Важнейшие метаболические процессы

В основе несколько иного подхода, развиваемого Мак-Кларом [27— 29], лежит представление о том, что второй закон термодинамики не является, как это обычно считают, статистическим. Если его соответствующим образом сформулировать, он может быть применим и к бактериям, обладающим единственной молекулой ДНК. Следовательно, классическая термодинамика применима и к живым клеткам. Автор указывает, что характерной особенностью живых организмов, отличающей их от систем, которыми обычно занимается термодинамика, яв-ляется то, что все реакции в них протекают очень быстро. Например, в случае превращения внутримолекулярной энергии в мышцах в механическую энергию очень важно, чтобы процесс совершался достаточно быстро и энергия не успевала рассеиваться в виде тепла. Мак-Клар> полагает, что для метаболических реакций большее значение имеет изменение энтальпии, нежели свободной энергии или энтропии. [c.233]

Уксусная кислота (СНзСООН) образуется при уксуснокислом брожении разбавленных водных растворов этанола. В метаболических процессах участвует как сама кислота, так и ее соли. Особенно важно присутствие уксусной кислоты в форме ацетила в ацетилкоферменте А (разд. 7.5.1.2), поскольку это соединение является ключевым промежуточным продуктом метаболических процессов и исходным веществом при биосинтезе всевозможных природных продуктов, как, например, жирных кислот, терпеноидов, растительных красителей и многих других. [c.183]

Регуляция окислительного декарбоксилирования пирувата. Процесс, катализируемый ПД-комплексом в животных тканях, необратим, и регуляция его активности составляет одну из важных стадий в регуляции общих путей катаболизма, связывая между собой такие метаболические процессы, как глико- [c.263]

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]

Ранее уже отмечалось, что гидролиз фосфорорганических соединений представляет собой важный метаболический процесс в организме. [c.126]

Реакция замещения у сульфоний-иона приводит к переносу метильной группы от атома серы к атакующему нуклеофилу и называется реакцией трансметилирования. Трансметилирование — важный метаболический процесс, в котором роль донора метильной группы обычно выполняет 5-аденозилметионин. Типичным примером этого процесса может служить метилирование аминов, например никотинамида [уравнение (7-1)]. [c.93]

Мембраносвязанные ферменты катализируют реакции, как правило, полностью протекающие по одну сторону биомембраны. Интегральные белки-ферменты присоединяют субстраты на одной стороне мембраны и выделяют продукты на противоположной стороне. Поэтому каталитическая реакция носит векторный (направленный) характер, а сами мембраносвязанные ферменты называют векторными. При этом ограниченная проницаемость мембран обеспечивает разделение компонентов реакции и образование концентрационных градиентов. К векторным ферментам биомембран относят аденилатциклазу (см. раздел 2.1.2), продуктом каталитической реакции которой является сАМР — универсальный регулятор важнейших метаболических процессов в клетке, а также транспортные АТФазы. В табл. 5 представлены сведения о классификации, виде транспортируемых ионов и локализации различных типов АТФаз. [c.35]

Особенно чувствительны к отравляющему действию пестицидов ферменты — биокатализаторы клетки, без которых невозможно ее существование. Отравление какого-либо фермента, участвующего в важном метаболическом процессе, оказывает угнетающее, а иногда и летальное действие на организмы. [c.16]

Таким образом, ЦТК — важнейший метаболический процесс, занимающий важное место в общей системе обмена веществ и энергии живых организмов. [c.220]

Таким образом, взаимопревращение метаболитов, образующихся при катаболизме веществ разных классов, тесно связано с энергетическим обменом. Известно, что одним из энергоемких процессов в организме является биосинтез белка, и становится понятна в этом отношении интеграция этого процесса с катаболическими реакциями превращения глюкозы и триацилглицерола — основными источниками синтеза АТФ в процессе окислительного фосфорилирования. В свою очередь, все реакции углеводного и липидного обмена катализируются ферментами, являющимися белками. Следует отметить, что единство метаболических процессов находится под воздействием условий внешней среды и способность живых организмов сохранять постоянство внутренней среды — биохимический гомеостаз — при помощи механизмов саморегуляции является одним из важнейших свойств всех живых систем. [c.449]

Какова роль мембранных липидов в осуществлении важнейших метаболических процессов в клетке [c.63]

С клеточной мембраной связан целый ряд важнейших метаболических процессов. Вот главные из них [c.100]

При ознакомлении с табл. 17.2 вы, несомненно, будете удивлены, узнав, что многие металлы, являющиеся загрязнителями, на самом деле играют важную роль в питании человека. Наглядным примером является медь-элемент со сравнительно низкой токсичностью. Отсутствие меди(П) в пище приводит к развитию анемии, или дефициту железа, поскольку медь используется в организме наряду с железом в некоторых метаболических процессах. Минимальная потребность человеческого организма в ме- [c.161]

Различная адсорбируемость солей калия и натрия почвенным комплексом привела к разделению ионов ионы натрия оказались в водах морей и океанов, а ионы калия закрепились в почве и, естественно, вошли как важнейший компонент в метаболические процессы растений. Различная способность ионов калия и натрия проходить через биологические мембраны обусловила и специфические функции этих ионов в передаче нервного импульса. [c.153]

Чем определяется важная роль мембран в клетках Прежде всего мембраны окружают клетки и ограничивают их размеры. При этом они являются естественными агрегатами амфипатических молекул, т. е. молекул, один из концов которых является гидрофобным, а другой — гидрофильным. Способ упаковки таких молекул в бислое обеспечивает создание упорядоченного пограничного слоя между двумя жидкими фазами. Кроме того, мембраны представляют собой естественное местообитание для значительного числа относительно неполярных соединений, образующихся в процессе метаболизма. В мембраны включены многие белки, поверхности которых обладают гидрофобными свойствами. У некоторых белков, например у цитохрома bs (гл. 10, разд. Б. 5), имеются специальные гидрофобные участки, при помощи которых белки прикрепляются к поверхности мембраны. Благодаря полужидкому состоянию внутренней части мембраны в бислой могут входить и из него могут выходить белки и низкомолекулярные комлоненты в ответ на метаболические процессы, протекающие в близлежащих участках цитоплазмы. [c.355]

Алкилэфиры минеральных кислот, прежде всего диалкил-сульфаты и алкилгалогениды, служат важными алкилирую-щими реагентами, эфиры фосфорной кислоты — важными компонентами ряда метаболических процессов в организмах. Некоторые синтезированные эфиры фосфорной кислоты и их производные обладают свойствами пестицидов (разд. 9.6.1.1) и вследствие своей токсичности потенциально являются химическими боевыми веществами. [c.153]

Гормонами называются соединения, образующиеся в эндокринных железах (т. е. в железах внутренней секреции, например в надпочечнике, гипофизе, поджелудочной железе, половых железах) и выделяемые в систему кровообращения. Они управляют активностью различных клеток многоклеточных организмов. Это проявляется, например, в регулировании и взаимосвязи различных физиологических процессов, а для некоторых гормонов — ив настроении и стремлениях животных [например, повышение уровня адреналина (разд. 9.5.3) в крови в случае опасности]. Каждый гормон обладает специфическим физиологическим действием например, один гормон вызывает повышение кровяного давления, другой влияет на определенный тип метаболических процессов и т. д. Особо важное положение среди эндокринных желез-занимает гипофиз, гормоны которого управляют деятельностью остальных желез внутренней секреции. [c.191]

Ферментативное разрушение гема представляет собой важный метаболический процесс уже хотя бы потому, что при этом освобождается железо, вновь используемое организмом. Некоторые из путей катаболизма гема показаны на рис. 14-14. Считается, что оксигенация (гид-рокснлирование) затрагивает сперва а-метеновый углерод (между кольцами А и В). Гидроксилированный продукт расщепляется с освобождением окиси углерода. Реакции катализируются микросомными гидро-ксилазами [89—90а]. В опытах с использованием Юг было показано, что образующийся дециклизованный тетра-пиррол биливердин содержит [c.129]

Другая функция цикла карбоксилирование—декарбоксилирование также более или менее ясна. Она состоит в том, что присоединенная карбоксильная группа в малонил-СоА способствует активации метиленовых атомов водорода и их отщеплению в виде Н+ и тем самым облегчает конденсацию. По-видимому, оба этих процесса важны для синтеза жирных кислот через малонил-СоА. Как уже упоминалось выше, часто бывает трудно точно установить, какой путь играет более важную роль в эволюции конкретного метаболического процесса. [c.465]

Биохимические функции. Высокая гидрофобность Т3 и является основанием для действия их по цитозольному механизму. Оказалось, что рецепторы тиреоидных гормонов в основном находятся в ядре и образованные гор-мон-рецепторные комплексы, взаимодействуя с ДНК, изменяют функциональную активность некоторых участков генома. Результатом действия Т3 и Т4 является индукция процессов транскрипции и, как следствие, биосинтез многих белков. Эти молекулярные механизмы лежат в основе влияния тире-оидньгх гормонов на многие обменные процессы в организме. Тиреоидные гормоны обладают выраженным анаболическим действием, важным проявлением которого является повышение поглощения кислорода тканями организма, а также повышение эффективности Ка /К -АТФ-азного насоса. Гормоны щитовидной железы участвуют в регуляции обмена липидов, в частности холестерина, углеводов, а также водно-солевого обмена. Гипертиреоз проявляется в патологической интенсификации основного обмена, гипертонии, тахикардии. Это происходит на фоне гипергликемии, глюкозурии в условиях отрицательного азотистого баланса. Гипофункция щитовидной железы проявляется в резком снижении скорости метаболических процессов, гипотонии и брадикардии. Врожденный гипотиреоз приводит к замедлению умственного развития в результате поражения ЦНС. Приобретенный гипотиреоз может [c.152]

Многие природные пигменты принимают участие в важных метаболических или физиологических процессах. Особенно детально изучено функционирование хлорофилла и других пигментов в фотосинтезе и роль гемоглобина как переносчика кислорода. Во многих случаях, однако, единственной известной функцией пигмента является то, что он придает окраску организму или той его части, которая содержит данный пигмент. [c.29]

Вся система биохимических процессов в клетке и в организме действует при обязательном участии белков. Белки-фермер<ты катализируют все химические процессы в клетке. Важнейшая функция белков — каталитическая, ферментативная. Ферменты являются необходимыми участниками биосинтеза белков, запрограммированного на генетическом уровне. Ферменты участвуют во всех этапах биосинтеза белка. Вместе с тем белки служат регуляторами генетической функции нуклеиновых кислот. Все метаболические процессы в клетке — ее питание и дыхание — катализируются ферментами, которые выполняют как каталитическую, так и регуляторную функции регуляторные ферменты, называемые аллостерическими (см. гл. 7), обеспечивают обратные связи в метаболических цепях. [c.176]

Нуклеиновые кислоты составляют существенную небелковую часть сложного класса органических веществ, получивших название нуклеопротеинов (см. главу 2) последние являются основой наследственного аппарата клетки хромосом. Белковые компоненты нуклеопротеинов подвергаются многообразным превращениям, аналогичным метаболизму белков и продуктов их распада—аминокислот, подробно рассмотренному в главе 12. О нуклеиновых кислотах, их структуре и функциях в живых организмах в последнее время накоплен огромный фактический материал, подробно рассмотренный в ряде специальных руководств и монографий. Помимо уникальной роли нуклеиновых кислот в хранении и реализации наследственной информации, промежуточные продукты их обмена, в частности MOHO-, ди- и трифосфатнуклеозиды, выполняют важные регуляторные функции, контролируя биоэнергетику клетки и скорость метаболических процессов. В то же время нуклеиновые кислоты не являются незаменимыми пищевыми факторами и не играют существенной роли в качестве энергетического материала. Далее детально рассматриваются (помимо краткого изложения вопросов переваривания) проблемы метаболизма нуклеиновых кислот и их производных, в частности пути биосинтеза и распада пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, современные представления о биогенезе ДНК и РНК и их роли в синтезе белка. [c.469]

Антибиотики при их попадании в микробную клетку влияют на самые разные метаболические процессы, вызывая глубокие нарушения в жизненно важных реакциях и превращениях в микроорганизме, что приводит в результате к общему сбою метаболизма в клетке и неизбежной гибели болезнетворного микроорганизма. Природа антибиотиков различна и механизмы воздействия их на болезнетворные микроорганизмы сильно отличаются между собой. [c.207]

Приведенные упрощенные схемы взаимосвязи основных путей обмена, перечисленные выше примеры, естественно, не исчерпывают все многообразие взаимопревращений веществ и энергии в живых организмах. Метаболические процессы находятся под воздействием условий внешней среды и способность живых организмов сохранить постоянство внутренней среды - биохимический гомеостаз - при помощи механизмов саморегуляции, является одним из важнейших свойств всех живых систем. [c.464]

Участие фосфатов моносахаридов в биохимических процессах. Один из важных метаболических процессов.— гликолиз — начинается с реакции фосфорилиро-вания глюкозы с помощью АТФ в присутствий фермента глюкокиназы, обеспечивающего избирательное взаимодействие с участием только первичноспиртовой группы. При этом происходит нуклеофильное замещение у атома фосфора с образованием хорошо уходящей группы, в роли которой выступает молекула АДФ. [c.398]

Несомненно, роль как биосинтетических, так и биоэнергетических процессов не иснерпывается биосинтезом новых молекул биополимера. Чем более сложен живой организм, тем более разнообразны его потребности в разных химических соединениях. Рассмотрение наиболее важных метаболических процессов является основным содержанием этого учебника. [c.22]

Флавопротеиды — хромопротеиды, не содержащие металла, сложные белки. Простетической группой флавопротеидов является рибофлавин в составе ФАД или ФМН, ковалентно связанный с апо рментом. Большую группу флавопротеидов составляют флавинзависимые дегидрогеназы, принимающие участие в многочисленных важнейших метаболических процессах тканевое дыхание, окислительное фосфори-лирование, окисление жирных кислот, окисление О-аминокислот и др. В окисленном состоянии флавиноБые дегидрогеназы окрашены в красный, коричневый или зеленый цвет. [c.28]

Весь наш опыт говорит о том, что все живое происходит от живого. Стерильная смесь веш,еств независимо от того, способна ли она поддерживать жизнь, остается безжизненной до тех пор, пока она не будет заражена живыми клетками. Для своего существования клетка нуждается в наборе активных специфических ферментов, катализирующих цепи последовательных реакций (метаболические пути). Эти весьма сложные цоследова-тельности организованы таким образом, что энергия, выделяющаяся при расщеплении питательных веществ, может быть использована в реакциях синтеза, необходимых для поддержания жизни и роста клеток. Важно, чтобы клетка обладала правильными ферментами, способными катализировать важнейшие метаболические процессы. Если в одной из таких цепей отсутствует какое-либо звено, например недостает фермента,, который должен катализировать одну из реакций, вся цепь не сможет функционировать и клетка погибнет. [c.132]

Важная роль аминокислот в процессах жизнедеятельности с давних пор стимулировала исследования по проведению поиска лекарственных средств как среди природных аминокислот, так и их синтетических аналогов. В результате широких фундаментальных исследований такие природные аминокислоты, как глутаминовая кислота (I), метионин, гистидин, цистеин, а также препараты, являющиеся смесью аминокислот, получаемые из гидролизатов крови и других биологических субстратов, прочно вошли в арсенал лекарственных средств и активно используются в терапии при лечении больных с заболеваниями различной этиологии. Существенное влияние в проблеме направленного поиска новых лекарственных средств среди аминокислот и их производных оказало развитие исследований по биохимии клетки и организма в норме и патологии. Так, изучение метаболических процессов, протекающих в нервных тканях, показало, что первичным продуктом ферментативного расщепления I является у Зминомасляная кислота (II). [c.7]

Какими же факторами определяется скорость функционирования цикла трикарбоновых кислот Как и в других важнейших метаболических путях, работает несколько разных механизмов контроля, причем в различных условиях скорость лимитируется разными стадиями процесса [18] Главными факторами являются 1) скорость поступления ацетильных групп (которая в свою очередь может зависеть от наличия свободного неацилированного СоА) 2) наличие оксалоацетата и 3) скорость реокисления NADH в NAD+ в цепи переноса электронов (гл. 10). Обратите внимание (рис. 9-3), что ацетил-СоА служит по-лом<ительным эффектором для превращения пирувата в оксалоацетат. Таким образом, ацетил-СоА включает процесс образования соединения, требующегося для его собственного метаболизма. В отсутствие пирувата функционирование цикла может затормозиться из-за недостатка оксалоацетата По-видимому, именно так и происходит в тех случаях, когда в печени метаболизируются высокие концентрации этанола Последний окисляется в ацетат, но не может превратиться в оксалоацетат. Накапливающиеся ацетильные группы превращаются в кетоновые тела, которые, однако, медленно окисляются в цикле. Аналогичная проблема возникает при метаболизме жирных кислот в условиях нарушения углеводного обмена, например в случае диабета (дополнение 11-В). [c.324]

Важные метаболические пути, в которых участвуют пятиуглеродные пентозные сахара, называют либо пентозофосфатным и путями, либо фосфоглюконатным путем, либо гексозомонофосфатным шунтом. Исторически первые данные о существовании таких путей были получены в экспериментах Варбурга по окислению глюкозо-6-фосфата в 6-фосфоглюконат. Напомним, что при изучении именно этой реакции был открыт NADP+ (гл. 2, разд. 3). Многие годы это окисление считали ферментативной реакцией, лежащей вне каких-либо определенных метаболических путей. Вместе с тем существовало предположение, что эта реакция является частью альтернативного пути распада глюкозы. Это предположение укрепилось после того, как было обнаружено, что процесс дыхания в тканях продолжается в присутствии высоких концентраций ионов фтора — известных ингиби торов енолазной реакции, — способных почти полностью блокировать процесс гликолиза. В некоторых тканях (в частности, в печени) этот альтернативный путь дыхания оказы вается особенно активным. Теперь мы знаем, что пентозофосфатные пути многообразны и многоплановы. Они не только занимают существенное место в процессах катаболизма,, но при функционировании в обратном направлении восстановительный пентозофосфатный путь) являются ключевыми реакциями фотосинтеза, приводящими к образованию сахара [c.339]

Вопрос о связи между действием фосфофруктокиназы и фруктозо-1,6-дифосфатазы [уравнение (11-19), стадия г рис. 11-11] остается нерешенным. Фруктозо-6-фосфат фосфорилируется и дает фруктозодифосфат, который в свою очередь гидролизуется, вновь превращаясь в фруктозо-6-фосфат. В результате получается бесполезный цикл (часто называемый бессмысленным циклом или субстратным циклом), который по существу ничем не завершается, кроме расщепления АТР до ADP и Р (АТРазная активность). Циклы этого типа часто встречаются в метаболизме, однако обычно они не приводят к гибельно быстрой потере АТР из-за четкого контроля метаболических процессов. В принципе в данный момент времени полностью активируются только один из двух ферментов, катализирующих стадию г [уравнение (11-19)]. В зависимости от метаболического состояния клетки может активно протекать процесс распада при небольшом биосинтезе или активный процесс биосинтеза при слабом распаде. Некоторые из механизмов контроля показаны на рис. 11-11. Содержание АТР и АМР играет при этом наиболее важную роль—низкая концентрация АМР включает киназу и выключает фосфатазу. У разных видов ингибирующее действие по типу обратной связи может оказывать АТР, РЕР или цитрат. Не исключено, что в будущем будут обнаружены новые механизмы регуляции фруктозо-1,6-дифосфатазой. [c.513]

Как же происходит выделение энергии в этих метаболических процессах Электроны, удаляемые на разных стадиях цикла Кребса, а также на двух предшествующих ему стадиях (образование лактата и пирувата), передаются по дыхательной цепи переносчиков. В эту цепь входит сложный комплекс ферментов и коферментов, а именно НАД, фермент из группы флавопротеи-дов (ФП) и ряд железосодержащих ферментов — цитохромы Ь, с, а, йз. Электроны, проходя по цепи, передают свою энергию молекулам АТФ — происходит окислительное фосфорилирование. Открытие этого важнейшего явления связано с именами Энгель-гардта [36] и Белицера [37, 38]. В конечном счете электроны переносятся на кислород, восстанавливаемый до воды. [c.105]

Ключевая роль в процессах микросомального оксигенирования принадлежит цитохрому Р-450, представляющему собой, как и все цитохромы, гемопротеин. Атом железа цитохрома Р-450 (Ре " ) восстанавливает связанный в активном центре фермента кислород, т. е. происходит активация кислорода, который затем переносится на субстрат. Микросомальное окисление играет важную роль в метаболических процессах, протекающих во всех организмах. Во-первых, это основная детоксицирующая система в организме человека и [c.206]

Функции пенгозомонофосфатного пути. Этот процесс вьшолняет две важнейшие метаболические функции (рис. 18.8). Во-первых, поставляет восстановительные эквиваленты (НАДФН) для реакций восстановления в процессах анаболизма, например синтеза высших жирных кислот, холестерола и др. [c.254]

В этом разделе мы остановимся подробнее на метаболизме посторонних органических субстратов (так назьшаемых ксенобиотиков), попавших в живой организм орально или через органы дыхания в качестве различных пищевых добавок, стимуляторов, лекарств, а также веществ, загрязняющих окружающую феду. Метаболические процессы такого рода называют вторичными. Они также крайне важны для химика, поскольку специфичны для каждой группы веществ. В частности, знание путей трансформации лекарств помогает химику правильно определить стратегию органического синтеза, направленного на получение веществ с требуемыми фармакологическими свойствами. [c.462]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология