Каскадные механизмы

Рис. 18.6. Каскадный механизм регуляции процесса гликогенолиза

Концентрация глюкозы в норме натощак составляет 80 мг/100 мл (4,4 мМ). В течение дня концентрация глюкозы в крови в норме колеблется от 80 мг/100 мл перед едой до примерно 120 мг/100 мл после еды. Как же поддерживается относительно постоянный уровень содержания глюкозы, несмотря на значительные изменения в ее поступлении и использовании Выше мы уже обсуждали основные регуляторные элементы, так что теперь мы рассмотрим их во взаимодействии. Содержание глюкозы в крови регулируется прежде всего печенью, которая может поглощать и вьщелять в кровь большое количество глюкозы в ответ на гормональные сигналы и на само изменение концентрации глюкозы (рис. 23.18). Повышение концентрации глюкозы в крови, происходящее после приема богатой углеводами пищи, в свою очередь вызывает повышение содержания глюкозо-6-фосфата в печени, так как только в этих условиях каталитические участки глюкокиназы заполняются глюкозой. Напомним, что глюкокиназа в отличие от гексокиназы имеет высокую Км для глюкозы ( 10 мМ, тогда как концентрация глюкозы в крови натощак составляет 4,4 мМ) и не ингибируется глюкозо-6-фосфатом. В результате при повышении содержания глюкозы в крови скорость образования глюкозо-б-фосфата в печени увеличивается. Дальнейшая судьба глюкозо-6-фосфата регулируется в основном противоположно направленным действием глюкагона и инсулина. Глюкагон запускает каскадный механизм регуляции, [c.292]

По принципу организации и функционирования система комплемента сходна с системой свертывания крови. И в той, и в другой системах имеется инициативный механизм. Биохимический каскад свертывающей системы запускается при повреждении клеток, например, эндотелия сосудов. Каскадный механизм комплемента активизируется вследствие агрегации антител. Конечный результат активации первой системы — формирование тромба, второй- образование дыр в мембране той клетки, на поверхности которой сформировался агрегат антиген — антитело. [c.75]

РИС, 6-16. Каскадный механизм, приводящий к свертыванию крови. Существуют два пути включения каскада внутренний механизм запускается в результате контакта с поверхностью, внешний — в результате высвобождения тромбопластина из поврежденных тканей [89, 89а]. [c.73]

Имеющее регуляторное значение изменение активности фермента часто усиливается при помощи каскадного механизма первый фермент воздействует на второй, второй — на третий и т. д. Этот механизм обеспечивает быстрое появление больших количеств активной формы последнего фермента цепи. Примером каскадного механизма может служить механизм свертывания крови [89], представленный схематически на рис. 6-16. Мы видим последовательность, состоящую из пяти ферментов и начинающуюся с фактора XII, в которой каждый фермент активирует следующий путем отщепления небольшой части пептидной цепи (ограниченный протеолиз). На конечном этапе тромбин воздействует на фибриноген и, отщепляя небольшой пептид, превращает его в фибрин — специализированный белок, который спонтанно свертывается. Какие факторы препятствуют выходу каскадного механизма из-под контроля Почему при небольшом кровоподтеке весь протромбин в нашем организме не превращается в тромбин и не происходит свертывания всей крови Здесь, несомненно, имеет место та же ситуация, что и в случае сАМР, который быстро удаляется из системы с помощью специфического фермента существуют механизмы удаления активированного фермента из каскадной последовательности, представленной на рис. 6-16. Помимо этого имеется специальная ферментная система, растворяющая сгусток крови при заживлении раны [89]. [c.72]

НЫХ групп, но эффективными в этом плане могут оказаться также другие ковалентно присоединенные группы. Модифицирующие ферменты, по-видимому, реагируют на изменение концентрации субстратов в физиологических пределах, и процесс модификации обеспечивает быстрый ответ клетки на метаболический сигнал. По оценкам, при активации фосфорилазы с помощью каскадного механизма на 50% ответ может быть получен через 2 с 817]. [c.123]

В сыворотке крови, в лимфе и тканевой жидкости циркулируют белки, функционально объединенные в систему, названную комплементом. Эта система представлена ферментами, которые могут последовательно активировать друг друга. Такой каскадный механизм позволяет значительно усиливать сигнал, осуществлять заметную реакцию на исходно небольшое возмущение. [c.75]

Именно агрегированные антитела служат активатором каскадного механизма комплемента. Молекулярные детали этой первой ступени биохимического каскада до конца не расшифрованы, но многое уже известно. Белок С1, один из составных элементов системы комплемента, первым вовлекается в реакцию. Происходит связывание С1 с F -фрагментами агрегированных антител изотипов IgG или IgM. [c.76]

В гл. 3 дана общая картина работы генов фага %, когда фаг вызывает лизис клетки или, наоборот, переходит в латентную форму. Первые несколько стадий регуляции генов при заражении фагом одинаковы в обоих случаях. На критическом этапе один из фаговых регуляторных белков улавливает , в каком состоянии находится хозяйская клетка, и определяет, как будут развиваться дальнейшие события. Этот этап принятия решения - показательный пример того, как условия окружающей среды влияют на регуляцию работы генов в ходе развития. Последовательность регуляторных событий каждого пути развития после принятия решения представляет собой каскадный механизм, когда ряд генов последовательно включается и выключается в соответствии с предопределенной программой. [c.19]

Перенесите схему каскадного механизма активации ферментов в тетрадь, замените цифры на названия соответствующих проферментов (цифры без буквы а) и ферментов (цифры с буквой а). [c.231]

Резерв рецепторов тесно связан с каскадным механизмом проведения и усиления сигнала. Действительно, так как один лиганд-рецепторный комплекс способен взаимодействовать с несколькими О-белками, то в силу ограниченности числа О-бел-ков лишь небольшая доля лиганд-рецепторных комплексов спо- [c.368]

Др. тип регуляции активности ключевых ферментов-их хим. модификация (напр., обратимое ковалентное фосфорилирование, гликозилирование). Нек-рые ферменты активны в модифицированном, а ряд ферментов - в немодифици-рованном состоянии. Хим. модификация и превращение модифицированного фермента в исходную форму катализируются разными ферментами, чаще всего аллостерич. природы, к-рые, т. обр., выступают в роли регуляторов активности ферментов. Так, катализирующая фосфорилирование белков, в т. ч. ферментов, цАМФ-зависимая протеинкиназа-тетрамерный белок, состоящий из двух типов субъединиц (полипептидов). Фермент активен лишь после связывания двух молекул циклич. аденозинмонофосфата (цАМФ) с двумя регуляторными субъединицами в результате такого связывания фермент диссоциирует на две каталитически активные субъединицы и димер, с к-рым связаны две молекулы цАМФ. Т. обр., изменение активности ферментов путем их хим. модификации дополняет аллостерич. регуляцию и составляет часть каскадного механизма регуляции. Хим. модификацию ферментов осуществляют также специфич. протеазы, катализирующие ограниченный протеолиз и тем самым инактивирующие ферменты (напр., разрушая апоформы ферментов) или, наоборот, превращающие неактивные проферменты (напр., проферменты пищеварит. протеаз-пепсина и трипсина) в каталитически активные формы. [c.219]

Следует заметить, что выбирать надо клеточную функцию, максимально приближенную к рецептору, потому что каскадные механизмы проведения и усиления сигаала сами могут обладать кооперативными свойствами (см. 3.2). Для О-сопряженных рецепторов наиболее оптимальным является измерение уровня цАМФ. [c.399]

Механизмы быстрого переключения энергетического обмена мышц. В мышцах имеется высокоэнергетическое вещество креатинфосфат, которое образуется из креатина и АТФ при действии креатинкиназы (рис. 22.11). Эта реакция легко обратима. Содержание креатинфосфата в покоящейся мышце в 3-8 раз больше, чем содержание АТФ такое количество обеспечивает интенсивную работу мышц в течение 2-5 с. За это время человек может пробежать 15-50 м. Мышцы при переходе от покоя к работе сначала используют АТФ, образующийся из креатинфосфата это наиболее быстрый путь генерации АТФ. Тем временем включаются другие механизмы каскадный механизм мобилизации гликогена в мышечных клетках, а затем и механизмы усиленного транспорта в мышцы субстратов окисления из печени и жировой ткани. Напомним, что при мышечной работе в первую очередь используются запасы углеводов, а при длительной работе постепенно увеличивается использование жиров. Изменяется та1сже относительная интенсивность анаэробного и аэробного путей образования АТФ кратковременная интенсивная работа (например, бег на 100 м) может совершаться почти целиком за счет гликолиза. При продолжении работы вклад аэробного процесса увеличивается, а анаэробного — уменьшается. [c.528]

Белок "чувствует" состояние клетки и "определяет" направление развития ситуации. Порядок регуляторных событий представляет каскадный механизм, т.е. ряд генов последовательно включаются и выключаются в соответствии с предопределенной программой. Высокая эффективность работы механизма переключения генов связана с его кооперативными свойствами. Это объясняет, почему небольшие изменения концентрации регуляторного белка надежно контролируют экспрессию генов. [c.18]

Каскадный механизм в мышцах функционирует при необходимости интенсивной и срочной работы. При умеренных нагрузках в мышцах практически нет фосфорилазы-Р (фосфорилированной), но распад гликогена тем не менее происходит. Это связано с тем, что фосфорилаза-ОН может активироваться иным способом, без превращения в фосфорилазу-Р. В работающих мышцах в результате действия аденилаткиназы повышается концентрация АМФ вследствие его образования из АДФ [c.273]

Содержание глюкозы в крови начинает снижаться через несколько часов после еды, что вызывает снижение секреции инсулина и повышение секреции глюкагона. Описанные выше процессы протекают в обратном направлении. Активация каскада реакций, опосредуемых с АМР, приводит к повышению концентрации фосфорилазы а и понижению концентрации гликоген-синтазы а. Действие гормонов на этот каскадный механизм усиливается пониженным связыванием глюкозы с фосфорилазой а, что делает ее менее чувствительной к гидролитическому действию фосфатазы. Вместо этого фосфатаза остается связанной с фосфорилазой а, так что гликоген-синтаза остается в неактивной фосфорилированной форме. Так осуществляется быстрая мобилизация гликогена. Большое количество глюкозы, которое образуется при гидролизе глюкозо-6-фосфата после расщепления [c.293]

Комплемент — зто группа, включающая около десятка белков, находящихся в сыворотке крови. Каскадный механизм их активации запускается при взаимодействии антигена с антителомэ-д. [c.387]

Так же как и другие киназы, протеинкиназа и киназа фосфорилазы требуют для своей активности ионы магния. Кроме того, киназа фосфорилазы в своей неактивной форме аллостерически активируется ионами кальция. Напомним, что инициирование процесса мышечного сокращения вызывается нервными импульсами, которые стимулируют освобождение ионов кальция из пузырьков эндоплазматического ретикулума. Таким образом, ионы кальция не только включают процесс мышечного сокращения, но и ускоряют процесс фосфорилирования фосфорилазы Ь в фосфорилазу а. Теперь некоторые этапы каскадного механизма становятся яснее. Оказывается, что наиболее важная стадия, катализируемая киназой фосфорилазы, нужна для того, чтобы дать возможность реализоваться следующей стадии, на которую оказывают специфическое влияние ионы кальция, освобождающиеся при нервном возбуждении. С другой стороны, возможность активации киназы фосфорилазы в результате фосфорилирования протеинкиназой делает процесс чувствительным к гормональной стимуляции. [c.509]

Катализируется эта реакция ферментом киназой фосфорютазы Ь, который также существует как в активной, так и неактивной формах. Активация киназы фосфорилазы Ь происходит подобно активации фосфорилазы, т. е. путем ее фосфорилирования, которое катализируется цАМФ-зависимой протеинкиназой (гл. 13). Важная роль в активации киназы фосфорилазы принадлежит также Са " -кальмодулину — белку, участвующему в регуляции активности многих киназ (гл. 13). Активация протеинкиназы при участии цАМФ, который, в свою очередь, образуется из АТФ в реакции катализируемой аденилатциклазой, стимулируется гормонами адреналином и глюкагоном. Увеличение содержания этих гормонов приводит в результате каскадной цепи реакций к превращению фосфорилазы Ь в фосфорилазу а и, следовательно, к освобождению глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата из запасного полисахарида гликогена. Обратное превращение фосфорилазы а в фосфорилазу Ь катализируется ферментом протеинфосфатазой. На рис. 18.6 приведен каскадный механизм мобилизации гликогена. Активация первого фрагмента каскада — аденилатциклазы — в конечном счете активирует распад гликогена и одновременно ингибирует фермент его синтеза — гликогенсинтазу (гл. 20). Следовательно, фосфорилирование гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы приводит к противоположным изменениям их активности гликогенсинтаза ингибируется, а гликогенфосфорилаза активируется, что вызывает повышение содержания глюкозы в мышцах, печени и крови, т. е. происходит быстрое включение реакций, поставляющих энергию. [c.251]

Схема мобилизации гликогена. Гормоны глюкагон (в печени) и адреналин стимулируют аденилатциклазу. В результате в цитозоле увеличивается концентрация цАМФ цАМФ активирует протеинки-назу. Протеинкиназа фосфорилирует за счет АТФ белки-ферменты, в частности второй фермент из класса протеинкиназ — киназу фосфорилазы. Киназа фосфорилазы из неактивной дефосфорилирован-ной формы переходит в активную фосфорилированную. Активная киназа фосфорилазы за счет АТФ переводит фосфорилазу Ь (неактивная) в фосфррилазу а, которая катализирует фосфоролитическое расщепление гликогена. Параллельно протеинкиназа фосфорилирует гликогенсинтазу I, переводя ее в неактивную гликогенсинтазу О, т.е. тормозится синтез гликогена. Каскадный механизм позволяет 1 молекуле гормона привести к образованию 10 -10 молекул глюкозы. [c.183]

Краткосрочный и долгосрочный механизмы регулирования активности мембранных ферментов в реальных условиях in vivo дополняются многочисленными компонентами функциональным сопряжением одного фермента с другими, наличием каскадных механизмов регуляции, модуляцией активности белков мембран в результате воздействия физических агентов. В целом процесс регулирования функционирования векторных белков-ферментов биомембран рассматривается как сложное-вза-имодействие подсистем универсального регуляторного механизма, обеспечивающее структурно-функциональную интеграцию компонентов мембран и поддержание клеточного гомеостаза (рис. 25). Универсальность основных регуляторных механизмов векторных ферментов биомембран обусловлена сходством их [c.95]

Активация КФ под влиянием адреналина была замечена задолго до открытия цАМФ-зависимой протеинкиназы. В опытах in vivo и на очищенных препаратах КФ [6, 83, 84] это наблюдение привело к тому, что был открыт фермент, присутствующий в следовых количествах в препаратах КФ [7, 21, 23]. Фермент был выделен в гомогенном состоянии из ряда источников. Он состоит из двух типов субъединиц регуляторной, связывающей цАМФ, и каталитической, на которой локализован активный центр. При образовании комплекса цАМФ с регуляторной субъединицей молекула фермента диссоциирует с выделением свободной каталитической субъединицы, способной фосфорилировать КФ [3,85]. Влияние адреналина на превращение ФБ в ФА в скелетной мышце связано с увеличением концентрации внутриклеточного цАМФ. Образовавшаяся при этом цАМФ-зависимая протеинкиназа, фосфорилируя КФ, переводит ее в активированную форму, в свою очередь фосфорилирую-щую ФБ, вызывая тем самым активацию гликогенолиза. Таким образом, адреналин стимулирует деградацию гликогена посредством каскадного механизма, включающего активацию нескольких ферментных систем (рис. 1). [c.60]

Остальные протеазы панкреатического сока (химотрипсиноген, прокарбоксипептидаза, проэластаза) активируются трипсином. Активация панкреатических пептидаз в кишечнике происходит по каскадному механизму [c.230]

Циркулирующие в крови факторы VMla и Va, а также мембранный белок (тканевый фактор) выполняют роль бел ков-кофакторов этих ферментов. При повреждении сосуда включается каскадный механизм активации ферментов с последовательным образованием 3 связанных с клеточной мембраной комплексов (см. рис. 13.9). Каждый комплекс состоит из протеолитического фермента, белка-активатора и ионов Са . Комплекс Ха—Va— Са (протромбиназный комплекс) активирует про- [c.319]

Первую группу составляют пептидные гормоны и адреналин. Их рецепторы расположены на наружной поверхности плазматической мембраны, и гормон внутрь клетки не проникает (см. гл. 7). Эти гормоны (первые вестники сигнала) передают сигнал посредством второго вестника, роль которого выполняют цАМФ, цГМФ, инозитолтрисфосфат, ионы Са . После присоединения гормона к рецептору следует цепь событий, изменяющих метаболизм клетки (например, включается каскадный механизм мобилизации гликогена и т. п.). [c.380]

Прокоагулянтный путь (рис. 21.15) занимает центральное место в свертывании крови. В циркулирующей крови содержатся проферменты протеолитических ферментов, секретируемые клетками печени факторы VII, XI, IX, X и фактор II (протромбин). При повреждении сосуда включается каскадный механизм активации этих проферментов. В активации участвуют также циркулирующие в крови факторы VIII и V и мембранный белок Тф (тканевой фактор, фактор III) эти факторы выполняют роль кофакторов ферментов (активаторов). В ходе активации образу- [c.507]

В результате этого регуляторного каскада при ограниченном поступлении активированных атомов азота аденилирование ингибируется, а деаденилирование стимулируется. Глутамин-синтетаза становится менее чувствительной к кумулятивному ингибированию по типу обратной связи, и поступление глутамина соответственно увеличивается. Почему для регуляции этого фермента используется каскадный механизм Одно из преимуществ этого механизма состоит в том, что он усиливает сигналы, как, например, при свертывании крови (разд. 8.17) или при регуляции метаболизма гликогена (разд. 16.17). Еще одна причина состоит, видимо, в том, что существенно возрастает возможность аллостерического контроля, так как каждый фермент каскада становится независимым объектом регуляции. Для интеграции метаболизма азота в клетке необходимо воспринимать и перерабатывать большое количество сигналов. Возможности одного белка в этом смысле ограничены, даже если молекула настолько чувствительна, как молекула глутамин-синтетазы Возникновение каскадной регуляции обеспечило много дополнительных регуляторных участков и позволило тонко настраивать поток азота в клетке. [c.247]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология