Система метаболическая

Скорости большинства химических реакций повышаются с ростом температуры. С этой общей закономерностью мы встречаемся во многих биологических процессах, протекающих вокруг нас. Скорость роста травы и метаболическая активность домашних насекомых больше в теплое время года, чем в холодное зимнее время. Пищу быстрее готовить в кипящей воде, чем в просто горячей. Однако не следует слишком сильно полагаться на примеры реакций в биологических системах, скорости протекания которых зависят от температуры, потому что такие реакции являются очень сложными и обычно идут в довольно узком интервале оптимальных температур. Чтобы получить более ясное представление о влиянии температуры на скорость реак- [c.15]

Т) Таким образом, создается единая система метаболических процессов, обусловливающая формирование определенных закономерностей взаимодействия между собой биомолекул, названных А. Ленинджером молекулярной логикой живых организмов, изучением которых и занимается биохимия. [c.440]

Все эти примеры служат иллюстрацией пассивного, но стереоселективного переноса, когда органические модельные системы осуществляют асимметричное узнавание. Однако можно провести аналогию между этими результатами и процессом опосредованного переноса через биологические мембраны. Все липидные мембраны практически непроницаемы для внутриклеточных белков и высокозаряженных органических и неорганических ионов, находящихся с обеих сторон мембраны. Диффузия Na+ через клеточную мембрану из клетки и К+ в клетку происходит в направлении отрицательного градиента химического потенциала и называется пассивным переносом. Пассивный перенос ионов через мембраны может быть вызван ионофорами [см. разд. 5.1.3]. К счастью, концентрации катионов по обе стороны мембраны различные, и такое состояние поддерживается активным переносом, который зависит от метаболической энергии. Механизм этого процесса известен под названием натриевый насос, функция которого сводится к поддержанию высокой внутриклеточной концентрации К+ и низкой концентрации Na+. Кальций, по-внднмому, также активно выводится из клеток. В этих случаях энергия для переноса обеспечивается за счет гидролиза АТР. Однако диффузия сахаров и аминокислот к важнейшим клеточным объектам — пример простого опосредованного пассивного переноса. [c.282]

Разнообразие родов и видов бактерий обусловливает разнообразие путей метаболизма утилизируемых веществ. Определение какого-либо соединения в качестве неразлагаемого подразумевает прежде всего недостаток информации о микроорганизмах, способных использовать это соединение. Для повышения эффективности биодеградации целесообразно использовать смещанные культуры микроорганизмов. В то же время один и тот же организм способен деградировать сразу несколько близкородственных соединений. Процесс природной селекции подходящих микроорганизмов может быть дополнен искусственной селекцией, например, с использованием селекционного реактора. Эта система в процессе своего функционирования создает благоприятные условия для роста культуры, обладающей нужным набором метаболических активностей. Посевным материалом для реактора может быть биомасса активного ила с заводов по переработке городских отходов [21]. [c.133]

Таким образом, клеточная активность хорошо координирована на ферментном уровне —лишь в весьма редких случаях темпы синтеза и разрушения веществ отличаются от необходимых для обеспечения нормального роста и поддержания метаболизма клетки [68, 98]. Однако термин гомеостаз применяется к подобным механизмам регуляции довольно ограниченно говорят, что клетка обладает гомеостатическими реакциями в том смысле, что если ей наносится какое-либо обратимое повреждение, то клетка сама его ликвидирует. Так, когда в ДНК происходят определенные мутации, и вследствие этого синтез некоторых ферментов становится невозможным, необходимые метаболиты все-таки синтезируются, хотя и необычным для нормальной клетки путем — возможно именно в этом и состоит значение альтернативных метаболических путей [98, стр. 554]. Чаще, однако, вместо гомеостаза говорят об устойчивости или эластичности устойчивость комплексов биохимических реакций связывается со сложностью системы метаболических путей [72, 338]. Тесно переплетаемая сеть реакций, поддерживаемых в стационарном состоянии, обеспечивает химическую эластичность клетки, от которой зависит ее выживание в изменяющихся условиях среды [72, стр. 12]. [c.52]

Ингибитор связывается аналогично, но дальнейшие химические превращения совершенно иные. Введение конъюгированной системы значительно облегчает атаку соседнего нуклеофила на апофермент. При этом образуется новая стабильная ковалентная связь, что приводит к необратимому ингибированию фермента и препятствует нормальному метаболическому функционированию системы, н [c.451]

Реальность такого реактора была показана на примере получения аланина из молочной кислоты. Смещение равновесия в нужную сторону в таком реакторе, содержащем лактатдегидрогеназу, достигается использованием высокой концентрации субстрата и быстрой утилизацией пировиноградной кислоты вторым ферментом. Стоит отметить, что подобная система служит также моделью возможного применения в лечебных целях, в которой ферменты и коферменты, иммобилизованные вместе, могут функционировать как самостоятельная единица для коррекции метаболического дисбаланса. [c.260]

Человек живет на Земле не один, а в окружении множества других живых существ, и их метаболизм для нас жизненно важен. Фотосинтезирующие организмы используют энергию солнечного света и вырабатывают вещества, которые необходимы для человека, но не синтезируются в его организме. Микроорганизмы, получая энергию за счет различных реакций, разлагают сложные органические соединения до форм, которые могут затем использоваться растениями. В этой книге мы опишем химические реакции, протекающие в самых разнообразных живых системах. Наряду с метаболическими путями, общими для большинства организмов, будут рассмотрены и некоторые своеобразные, необычные процессы. [c.11]

Железо функционирует как основной переносчик электронов в биологических реакциях окисления — восстановления [231]. Ионы железа, и Fe +, и Fe +, присутствуют в человеческом организме и, действуя как переносчики электронов, постоянно переходят из одного состояния окисления в другое. Это можно проиллюстрировать на примере цитохромов . Ионы железа также служат для транспорта и хранения молекулярного кислорода — функция, необходимая для жизнедеятельности всех позвоночных животных. В этой системе работает только Ре(П) [Fe(111)-гемоглобин не участвует в переносе кислорода]. Чтобы удовлетворить потребности метаболических процессов в кислороде, большинство животных имеет жидкость, циркулирующую по телу эта жидкость и переносит кислород, поглощая его из внешнего источника, в митохондрии тканей. Здесь он необходим для дыхательной цепи, чтобы обеспечивать окислительное фосфорилирование и производство АТР. Одиако растворимость кислорода в воде слишком низка для поддержания дыхания у живых существ. Поэтому в состав крови обычно входят белки, которые обратимо связывают кислород. Эти белковые молекулы способствуют проникновению кислорода в мышцы (ткани), а также могут служить хранилищем кислорода. [c.359]

Каждый из этих элементов (подсистем) характеризуется сложной иерархической структурой связей, к которой также применим системный подход. Так, клетка как сложная система может быть представлена многосвязной метаболической схемой, соответствующей внутриклеточным процессам. Биореактор с позиций системного анализа представляет многоуровневую систему, состоящую из гидродинамических, тепло-массообменных и биохимических процессов, осуществляемых в определенном конструктивном оформлении. БТС в целом включает технологические процессы и аппараты, связанные материальными и энергетическими потоками, и обеспечивает производство целевого продукта микробиологического синтеза. Рассмотрим качественные характеристики данных подсистем, что позволит оценить их сложность как больших систем и целесообразный уровень детализации при разработке формализованных методов математического описания БТС. [c.7]

Третий этап является заключительной стадией окисле ния питательных веществ, во время которой выделяется до 60—70% всей освобождаемой энергии исходных продуктов. Он реализуется в митохондриях через ЦТК и митохондриальную дыхательную цепь. Окислительные реакции ЦТК протекают без участия кислорода. Последний вступает в реакции только на заключительных стадиях, осуществляемых цепью переноса электронов в митохондриях. Тем не менее ЦТК занимает особое положение во всех системах метаболических превращений, так как практически любое вещество может окислиться до СО2 и НгО, если оно превратилось в одно из соединений этого цикла. [c.52]

Введение биологического элемента в эту систему взаимодействий н обратных связей не упрощает дела, но приближает нас к пониманию того, что в действительности происходит в природных средах. Если живые организмы образуют перифитон (это определяется природой организмов и условиями на поверхности раздела твердое тело/жидкость), то их метаболическая активность может усиливаться [2] и существенно влиять на процессы в такой системе. [c.431]

Не все механизмы, обеспечивающие регуляцию метаболизма глюкозы и липидов, уже известны. Ясно лишь, что в клетке имеется система связанных друг с другом регуляторных взаимодействий, позволяющих всему набору метаболических циклов по-разному реагировать на изменение условий. Ответная реакция организма всегда направлена не [c.516]

Как известно, метаболический цикл представляет собой открытую систему последовательных реакций, в ходе которых поступающий пищевой субстрат (исходный реагент для сопрягающего процесса) перерабатывается (ассимилируется) таким образом, что по завершении метаболического цикла происходит полная регенерация исходных внутренних компонентов системы. Химические превращения в метаболическом цикле на любом из промежуточных звеньев могут сопровождаться выделением в окружающую среду продуктов метаболизма и поступлением извне пищевого субстрата, а также диссипацией энергии, выделяемой при ассимиляции молекул этого субстрата. [c.344]

Поступающий в организм азот расходится по двум направлениям (рис. 12.1) всасывается в пищеварительном тракте и поступает в кровеносную систему (переваримый азот) или выбрасывается с фекалиями. С другой стороны, нормальное функционирование пищеварительной системы требует продуцирования белков (преимущественно ферментов и слизей пищеварительного тракта), которые входят в состав фекального (метаболического) азота. Этот азот, как правило, представлен небольшим количеством по сравнению с азотом, поступающим с пищей, которое зависит от свойств рациона, содержащего белок, и от физиологического состояния организма. Однако для упрощения [c.570]

Для справедливости данного заключения необходимо также допустить, что состояние системы находится вблизи равновесия и соответствует области линейной термодинамики. Последнее является достаточно серьезным офаничением для анализа метаболических процессов. Тем не менее известны попытки объяснить направление эволюционного процесса в живых системах даже на основании развитых выше упрощенных термодинамических пред- [c.345]

Поэтому использование понятия энтропии для существенно неравновесных и гетерогенных систем оправданно только по отношению к вьщеленным статистическим степеням свободы. Например, в биологических системах его можно применять только по отношению к конкретным метаболическим процессам. Пренебрежение этим обстоятельством создает причины серьезных ошибок при попытках дать чисто термодинамическую трактовку явления жизни. [c.397]

Развитие гипергликемии при диабете можно рассматривать также как результат возбуждения метаболических центров в ЦНС импульсами с хеморецепторов клеток, испытывающих энергетический голод в связи с недостаточным поступлением глюкозы в клетки ряда тканей. Роль системы фруктозо-2,6-бисфосфата в регуляции метаболизма углеводов, а также нарушения ее функционирования при сахарном диабете см. главу 16. [c.360]

Общим итогом реакций, катализируемых как митохондриальными, так и микросомальными окислительными системами, является утилизация кислорода и восстановительных эквивалентов в виде НАДФН, т. е. реакции имеют общие точки соприкосновения в системе метаболических процессов. Поэтому, естественно, встает вопрос конкурируют ли они за эти два параметра [c.138]

Эволюцию обмена веществ следует представлять себе как медленный, многоступенчатый процесс, в результате которого на протяжении последних 3—4 млрд. лет последовательно возникали все новые и новые пути использования химической и физической среды. Действительно, эксплуатативный характер биохимической адаптащш ни в чем не проявляется так наглядно, как в той последовательности, в которой вырабатывались системы метаболических реакций, использующих новые источник субстратов и энергии, по мере того как эти источники появлялись в окружающей среде. В табл. 1 кратко резюмирована схема биохимической эв0Л 0Ц1 ПО Уолду. Эта схема ясно иллюстрирует взаимодействие между организмами и средой жизнедеятельность организмов приводит к изменению внешн х условий, которое в свою очередь используется в результате появления новых метаболических функций. [c.31]

Антоциансодержащие листья по сравнению с зелеными больше поглощают, но меньше отражают и пропускают лучистой энергии в зеленой части спектра. Поглощенная антоцианами лучистая энергия, по-видимому, используется различными регуляторными системами метаболических процессов. Кроме того, флавоиолы обусловливают окраску цветков и плодов. Многие флавоиолы и антоцианидины токсичны для паразитических организмов. [c.385]

В биологии существование термодинамического сопряжения необходимо для обеспечения возможности использования живыми организмами энергии, выделяемой в реакциях клеточного метаболизма. Необратимые химические процессы в клетке являются причиной деградации энергии Гиббса системы в теплоту и приводят к диссипации (рассеянию) энергии. Однако наличие сопряжения таких химических процессов с реакциями ассими-дяции пищевых веществ в клетке частично предотвращает эти потери энергии и тем самым обеспечивает возможность развития или жизнедеятельности клетки и запасания энергии, выделенной в ходе самопроизвольных метаболических реакций, в форме химических связей И клеточных структур живого организма. При этом скорость общего изменения энтропии для сопряжен- [c.302]

Кальциевый обмен самым тесным образом связан с метаболизмом фосфора в организме. В свою очередь фосфор, принимая участие в ряде метаболических процессов, фактически связан со всеми системами преобразования энергии в живой клетке. Фосфор попадает внутрь клетки в виде неорганического фосфата, оказавшись в клетке, он включается в различные органические соединения и в полифосфаты. Полифосфаты служат резервом и основным хранилищем фосфора в клетках, в которых протекает синтез нуклеиновых кислот и фосфолипидов, играя роль своеобразного метаболического буфера [960]. [c.496]

Любое биологическое превращение связано с энергией и для понимания метаболических процессов необходимо знание основных положений биоэнергетики. Энергетика любой системы - предмет изучения термодинамики, и ее законы универсальны, но для живых систем существуют некоторые особенности. [c.72]

Система, регулирующая образование и распад гликогена в мышцах животных, относится к числу наиболее хорошо изученных систем, контролирующих метаболические процессы [47—49]. Эта система схематически показана на рис. 11-10. Жирной прерывистой линией указано превращение гликогена в глюкозо-1-фосфат, катализируемое гликогенфосфорилазой (гл. 7, разд. В, 5 гл. 8, разд Д, 3,д). [c.507]

Буферные смеси щироко применяются в аналитической практике при стандартизации кислотности среды, в производстве. Такие растворы имеют очень важное физиологическое значение. Кровь человека имеет pH 7,4, а содержимое желудка pH 2. Таким образом, для живого организма важно не только регулировать его pH, но и поддерживать постоянным его различные яиачения в разных частях его метаболической системы. [c.42]

После инъекции меченого серотонина в течение нескольких минут приблизительно половина его претерпевает метаболические превращения и экскретируется, а остаток переходит в отдельные органы, преимущественно в клетки ретикулоэндотелиальной системы селезенки и печени, клетки перегородок легочных альвеол и тромбоциты. В клетки 5-ГТ поступает вместе с внеклеточной жидкостью с помощью активного транспортного механизма, называемого аминовым насосом. Действие этого насоса может быть заблокировано резерпином [5 гек, 81гек, 1970]. [c.59]

В культурах клеток человека учитывают также генные мутации, например, по локусу тимидинкиназы. Этот эксперимент занимает от двух до пяти недель. Время, необходимое для обнаружения других генетических событий и у других объектов, легко установить, зная их особенности, упомянутые в предыдущих главах. Так, эксперименты с бактериями при качественном или полуколи-чественном учете генетической активности занимают одну неделю. При количественном исследовании мутагенной активности с применением системы метаболической активации это время увеличивается до 4—5 недель. Сходные затраты времени необходимы для работы с грибами дрожжами и нейроспорой. Сравнимые сроки требуются для испытаний с использованием дрозофилы (2—7 недель) и высших растений. [c.538]

Рис. 1.4, Система метаболических реакций, обладающая ауторегуляторными свойствами. В системе имеется обратная (/) и прямая (2) связи. Прямая связь представляет собой активацию предшественником субстрата, которая приводит к увеличению скорости потребления продукта в побочных реакциях, катализируемых ферментом Е . Обратная связь —угнетение фермента , конечным продуктом Изменение скорости образования исходного субстрата 5о является возмущением в системе.

Наиболее адекватным и распространенным модельным тестом оценки СМА является тест Эймса с использованием клеточной культуры Salmonella Thypimurium, позволяющий, применяя разные штаммы, выявить мутагены различного механизма действия, а, вводя варианты с неполной (СМ-) и полной (СМ-ь) системой метаболической активации, определять эффекты не только самих веществ, но и их метаболитов [141]. Исследования проводились в соответствии с методическими указаниями [142,143]. [c.274]

Чем вьш1е мощность работы и чем больще активная мы-щечная масса, тем значительнее степень и область расщирения сосудов и тем существеннее снижается периферическое сосудистое сопротивление кровотоку. Это снижение сосудистого сопротивления противодействует тенденции к повыщению АД, которая вызьюается ростом сердечного выброса. Как видно из представленного вьше материала, существует тесная связь ге-модинамических изменений при эмоциональном напряжении с интенсивностью моторных проявлений, что дает основание считать в этих условиях реакции сердечно-сосудистой системы метаболически оправданными (адаптивными). Однако тогда, когда эмоциональное напряжение не сопровождается какой-либо мьплечной деятельностью, вегетативные сдвиги теряют свое приспособительное значение (К.В.Судаков, 1995, 1999). Подобная реакция сердечно-сосудистой системы является основой развития патологических состояний, в частности, гипертонической болезни. В целом гемодинамические реакции при эмоциональном напряжении у человека реализуются за счет включения тех же механизмов, которые подготавливают организм к реальной физической нагрузке. [c.432]

Не менее важное значение для оценки потенциальной опасности профессиональных ядов имеет величина растворимости вещества в масле. Вещества с высокой растворимостью в жирах (высоким значением коэффициента Овертона— Мейера) могут накапливаться в жировых депо, постепенно поступать из них в кровь либо подвергаться в. жировой ткани метаболическим превращениям (И. Д. Гадаскина, 1970). Подобные вещества потенциально опасны для развития хронического отравления. Система неэлектролитов (Н. В. Лазарев, 1944), состоящая из 9 групп и основанная на физико-химических свойствах веществ, позволяет предвидеть скорость насыщения и выделения яда из организма, а отсюда степень его потенциальной опасности. [c.62]

Исследования, проведенные в ряде стран, показали, что металлы, широко применяемые в промышленности и распространенные в окружающей среде, могут оказывать на организм человека не только токсикологическое, но и канцерогенное воздействие [935, 987]. К химическим канцерогенам относят такие металлы, как бериллий, хром, никель потенциальными канцерогенами являются кобальт, кадмий, свинец и некоторые другие металлы [931]. Понятие канцерогенность металла относится не к элементу как таковому, а к его определенному физико-химическому состоянию. Например, канцерогенность хрома может быть объяснена следующим образом. Этот элемент в виде хромат-аниона с помощью сульфатной транспортной системы проникает через клеточную мембрану, тогда как катион хром(П1) сквозь нее не проходит. Клеточная метаболическая система восстанавливает хромат до хрома(П1), который в отличие от оксоаниона хрома(VI) образует прочные комплексы внутри клетки с нуклеиновыми кислотами, протеинами и нуклеозидами, вызывая повреждения ДНК, которые в свою очередь ведут к мутации, а следовательно, и к развитию рака [931]. Согласно концепции Мартелла канцерогенность металла связана со степенью его электроположительности. Ионы электроположительных металлов образуют лабильные комплексы и большей частью не канцерогенны. Ионы же металлов с низкой электроположительностью образуют высококовалентные связи с донорными группами биолигандов и способны подвергаться только очень медленным обменным реакциям с другими лигандами, находящимися в биологических системах, что в конечном счете обусловливает канцерогенное действие этих катионов [931]. [c.500]

РИС. 11-4. А. Восстановительная карбоксилирующая система, используемая в восста.-новительном пентозофосфатном метаболическом пути. Сначала показаны реакции, существенные для этой системы (обведены пунктирной линией), после чего идут типичные последующие реакции. Цикл фосфорилирование — дефосфорилирование завершается действием фосфатазы. Б. Восстановительный пентозофосфатный цикл изображеи таким образом, чтобы было наглядно видно, как связываются три молекулы СОа, давая одну молекулу триозофосфата. КСЗ — система восстановительного карбоксилирования. [c.476]

Быстрая диссоциация комплексов кальций — белок служит ме-ланизмом переключения активности белка. Рассмотрим теперь внутриклеточные процессы, происходящие после того, как прекращается действие раздражения (нервных импульсов или присоединения гормонов). Метаболические процессы прекратятся с запаздыванием по времени порядка секунд после того, как содержание циклического АМР или ионов Са понизится ниже критической величины (табл. 11,1). В отличие от этого сократительный аппарат выключается в интервале 10—20 мс путем удаления ионов кальция из тонких нитей. Скорость этого процесса свидетельствует об эффективности саркоплазматического ретикулума как кальциевого насоса [701]. С другой стороны, наличие этой сложной системы, которая предназначена исключительно для поглощения и освобождения ионов Са , позволяет предположить, что ионам Са присущи уникальные свойства в отношении функций переключения. На это указывает также тот факт, что ионы Са принимают участие во многих других физиологических процессах в качестве посредников между поступающими раздражениями и клеточными реакциями [615], например, в светочувствительных клетках [c.290]

Т 2, Т4 и Тб) вместо цитозина входит оксиметилцитозин, большин-ст во остатков которого к тому же еще глюкозилированы. ДНК, мо-ди фицированную подобным образом, не разрезают почти все известные рестриктазы. Такой способ борьбы с рестрикцией могут позволить себе лишь крупные фаги, поскольку для этого фаг должен кодировать фактически новый метаболический путь синтеза необычных нуклеотидов, а также новые ферменты синтеза ДНК, адаптированные к необычным свойствам фаговой матрицы и к использованию необычного субстрата. Зато столь радикальная модификация ДН К позволяет фагам, использующим эту тактику, не только защищаться от хозяйских рестриктаз, но и пойти дальше они коди-р уют нуклеазы, деградирующие немодифицированную ДНК хозяина, но не действующие на фаговую ДНК. Другие фаги используют еще ряд способов борьбы с системой рестрикции хозяина. [c.133]

Особенно явно метаболический ацидоз проявляется у больных тяжелой формой диабета и не получающих инсулина. Увеличение кислотности обусловлено поступлением в кровь больших количеств кетоновых тел. В ответ на постоянную выработку кетоновых тел ( 3-оксимасляной и ацетоуксусной кислот) в организме компенсаторно снижается концентрация Н2СО3—донора протонов в бикарбонатной буферной системе. Снижение концентрации Н СОз достигается в результате ускоренного выделения СО, легкими (напомним, что Н,СОз обратимо диссоциирует на СО, и Н,0). Однако при тяжелом диабете для компенсации ацидоза легкие должны выделять настолько большие количества СО,, что концентрация Н,СОз и НСО3 становится крайне низкой и буферная емкость крови значительно уменьшается. Все это приводит к неблагоприятным для организма последствиям. Нри метаболическом ацидозе кислотность мочи и концентрация аммиака в моче увеличены. [c.590]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология