Регуляция химических процессов в клетке

Е. Регуляция химических процессов в клетке [c.63]

Изучение клеточной организации и попытки установить связь между структурой и функцией на различных иерархических уровнях — от простых молекул до макромолекул и таких агрегатов, как мембраны или частицы, до субклеточных единиц и, наконец, клеток — все это составляет одну из самых увлекательных и перспективных областей исследования в современной биологии. Для биохимика и цитолога выяснение химического значения различных сложных структурных элементов, обнаруженных в клетке, важно не только само по себе оно является необходимой ступенью любого исследования, направленного на то, чтобы понять, как происходит синтез, распад и взаимодействие этих элементов. Мы начинаем догадываться, что именно в этих сложных структурах скрыт секрет механизмов, с помощью которых осуществляется регуляция клеточных процессов как в пространстве, так и во времени. Этот секрет, возможно, заключается, по крайней мере отчасти, в том, что различные клеточные компоненты — главным образом ферменты, а также их субстраты и модификаторы (активаторы и ингибиторы) — находятся в разных отсеках клетки и потому не всегда доступны друг для друга. Из сказанного вытекает два вывода, подтвержденных в последнее время многочисленными экспериментальными данными 1) в клетке существует четкое распределение некоторых ключевых компонентов, особенно ферментов они локализуются в (или на) определенных клеточных структурах, представляющих собой микроскопические внутриклеточные органы, так называемых органеллах 2) эти структуры, а вместе с ними и соответствующие клеточные компоненты можно выделить с помощью подходящих мягких методов разрушения клеток (гомогенизация) и последующего фракционирования. [c.239]

Обмен веществ в клетке или в организме можно определить как совокупность всех химических процессов, которые могут в них протекать. Поэтому обмен веществ даже у простого одноклеточного организма не представляет собой чего-то неизменного — в любой данный момент времени реализуются только одни какие-то его возможности, а другие остаются невыраженными. Естественно возникает вопрос о факторах, контролирующих выражение обмена веществ. Этим факторам, т. е. проблеме регуляции обмена, уделяется в современной биохимии очень большое внимание как в области эксперимента, так и в области теоретических исследований. Регуляция обмена осуществляется с помощью чувствительной системы взаимосвязанных механизмов слежения и настройки, в которую входят и внутренние компоненты (наследственные, генетические) и внешние (обусловленные средой, физиологические). Поскольку все процессы обмена веществ взаимосвязаны во времени и пространстве, образуя единое целое, любые воздействия затрагивают весь обмен в целом, хотя для удобства мы можем в первом приближении сосредоточить наше внимание на какой-либо одной реакции и ее участниках. Считается аксиомой, что весь обмен веществ и его регуляцию можно прямо или косвенно объяснить, исходя из ферментативного оснащения организма. [c.272]

Регуляция жизнедеятельности сложного многоклеточного организма в огромной степени зависит от химических сигналов, передаваемых от одних клеток к другим. Один из основных способов коммуникации — это секреция гормонов в кровоток. Значительно менее изучен процесс химического обмена информацией через межклеточные контакты (гл. 1, разд. Е, 3, в). Этот процесс лучше всего исследован на нервных клетках, и в настоящее время нейрохимия стала одним из основных направлений биохимии. Коммуникация между клетками играет большую роль в эмбриональном развитии и в дифференцировке тканей. Правда, рост и развитие клеток регулируются не только внешними, но и внутренними факторами последние определяются программами развития, закодированными в ДНК. В настоящей главе мы рассмотрим кратко как упомянутые вопросы, так и коммуникацию между организмами, т. е. биохимию экологических взаимосвязей. [c.316]

Наиболее специфическими компонентами живых клеток являются биополимеры. Образование и химическая модификация этих гигантских молекул и их участие в катаболизме, в процессе которого они проходят через последовательность необратимых реакций — все это происходит обычно в пределах одной клетки. Кроме того, обратимые изменения, которым полимеры подвергаются в клетке, играют важную роль в регуляции метаболизма. [c.490]

Распознавание, ответ и регуляция — аспекты биологических функций белковых структур в клетке. Хотя клетка мышцы высоко, специализирована, тем не менее она проявляет большинство черт, типичных для живых систем (табл. 11.1). Так, она обладает способностью к деятельности и к контролю своей деятельности 1687]. Сигнал, попадающий в эту систему (нервный импульс), вызывает мощный ответ (движение или напряженность), который строго контролируется во времени, пространстве и по своей интенсивности и который координируется с функционально родственными системами, например с процессами, поставляющими химическую энергию. В этом отношении функции этих белков подпадают под категории клеточной биологии распознавание (с какими молекулами взаимодействует белок ), отклик (как белок реагирует на раздражение или сигнал ) и регуляция (как контролируется активность белка или какой процесс осуществляет этот контроль ). Однако все эти выражения описывают различные стороны структуры белка, и, следовательно, между ними нельзя провести четкой границы. [c.284]

Ферментный контроль обеспечивает регуляцию большинства физиологических функций организма. Ингибиторы ферментов, как правило, или сильные яды, или сильные лекарственно активные вещества. Например, ацетилсалициловая кислота, или аспирин, — это эффективный ингибитор ферментов, которые синтезирует простагландины — весьма важные биологические регуляторы. Непосредственно сами ферменты находят в настоящее время применение в терапии некоторых заболеваний 3) принципиально важные работы в настоящее время ведутся в области выяснения молекулярной природы иммунного ответа. В процессе эволюции наш организм приобрел способность бороться с проникающими в него чужеродными клетками, чужеродными белками. Иммунология и иммунохимия в настоящее время переживают бурный расцвет, и мы являемся свидетелями появления новых вакцин, иммуностимуляторов, иммунодепрессантов. Регуляция иммунной реакции —один из наиболее ярких примеров достижений биологической химии в медицине 4) все большее внимание в последние годы начинает привлекать рецепторный уровень регуляции физиологических ответов организма. Если предшествующие этапы внедрения химии в биологию и медицину были связаны в основном со случайным поиском новых веществ, то настоящее время характеризуется все более глубоким проникновением в регуляторные химические механизмы физиологических ответов клетки. В различных клетках нашего организма можно вызвать те или иные ответы путем воздействия на специфические клеточные рецепторы, понимающие и чувствующие химические сигналы, заданные структурой вводимого соединения. Это высокоэффективные регуляторные механизмы, позволяющие в ряде случаев весьма тонко повлиять на метаболические процессы в клетке. Пока мало известно о структуре и природе рецепторов. Это определяется в основном тем, что клетка содержит весьма мало рецепторов. Однако объем химической информации о клеточных рецепторах непрерывно растет, и мы являемся свидетелями появления новых лекарственных соединений, созданных на основе этой информации. [c.199]

Количество определенного фермента в клетке может регулироваться на нескольких уровнях на этапе транскрипции, трансляции, а также в процессе сборки и разрушения ферментного белка (см. рис. 28). В иерархии регуляторных воздействий наиболее сложный механизм, контролирующий количество ферментов в клетке, связан с процессом транскрипции. Специфические химические сигналы могут инициировать или блокировать транскрипцию определенного участка ДНК в иРНК. В случае индукции образованная иРНК участвует в определенной последовательности реакций, называемой трансляцией и заканчивающейся синтезом полипеп-тидных цепей. Регуляция белкового синтеза на уровне трансляции может осуществляться на любом из ее этапов, например на этапе инициации, элонгации и др. Не исключена также возможность изменения времени жизни иРНК под воздействием разных эффекторов, в том числе конечных продуктов метаболических путей. Хотя механизмы регуляции синтеза белка на уровне трансляции еще точно не установлены, ясно, что на этом этапе имеются широкие возможности для регуляции скорости синтеза различных белков. [c.117]

Нет сомнений в том, что в ближайшие годы гармоничное развитие органической и синтетической химии, физической химии и биохимии нуклеиновых кислот позволит еще глубже проникнуть в сущность процессов, протекающих в живой клетке, понять химические механизмы биосинтеза и регуляции, лежащие в основе метаболизма. [c.20]

Концентрация растворенных веществ. В процессе эволюции микроорганизмы приспособились к различным концентрациям растворенных веществ в окружающей среде. Одно и то же вещество может по-разному влиять на жизнедеятельность микроорганизмов. В малых концентрациях оно может быть стимулятором развития микроорганизмов, а при повышении концентрации задерживать их рост и даже вызывать отмирание. Так, 2%-ный раствор хлорида натрия активизирует жизнедеятельность микроорганизмов, а при повышении концентрации до 5—10% вызывает их отмирание. В то же время существует ряд бактерий, которые приспособились к жизни в водах с концентрацией хлорида натрия до 25%. Такие микроорганизмы называются галофильными. Осмофильные дрожжи могут жить в насыщенном растворе сахара. Устойчивы к высокой концентрации солей и некоторые виды плесневых грибов. Постоянство определенного химического состава клеток микроорганизмов при изменении химического состава окружающей среды, например йри спуске сточных вод, обусловлено наличием в клетках механизмов регуляции солевого состава. Наличие таких саморегулирующихся систем обеспечивает сохранение жизнедеятельности микроорганизмов в водах с различным химическим составом. [c.222]

Биосинтез белка — процесс, который поддается регулированию. Принципы такой регуляции впервые были сформулированы в работах Жакоба и Моно Рассматривая хорошо изученные явления репрессии и индукции синтеза ферментов, они пришли к выводу, что эффект индукции, т. е. ускорение синтеза, вызывается специфическим химическим соединением, чаще всего субстратом или аналогом субстрата, а эффект репрессии, т. е. подавление синтеза фермента, — продуктом реакции, катализируемой этим ферментом или аналогом этого продукта. Один и тот же метаболит или субстрат могут вызвать или затормозить синтез сразу нескольких белков. В таком случае всегда оказывается, что белки-фермеиты действуют в метаболической цепи последовательно. Отмечено, что действие подобных факторов не зависит от структуры синтезируемых белков. Зато некоторые мутации, затрагивающие одиночный нуклеотид ДНК, полностью выключают способность клетки к репрессии синтеза определенных ферментов. С учетом этих данных Жакоб и Моно предложили схему регуляции биосинтеза белка (рис. 68). Согласно этой схеме, субстрат и продукт реакции, накапливаясь в клетке, действуют на особое вещество — репрессор в двух противоположных направлениях субстрат, соединяясь [c.490]

Аналогичная ситуация имеется и с химическими синапсами. Принцип их работы используется в организмах не только для передачи информации, но и в других целях. Оказывается, разнообразные секреторные клетки используют ионы Са + для регуляции выброса секрета подобно тому, как в химическом синапсе этот процесс используется для выброса медиатора. Кроме того, клетки многих желез являются электрически возбудимыми. [c.176]

Классические методы микроскопии позволяют судить о клеточной архитектуре, но не дают подробной информации о клеточной химии Мы уже говорили о том, что для локализации в клетках специфических макромолекул можно использовать антитела. Но столь же важно знать распределение и концентрацию малых молекул. Поддержание жизни возможно только при быстрой и точной регуляции концентрации таких важнейших метаболитов, как АТР, глюкоза и неорганические ионы содержание этих веществ в различных участках клеток и тканей может существенно варьировать. Более того, поскольку низкомолекулярные вещества, такие, как клеточный АТР, кальций и водород могут выполнять функцию внутриклеточных мессенджеров , очень важно уметь прослеживать изменение их концентрации в ответ на внутриклеточные сигналы В этом разделе мы будем обсуждать некоторые методы, заимствованные из химии, методы, которые позволяют определять химические условия в клетках в процессе их жизнедеятельности. [c.194]

Клетки многоклеточного организма нуждаются в обмене информацией друг е другом - для регуляции своего развития и организации в ткани, для контроля процессов роста и деления и для координации функций. Взаимодействие животных клеток осуществляется тремя снособами 1) клетки выделяют химические вещества, служащие сигналами для других клеток, расположенных на некотором расстоянии 2) они несут на своей поверхности связанные с плазматической мембраной сигнальные молекулы, оказывающие влияние на другие клетки при непосредственном физическом контакте 3) образуют щелевые контакты, прямо соединяющие цитоплазму двух взаимодействующих клеток, что делает возможным обмен малыми молекулами (рис. 12-1). [c.338]

Биохимия изучает химический состав веществ, содержащихся в живых организмах, их структуру, свойства, места локализации, пути образования и превращения. Основные задачи биохимии — исследования обмена веществ (метаболизма) и регуляции энергетических процессов в клетке (биоэнергетика), изучение природы действия ферментов (энзимологня), анализ биохимических закономерностей Б ходе эволюции живых организмов. [c.35]

Аллостеризм — важное явление, обеспечивающее регуляцию действия ферментов на молекулярном уровне. Наличие регуляции биохимических процессов означает существование каналов прямой и обратной связи, по которым передается надлежащая информация. Передача информации в клетке есть передача химических сигналов, т. е. молекул и ионов. В клетке функционируют вещества, реактивность которых определяется воздействием на них молекулярных сигналов. Поскольку источником таких сигналов служат ферменты, именно они подлежат влиянию химических обратных связей. Можно прийти к логическому выводу о существовании регуляторных ферментных систем. Уже говорилось, что фермент можно рассматривать как преобразова- [c.203]

Появился и ультравысокомолекулярный полиэтилен. Уже есть универсальные установки, которые могут выпускать полиэтилены с самой разной структурой. Будущее готовит нам новые сюрпризы, и все большее значение в нашей жизни будут иметь полимеры. Биохимия изучает химический состав веществ, содержащихся в живых организмах, их структуру, свойства, места локализации, пути образования и превращения. Основные задачи биохимии — исследования обмена веществ (метаболизма) и регуляции энергетических процессов в клетке (биоэнергетика), изучение природы действия ферментов (энзимология), анализ биохимических закономерностей в ходе эволюции живых организмов. [c.35]

Молекулы ДНК и генетический код. Индивидуальный ген является единицей наследственности, следовательно, молекула ДНК должна каким-то образом кодировать специфическую генетическую информацию. Поскольку все молекулы ДНК имеют один и тот же дезоксирибозофосфатный остов , различия между индивидуальными молекулами ДНК обусловлены, по-видимому, последовательностью, в которой гетероциклические основания располагаются вдоль этого остова . Именно в последовательности этих аминов и заключен код, при помощи которого происходит передача генетической информации. Возникает вопрос что же представляет собой этот код Ведь гены — химические вещества, а не точки и тире азбуки Морзе. Каким же образом этот код обеспечивает генетическую регуляцию биохимических процессов, происходящих в клетке [c.429]

Способность к движению — одно из характерных свойств всех живых организмов, начиная от простейших и кончая самыми сложными. Сокраш ение разных мышц и движение листьев растений, биение ресничек и движение жгутиков, деление клеток и движение протоплазмы — все эти разнообразные формы проявления двигательной активности имеют обш ую черту — превраш ение химической энергии, освобо-ждаюш ейся при гидролизе АТФ, в механическую. Белковые структуры, участвую-ш ие в гидролизе АТФ и генерации силы, — это либо миозин и актин, либо кинезин (или динеин) и тубулин. При мышечном сокраш ении механическая работа осуш е-ствляется организованными в надмолекулярные структуры ферментом — АТФазой миозина — и актином. Регулятором двигательной активности в мышцах является кальций. В немышечных клетках, наряду с кальциевой, по-видимому, суш ествуют и другие способы регуляции. Выяснение молекулярных механизмов генерации силы, трансформации химической энергии гидролиза АТФ в механическую работу, а также механизмов регуляции этих процессов является основной задачей биофизики биологической подвижности. Наибольшие успехи в этом направлении достигнуты при исследовании наиболее организованных поперечно-полосатых мышц позвоноч- [c.225]

Представления о физико-химическом механизме кислородного эффекта наиболее тщательно разработаны в связи с исследованиями, проводящимися на молекулярном уровне. Полученные выводы часто используются авторами для объяснения механизма кислородного эффекта на клеточном и организменном уровнях. Но с усложнением организации системы появляются новые факторы, активно влияющие на чисто физико-химические процессы. Так, многие радиобиологи, анализируя кривую Грэя, приходили к ошибочному выводу о непосредственной зависимости между содержанием кислорода в среде (например, в атмосфере воздуха) и радиочувствительностью биологических объектов. Предполагалось, что кислород беспрепятственно дифундирует в клетку и его концентрация в ней равна содержанию кислорода в окружающей среде. Однако в настоящее время хорошо известно, что любой животной клетке присущ градиент кислорода и его стационарное состояние в клетках и тканях существенно отличается от содержания кислорода во внешней среде. Содержание кислорода в клетках может сильно варьировать от густоты клеточных суспензий известна также роль биомембран в регуляции транспорта кислорода кроме того, концентрация кислорода определяется не только его поступлением, но и потреблением в клетках. При изучении гипоксии у млекопитающих необходимо изучать также комплекс факторов, определяющих уровень кислорода в клетках, объем и скорость кровотока, артериально-венозную разницу, температуру тела, кровоснабжение разных органов, характер потребления кислорода и т. д. [c.263]

Свободные радикалы в живой клетке способны не только окислять мембранные липиды, их действие может расаростра-пяться и на другие полимеры — нуклеиновые кислоты, белки и т. д. Полагают, что свободнорадикальные механизмы регуляции ростовых процессов носят общебиологический характер и могут быть вызваны у животиых и растений не только химическими, но и физическими воздействиями (светом, излучением, магнитным полем и др.), индуцирующими образование биологически активных свободных радикалов. [c.451]

Для нормального функционирования организма должна осуществляться точная регуляция потока метаболитов по анаболическим и катаболическим путям. Все сопутствующие химические процессы должны протекать сО скоростями, отвечающими требованиям организма как целого в условиях окружающей среды. Генерация АТР, синтез макромолекул, транспорт, секреция, реабсорбция в почечных канальцах должны чутко реагировать на самые небольшие изменения в окружении, в котором находится клетка, орган, животное. Эти процессы должны быть скоординированы и отвечать на изменения во внешней среде (например, на поступление питательных веществ или их удаление), а также на периодически происходящие внутриклеточные события (например, репликацию ДНК). До недавнего времени детали регуляции на молекулярном уровне изучались только на бактериях у этих организ- [c.99]

Выяснение принципов, лежаших в основе образования специфической формы каждого организма и его частей, — наиболее трудная и еше мало изученная проблема биологии. Для ее решения применительно к многоклеточным организмам необходимо прежде всего понять, каким образом клетки, ткани и органы взаимодействуют между собой в ходе онтогенеза. В гл. 2 отмечалось, что межклеточные системы регуляции у растений включают в себя гормональные, электрические и трофические факторы, которые оказывают влияние на генетическую, мембранную и метаболическую регуляторные системы в каждой клетке. Для процессов эмбриогенеза и регенерации, в основе которых лежат одни и те же принципы, наиболее важны последовательная индукция определенных генетических программ и морфофизиологическая ориентация в пространстве. Запуск генетических программ осушествляется специфическими химическими и физико-химическими факторами, а ориентация в пространстве создается полярностью, в основе которой лежат прежде всего мембранные процессы. Клетки постоянно получают сигналы из внешней и внутренней среды (тестируют свое положение и состояние). В соответствии с этим корректируются их функциональная активность, считка генетической информации и векторы поляризации. Такая корректировка получила название эффекта положения . [c.357]

Согласованное протекание всех химических и физических процессов в клетке — одно из основных (не менее валяных, чем способность к самовоспроизведению) условий существования живого. В процессе эволюции происходил отбор и закрепление тех регуляторных механизмов, которые наиболее эффективно обеспечивали согласованность физико-химических процессов в биологических системах. На многих примерах можно проиллюстрировать то положение, что создание природой новых, более совершенных форм не приводит к немедленной элиминации ме-нее совершенных. Среди регуляторных механизмов- мы найдем и сравнительно простые, и крайне сложные, эволюционно более поздние высокоэффективные способы воздействия на активность клеток, органов и тканей. Начнем расс]у[отрение процессов регуляции с мен.ее сложных механизмов. [c.10]

Практическая и теоретическая ценность такого рода I работ значительно усиливается при условии сохранения в Р исследованиях физиологического подхода. Дело в том, что I представл ия о механизмах, регулирующих окислительный метаболизм в клетке, касающиеся биоэнергетических аспектов, основаны на данных, полученных главным образом на субклеточном уровне, т. е. в условиях дифференци-I ации живой системы. Учитывая, что любые воздействия, [- в том числе и химические, при приложении их к изолиро-е ванным микроструктурам клетки могут иметь иную конеч-I ную направленность, нежели в целой клетке, становится очевидной необходимость проведения исследований в более физиологических условиях. Тем не менее систематические сведения о закономерностях интегрирующего влияния сложных биологических систем на направленность окислительно-восстановительных процессов на уровне клетки, органа, и, наконец, целого организма отсутствуют. Следовательно, изучение внутриклеточной регуляции кислородзависимых процессов в функционирующей клетке требует создания адекватных методов исследования. Важнейшими из них являются те, которые позволяют изучать физико-химические процессы, протекающие непосредственно в живой клетке и ее органеллах. Поэтому на первый план выдвигаются быстрорегистрирующие высокочувствительные, практически безинерционные методы, позволяющие получать кинетические характеристики ответных реакций объекта на внешние воздействия. Успех их применения может быть достигнут лишь в случае комплексного проведения исследований на различном организменном уровне. Так, изучение реакций субклеточных частиц (митохондрий, микросом, пероксисом и пр.) необходимо для понимания молекулярных механизмов регуляции окислительно-восстановительных процессов, для установления закономерностей работы дыхательной цепи и внемитохонд-риальных путей окисления при тех или иных воздействиях. [c.5]

Растения издавна являются поставщиками химических соединений для самых разных отраслей химической промышленности. Это не только такое сырье, как сахара, но и целый набор сложных вторичных метаболитов, например каучук, кокаин, вещества, использующиеся в качестве красителей, вкусовых добавок и пряностей. Получить такие вещества методом химического синтеза часто бывает невозможно из-за сложности их строения. Сегодня, воодушевленные успехами биотехнологии, ученые вновь обращаются к царству растений. Они не только пытаются отыскать пути к улучшению способов выработки уже освоенной продукции (например, аймалина и кодеина), но и разработать новые принципы биотрансформации и получить новые продукты. Нам предстоит в ближайшие годы заставить гены растений работать в бактериальных клетках сложность этой задачи состоит в том, что мы плохо знаем, как они работают даже в собственных клетках. Кроме того, вторичные метаболиты образуются в результате многоступенчатых процессов, о регуляции которых нам тоже почти ничего не известно. Можно думать, что путем использования культур растительных тканей мы сможем разработать новые подходы к получению ценных химических продуктов, особенно лекарственных веществ, а также улучшить сорта растений. Работая с культурами тканей растений, мы сможем контролировать образование таких веществ и при этом не зависеть от капризов погоды и не думать о вредителях растений, которые так сильно влияют на образование нужных нам веществ. [c.172]

Количество определенного фермента, имеющееся в клетке, может регулироваться на различных этапах образования этого фермента и, конечно, на этапе его разрущения. В иерархии процессов метаболического контроля наиболее сложный механизм регулирования концентрации ферментов связан с процессами активации и репрессии генов. Специфические химические сигналы могут инициировать или блокировать транскрипцию определенного участка ДНК в информационную РНК (мРНК) в зависимости от того, будет ли данный сигнал индуктором или репрессором соответственно. Регуляция на уровне генов может вести 1) к увеличению или уменьщению количеств тех или иных ферментов, 2) к изменению типов ферментов, имеющихся в клетке, и 3) к изменению относительного содержания в ней различных вариантов данного фермента (изоферментов), которые, катализируя одну п ту же реакцию, могут различаться ио своим каталитическим свойствам. [c.16]

Задача регуляторных механизмов необычайно сложна. Все пути метаболизма должны регулироваться и координироваться так эффективно, чтобы клеточные компоненты присутствовали в данный момент в точно необходимых количествах. К тому же микробные клетки должны эффективно отвечать на изменения окружающей среды использованием имеющихся на данный момент питательных веществ и включением новых катаболических путей, когда другие вещества становятся доступными. Поскольку композиция химических соединений окружающей среды постоянно меняется, регуляторные процессы должны постоянно соответствовать новым условиям. Регуляция важна для поддержания баланса между энергодающими и синтетическими реакциями в клетке. [c.231]

Организация работы этой системы будет поддерживаться и регулироваться не клеточной структурой, а чисто химической специфичностью ферментов. Однако живую клетку нельзя рассматривать как мешок с ферментами , в котором ферменты находятся в беспорядочном гомогенном состоянии. Живая клетка имеет сложное строение, и иногда ферменты не свободны, а локализованы в определенных внутриклеточных структурах. Эта топографическая организация, наряду с организацией на основе специфичности, обеспечивает дополнительный контроль над последовательностью реакции. Однако решающими в регуляции обмена должны быть механизмы, действующие на уровне ферментов. Механизмы более высокого порядка — нервные и гуморальные, развившиеся в связи с возникновением многоклеточно-сти, реализуются в основном на том же уровне и не могут быть окончательно расшифрованы без познания принципов регуляции ферментных реакций. Большинство биохимических процессов складывается из многочисленных рядов превращений субстратов, катализируемых отдельными специфическими ферментами. Такие ферментные системы можно рассматривать как основные функциональные един1щы метаболизма. [c.158]

Гетерогенность разных видов и клонов бактерий по магнитной восприимчивости определяется количественным соотношением в них диа- и парамагнитных соединений (Павлович, 1984, 1985 Павлович, Галлиулин, 1986 Галлиулин, 1986). Развивающиеся микроорганизмы не находятся в строгом равновесии с окружающей средой и являются неравновесными открытыми системами, т. е. в течение определенного времени в химическом составе клеток каких-либо изменений не происходит, хотя клеточные вещества постоянно и очень интенсивно обновляются. Кажущееся постоянство химического состава объясняется тем, что процессы обмена веществом и энергией между питательной средой и микробными клетками уравновешены. Отличаясь устойчивостью, метаболизм микробов в то же время характеризуется и значительной изменчивостью. Скорость катаболизма и биосинтеза структурных элементов в каждый момент определяется потребностями клеток, которые обычно обеспечиваются минимальными количествами вещества, что обусловлено наличием тонких механизмов регуляции обмена веществ и энергии. Самые простые из них, влияющие на скорость ферментативной реакции у бактерий, вызывают изменения концентрации водородных ионов, субстрата, появление ингибиторов или, наоборот, активаторов и т. д. Более сложным уровнем регуляции может быть ингибирование мультиферментных реакций конечным продуктом определенной метаболической последовательности регуляторных ферментов, катализирующих начальные звенья цепи биохимической реакции. Клеточный метаболизм, наконец, детерминируется генотипом, поэтому скорость синтеза ферментов и течение реакций у микроорганизмов высокоспецифичны. [c.81]

Пытаясь выяснить возможную химическую природу этого вещества-регулятора, мы должны будем использовать уже полученные. нами сведения о механизмах регулирования биений ундулоподии Вряд ли в качестве регулятора можно использовать АТФ-рецептор сам потребляет чужую АТФ, поставляемую специализированными биохимическими системами, но им может быть какой-либо регулятор АТФ-азной активности. Опираясь на знания биохимии современных организмов, мы должны были бы поручить эту роль ионам кальция. Диффузия по трубке ионов кальция или связывающих их веществ могла бы служить хорошим способом управления биения ресничек. Правдоподобность такого способа регуляции двигательной активности следует из многих данных о работе различных аппаратов движения. Именно так регулируется сокращение стебелька сувойки. Изменение концентрации ионов кальция регулирует работу мышц всех видов — недаром роли кальция в биологических процессах посвящаются специальные книги (см., например, [64]). Примем пока, что внутри одной клетки регуляторные импульсы от рецепторов передаются двигательным органеллам по специальным трубам в виде порций ионов кальция или веществ, изменяющих состояние кальция в ундулоподиях. [c.201]

В отличие от тех уровней регуляции, которые включают процессы транскрипции и трансляции, аллостерические эффекты, участие вторичных мессенджеров, химическую модификацию ферментов и осуществление которых инвариантно относительно пространственных координат, топодинамическая регуляция осуществляется на основе изменения пространственного расположения белков в клетке. Например, латеральное светозависимое перемещение светособирающего комплекса в мембране хлоропластов обеспечивает перераспределение энергии между двумя фотосистемами. Редокс-зависимое связывание пролингдегидрогеназы с мембраной Е. соИ, как полагают, регулирует функционирование электрон-транспорт-ной цепи. [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология