно, что так же обстоит дело и у наземных брюхоногих моллюсков. Эти животные впадают в летнюю спячку на несколько недель или месяцев, т. е. времени здесь опять-таки вполне достаточно для регуляторных сдвигов на уровне концентраций ферментов. Однако в отношении моллюсков этот вопрос еще не подвергался тщательному изучению. [c.200]

Классического цикла мочевины у ракообразных, по-видимому, нет. За исключением аргиназы, у них не было обнаружено ни одного из ферментов, обычно связанных с этим циклом. Активность аргиназы довольно высока, и полагают, что этот фермент участвует главным образом в регулировании концентрации аргинина. Но, как мы увидим, он, возможно, играет также важную роль в генерировании мочевины, служащей субстратом для уреазы. В экзоскелете многих ракообразных, так же как и у брюхоногих моллюсков, откладываются значительные количества СаСоз этот процесс активно протекает на протяжении примерно 4 всего цикла линьки, и, следовательно, для его осуществления, возможно, требуются специфические пути адаптации для поддержания условий, способствующих образованию и осаждению карбонатов. [c.201]

Хотя эктотермные эукариоты обладают двумя главными механизмами увеличения концентраций ферментов при адаптации к холоду или уменьшения их при адаптации к теплу, важно уяснить себе, что эти два механизма неравноценны по своим возможностям. Скорость расщепления может влиять только на количества тех ферментов, которые же есть в клетке, тогда как синтез (связанный с транскрипцией и трансляцией новой генетической информации) может вести к появлению новых разновидностей ферментов — обстоятельство, к которому мы еще вернемся. [c.247]

Рис. 13-51. Гипотетическая модель бактериального хемотаксиса, основанная на предположении, что МБХ-ЭТО мембранный фермент, синтезирующий внутриклеточный медиатор X. Фермент быстро активируется при связывании рецептора, а в период адаптации медленно ингибируется в результате метилирования. При высокой внутриклеточной концентрации X жгутики вращаются против часовой стрелки и бактерия плывет прямо, а при низкой концентрации X жгутики вращаются по часовой стрелке и бактерия кувыркается. Как видно из схемы, адаптированный МБХ на короткое время реактивируется (так что частота кувьфкания уменьщается) при связывании дополнительного рецептора, если концентрация аттрактанта возрастает (А), или инактивируется (так что кувыркание учащается) в результате отделения рецептора от МБХ, если концентрация аттрактанта падает (Б). Обратите внимание, что ферментативная активность МБХ в адаптированном состоянии (с

Второй априорный аргумент в пользу качественной стратегии ферментной адаптации связан с вопросами клеточной архитектуры . Даже если имеющиеся в клетках ферменты достаточно хорошо функционируют при изменивщейся температуре и, следовательно, компенсация могла бы осуществляться путем изменений в концентрациях этих ферментов, все же может быть достигнут предел числа ферментных молекул, способных разместиться в водной фазе и мембранах клетки. [c.252]

Согласно теории Г. Селье, в адаптации организма к стрессовым факторам, в том числе к напряженной физической нагрузке, наиболее важную роль играют гормоны гипофиза и надпочечников. Развитие так называемого общего адаптационного синдрома контролируется гипоталамусом. Гипоталамус интегрирует информацию, полученную из всех частей тела, в том числе иЦНС, и запускает гормональный механизм поддержания относительного метаболического гомеостаза (рис. 106). В первую очередь усиливается секреция катехоламинов адреналина и норадреналина мозговым слоем надпочечников. Они активируют распад гликогена в печени и повышают уровень глюкозы в крови, а также распад жиров, т. е. мобилизуют энергетические резервы организма и улучшают энергообеспечение органов и тканей. Далее при повышении концентрации катехоламинов в крови усиливается синтез АКТГ в гипофизе, которые активируют синтез глюкокортикостероидов (кортизола) в коре надпочечников. Кортизол запускает реакции адаптивного синтеза ферментов, активирует процессы новообразования глюкозы в печени из веществ неуглеводной природы и мобилизацию жиров, а также снижает синтез белков в тканях, что ведет к повышению уровня аминокислот, необходимых для адаптивного синтеза веществ. Все это создает условия для поддержания высокой скорости энергообразования в условиях повышенной потребности тканей в энергии. Адреналин и кортикостероиды при стрессе работают однонаправленно и обеспечивают большую скорость катаболизма мобилизованных энергетических источников. Поэтому эти гормоны называются адаптивными. [c.273]

Первые высказывания по этому вопросу принадлежат Нейсону и Ивенсу (1953), а также Николасу и др. (1954). Они подчеркивали, что одним из условий образования активного фермента у грибов является наличие в питательной среде нитратов. Позже Кинский (1958) подтвердил наличие количественной зависимости между эффектом адаптации у Neurospora rassa и концентрацией в среде нитратов. [c.114]

Активация МБХ активированными рецепторами должна создавать внутриклеточный сигнал, влияющий на направление вращения жгутика. Природа этого сигнала неизвестна. Можно, однако, построить гипотетическую модель бактериального хемотаксиса. Эта модель основана на предположении, что при высокой внутриклеточной концентрации каких-то небольших молекул X жгутик вращается против часовой стрелки и клетка плывет прямо. При низкой концентрации X жгутик начинает вращаться по часовой стрелке и клетка кувыркается. Следующее предположение состоит в том, что МБХ представляет собой мембранный белок, катализирующий синтез молекул X в цитоплазме, и что его активация при хемотаксисе повышает внутриклеточную концентрацию X, а при адаптации (т. е. метилировании МБХ) происходит инактивация фермента и понижение концентрации X до обычного уровня покоя . Этот уровень концентрации X позволяет клеткам в среде без хемотакси-ческих стимулов плыть прямо и время от времени кувыркаться. [c.289]

Хочачка и сотр. (Ho ha hka et al., 1972) изучали ферменты, выделенные из рыб, обитающих на средней и большой глубине оии хотели определить природу адаптивных изменений в структуре ферментов, в результате йоторых эти катализаторы приобретают способность функционировать при давлениях, существующих на больших глубинах. Исследователи пришли к заключению, что адаптация ферментов к высоким давлениям обусловлена высокой степенью сродства ферментов к субстратам, кофакторам и модуляторам, а ие величиной или энергией активации . Следует отметить, что величина которая имеется здесь в виду, представляет собой изменение объема конкретно для активации фермент-субстратного комплекса, а совсем не обязательно является в уравнении (2). По мнению Хочачки и сотр., в природных условиях, где концентрация субстратов может быть низкой, стадия связывания субстратов имеет первостепенную важность так же, впрочем, как стадия связывания кофакторов и модулирующих лигандов. [c.143]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология