Регуляция метаболизма у микроорганизмов

В последнем пятидесятилетии 20 века было очень многое сделано в области изучения микробного синтеза витаминов. Изучен метаболизм микроорганизмов-продуцентов витаминов, уточнены отдельные этапы биосинтеза их, а также способы регуляции синтеза ряда витаминов и биохимические функции этих жизненно важных соединений. [c.253]

Регуляция метаболизма в микробной клетке имеет сложную взаимозависимую систему, которая включает и выключает определенные ферменты с помощью самых различных факторов pH реакционной среды, концентрации субстратов, некоторых промежуточных и конечных метаболитов, кофермента, металлов и т.д. Изучение путей регуляции определенных продуктов обмена веществ в клетке открывает неограниченные возможности для определения оптимальных условий биосинтеза микроорганизмом требуемого целевого соединения в промышленном производстве различных продуктов микробного синтеза. [c.38]

РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА У МИКРООРГАНИЗМОВ [c.231]

На рис. 8.2 представлена схема трофических связей между различными группами микроорганизмов и их взаимной регуляции при анаэробной деградации органических веществ метановым биоценозом. Первичные анаэробы разлагают органические вещества до предшественников метана водорода и углекислоты, ацетата, метанола, метиламидов, формиата. Ввиду субстратной специфичности метаногенов их развитие без трофической связи с бактериями предыдущих стадий невозможно. В свою очередь, метановые бактерии, используя вещества, продуцируемые первичными анаэробами, определяют возможность и скорость реакций, осуществляемых этими бактериями. Центральным метаболитом, осуществляющим регуляторную функцию в метанообразующем сообществе, является водород. За счет поддержания низкого парциального давления водорода в системе становится возможным его межвидовой перенос, меняющий метаболизм первичных анаэробов в сторону образования непосредственных предшественников метана. Если водород из системы не удаляется, то образуются более восстановленные продукты — летучие жирные кисло- [c.299]

Однако все перечисленные успехи не означают еще полного решения проблемы биосинтеза белка и его регуляции. Достижения последних лет говорят о том, что пи одна из предыдущих схем не может быть окончательной. Наши представления о механизме регуляции биосинтеза белков основаны на изучении метаболизма микроорганизмов, В свою очередь успехи в изучении механизма биосинтеза белков и его регуляции отчетливо показали, что ядро или ДНК далеко не сами по себе регулируют деятельность клетки или организма. Оказалось, что ДНК работает не вся целиком, а лишь своими определенными участками. Эти разные участки ДНК становятся активными как источники информации по мере надобности. [c.294]

У эукариотических микроорганизмов также существует общая система регуляции азотного метаболизма. Хотя аммиак, а также глутамат и глутамин являются для грибов и дрожжей предпочтительными источниками азота, они могут использовать для этой цели белки, различные аминокислоты, пурины, ацетамид, нитраты и нитриты. Ферменты, необходимые для усвоения указанных соединений, обычно индуцибельны и подвержены азотной репрессии. Показано, что различные азотсодержащие субстраты вызывают репрессию не сами по себе, а только после превращения их в глутамин. Вероятно, что соотношение глутамин/а-кетоглутарат служит и здесь сигналом обеспеченности клетки азотом. Обнаружено, что глутаминсинтетазная активность у Neurospora [c.44]

В природном микроорганизме биосинтез антибиотика - это не патология, это нормальный процесс в его метаболизме. Но промышленные продуценты антибиотиков - иное дело, у них нарушен механизм регуляции, они образуют антибиотика больше, чем это нужно природному микроорганизму. [c.209]

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]

В заключение следует сказать, что техника генной инженерии - это не только инструмент для практического улучшения штаммов, но и мощный способ познания механизмов биосинтеза и регуляции метаболизма микроорганизмов. Дальнейшие успехи в конструировании высокопродуктивных штаммов микроорганизмов зависят от совместной работы микробиологов, генетиков, биохимиков и генных инженеров. [c.113]

Индуцированный синтез ферментов у микроорганизмов был описан в 30-х гг., но механизм этого процесса долгое время оставался непонятен. Индуцированный синтез ферментов лежит в основе широко известного явления адаптации организмов к различным условиям. Успехи, достигнутые в расшифровке механизмов регуляции клеточного метаболизма, позволили объяснить природу этого явления, его механизм и роль в клетке. [c.121]

В ЭТОЙ главе рассматривается биосинтез аминокислот и некоторых молекул, которые из них образуются. Прежде всего мы рассмотрим реакции, приводящие к включению азота в состав аминокислот. Этот путь начинается с восстановления N2 до в клетках азотфиксирующих микроорганизмов. Затем NH4 включается в аминокислоты через глутамат и глутамин, два ключевых соединения азотистого метаболизма. Десять из основного набора двадцати аминокислот синтезируются из промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот и других метаболических последовательностей с помощью несложных реакций. Мы рассмотрим эти биосинтетические пути и опишем биосинтез ароматических аминокислот и гистидина в качестве примеров аминокислот, синтезирующихся более сложным образом. На самом деле человек должен получать эти десять аминокислот с пищей, потому их и называют незаменимыми аминокислотами. В этих реакциях участвуют два весьма любопытных посредника тетрагидрофолят, многоцелевой переносчик одноуглеродных единиц трех степеней окисления, и 5-аденозилметионин, главный донор метильных групп. Еще одна важная сфера наших интересов-регуляция метаболизма аминокислот. На примере глу-тамин-синтетазы мы проиллюстрируем некоторые общие принципы регуляции. Конец настоящей главы посвящен синтезу и распаду гема. [c.230]

Некоторые бактерии (особенно прихотливые или мутанты с наследственными дефектами) могут расти только в среде, дополненной определенными компонентами, которые сами микроорганизмы синтезировать не могут. Эти компоненты известны как ростовые факторы, к ним относят — витамины, пурины и пиримидины (пути биосинтеза указанных соединений рассмотрены в теме 10 Витамины и теме 14 Метаболизм нуклеотидов и нуклеозидов, их производных и флавинов ). Факторы роста не используются в качестве пластического или энергетического материала, но обеспечивают регуляцию метаболизма. [c.449]

Наряду с успешной иммобилизацией многих ферментов и применением этого метода в промышленности исследователи столкнулись с рядом трудностей, характерных для работы с ферментами, зависимыми от кофакторов, а также в тех случаях, когда трансформации осуществляются несколькими ферментами. Были предприняты попытки использовать активность сложных ферментов и ферментных комплексов путем иммобилизации клеток. Иммобилизация клеток позволяет эксплуатировать отдельные ферменты, а также их системы, что затруднительно при работе с иммобилизованными ферментами. Обмен иммобилизованных клеток отличается от метаболизма интактных микроорганизмов, что может быть использовано в целях регуляции трансформации. Эффективность процессов, осун1.ествляемых иммобилизованными клетками, в ряде случаев выше их эффективности как у свободных микроорганизмов, так и у иммобилизованных ферментов. Для иммобилизации клеток используются почти все методы, применяемые для иммобилизации ферментов, но наиболее распространенным в настоящее время является включение в полиакриламидный (ПААГ) и каррагенановый гели (см. гл. Ю). [c.539]

РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА И СКОРОСТИ РОСТА МИКРООРГАНИЗМОВ [c.29]

Излагаются основные С1<едения о методах реорганизации генома микроорганизмов с целью получения штаммов для микробиологической промышленности. Рассматриваются общие механизмы регуляции метаболизма микробной клетки. Описаны современные генетические методы работы с промышленными микроорганизмами и методы генетической инженерии. Приводятся примеры создания современными методами штаммов продуцентов первичных метаболитов н интер-феронов человека. [c.4]

Успех создания высокоактивных штаммов с заданными свойствами во многом зависит от уровня знаний об организации генома и регуляции метаболизма микробной клетки. Наиболее изученной является бактерия Е. соИ, и поэтому первые работы по созданию методами генетической инженерии промышленных штаммов — продуцентов первичных метаболитов выполнены на данном микроорганизме. [c.167]

Теоретические и прикладные аспекты. Стратегия отбора мутантов весьма важна для дальнейшего изучения клеточного метаболизма и для выяснения механизмов регуляции. Вместе с тем эта стратегия имеет и практическое значение, так как именно она определяет пути целенаправленного отбора высокоактивных продуцентов всех тех веществ, которые могут быть получены с помощью микроорганизмов. [c.500]

Учебник включает 13 глав по истории микробиологии, систематике, морфологии, культивированию и росту клеток, действию физико-химических факторов на микроорганизмы, метаболизму и его регуляции, биосинтезу и генетике. В нем рассмотрены методы, используемые при изучении экологических аспектов деятельности и практического применения микроорганизмов. Книгу завершает систематический обзор филогенетических и физиологических фупп прокариот, удовлетворяющий современному уровню знаний в этой области. [c.3]

Создание высокоактивных штаммов с заданными свойствами во многом зависит от уровня знаний об организации генома и регуляции метаболизма микробной клетки. Для Е. соИ известны молекулярные механизмы репликации ДНК, транскрипции и трансляции, регуляции активности разных генов, лучше всего разработаны приемы генетического конструирования in vivo и in vitro. Именно поэтому первые работы по созданию промышленных штаммов микроорганизмов современными методами выполнены на этом микроорганизме. Распространение методологии генной инженерии на другие объекты требует дополнительных исследований. Как уже было показано, здесь достигнуты значительные успехи — сконструированы удобные векторы для псевдомонад, бацилл, актиномицетов и дрожжей. На этой основе будут созданы и уже создаются новые высокоактивные штаммы для промышленности. [c.180]

Кондратьева Е. И. 1972. Автотрофные микроорганизмы и регуляция их метаболизма Тезисы докл. Всес. конф. по регуляции биохимических процессов у микроорганизмов. Пущино-па-Оке, 18—23 декабря. [c.94]

Расширение сфер использования микроорганизмов в практических целях основывается на достижениях в изучении их физиологических и биохимических особенностей, а также познании механизмов регуляции процессов метаболизма. [c.15]

В предшествующих главах, посвященных обмену веществ у микроорганизмов, неоднократно шла речь о регуляции метаболизма и роста факторами среды. Обнаруженное еще Пастером, подавление брожения атмосферным кислородом у дрожжей-превосходный пример такой регуляции, весьма детально изученный. Давно известно также, что некоторые ферменты, участвующие в расщеплении того или иного субстрата, образуются только в его присутствии. У денитрифицирующих бактерий нитратное дыхание может начаться лишь в отсутствие Oj кислород подавляет и образование нитратредуцирующей ферментной системы, и ее функцию. Изменение pH в культурах Enteroba ter или lostridium способно изменить ход брожения и повлиять на природу образующихся продуктов. У фототрофных бактерий кислород и свет влияют на синтез пигментов, В основе этих и многих других изменений, обусловленных средой, лежат специальные регуляторные механизмы. [c.472]

Таким образом, в распоряжении селекционеров имеется большой арсенал селективных и полуселективных методов выделения мутантов с измененной регуляцией метаболизма, позволяющий более успешно вести отбор продуктивных штаммов микроорганизмов. Тем не менее эта работа в силу указанных ранее причин требует больших трудозатрат и много времени. Недостатки ступенчатого отбора могут быть в значительной мере преодолены, если сочетать его с методами генетического обмена. [c.83]

Подобное вовлечение металла в процессы регуляции метаболизма при участии гидрогеназного комплекса особенно ярко можно проиллюстрировать на примере сульфатвосстанавливающих бактерий - физиологической группы, наиболее тесно связанной с проблемой биокоррозии подземных сооружений, а также с микроорганизмов-продуцентов водорода [2]. Особенно велика роль гидрогеназ в природных анаэробных сообществах, основанных на межвидовом переносе молекулярного водорода. [c.25]

Каждое из множества разнообразных веществ создается в клетке в строго необходимых для роста пропорциях в результате фер-ментативньк реакций. Координация химических превращений, обеспечивающая экономность метаболизма, осуществляется у микроорганизмов тремя основными механизмами регуляцией активности ферментов, в том числе путем ретроингибирования регуляцией объема синтеза ферментов (индукция и репрессия биосинтеза ферментов) катаболитной репрессией. [c.34]

Необходимым условием роста и развития живых организмов любого уровня организации является регулируемая ими самими сбалансированность процессов клеточного метаболизма. При этом с одной стороны, гармонично сопряжены скорости разрушения отдельных клеточных структур и биополимеров с синтезом клеточных материалов de novo. А с другой - обеспечен баланс обмена веществ между организмом и средой окружения. Основные закономерности регуляции метаболической активности у организмов различной степени сложности (эволюционной) принципиально одинаковы. Однако у одноклеточных, не имеющих сложной тканевой цитодифференцировки и многофакторной системы гуморальной регуляции, они не имеют такой множественности уровней метаболического контроля, как у многоклеточных. Поэтому для выявления общих, базовых принципов клеточной регуляции часто используют модели микроорганизмов. [c.72]

Карасевич Ю. Н. О механизмах регуляции клеточного метаболизма у микроорганизмов в связи с задачами селекции.— В кн. Генетические основы селекции микроорганизмов. М., 1969, с. 20—40. [c.240]

Попытку построения кинетической модели растущей популяции микроорганизмов предпринял Пиррет [127]. Он также обратился к распределительной модели, в которой популяция отождествлена с открытой системой, где протекают различные реакции метаболизма. Автор сравнил поведение простой линейно открытой системы фиксированного объема, в которой протекают гомогенные мономолекулярные реакции, и открытой системы, где протекают разветвленные последовательные реакции. Было показано, что именно разветвленная кинетическая схема, включающая стадию автокатализа, способная к эндогенному расширению, достаточно строго может описать наблюдаемые феномены роста популяции микроорганизмов. В противоположность Хиншельвуду, связывающему механизм регуляции роста с сорбционными процессами насыщения активных поверхностей биологических структур, Пиррет роль регулятора процесса видит в стадии автокатализа. Вместе с тем сходство обоих кинетических подходов заключается в том, что в основу модели положено представление об экспоненциальном росте, регулируемом через сорбцию или автокатализ. При этом скорость увеличения объема (или массы) рассматривается в любом случае только пропорциональной самому объему (или массе). Б обоих случаях авторы не провели строгой количественной проверки предложенных ими схем, а ограничились хотя и корректным, но лишь качественным рассмотрением поведения системы и объяснением наблюдаемых феноменов. Что же касается строго математического описания системы, то они, естественно, не располагали достаточным фактическим материалом в отношении кинетических характеристик всех отдельных стадий цепи (или сетки) метаболитических реакций, без знания которых проведение расчетов бессмысленно. Однако в этих работах было показано, что использование приемов формальной химической кинетики сложных реакций вполне приемлемо при описании процесса роста популяции в целом. [c.94]

Метаболическая активность. Проводятся исследования точности трансляции поли-У в бесклеточных бактериальных системах, а также изучение промежуточного метаболизма Е. oli. Исследования метаболической регуляции относятся к синтезу отдельных ферментов или регуляции ферментов в процессах биосинтеза ряда веществ. Особо заслул ивают внимания работы, касающиеся регуляции и контроля ферментных систем микроорганизмов, производящих антибиотики. [c.47]

Рассмотрены данные относительно путей метаболизма углекислоты и органических соединений и его регуляции у представителей пурпурных и зеленых фотосинтезирующих бактерий. Отмечается разнообразие в метаболизме углерода у этих микроорганизмов, определяющееся особенностями отдельных видов и условиями, в которых они находятся. Разбираются возможные реакции и пути ассимиляции углекислоты при автотрофном и гетс1)отроф-ном росте, а также пути использования различных органических субстратоз. [c.222]

При получении щтаммов промыщленных микроорганизмов генетические манипуляции, изменяющие регуляцию азотного метаболизма, имеют важное значение. Интенсификация процессов образования глутамина, глутамата и аспартата может повыщать продуктивность клеток в отнощении многих первичных метаболитов, для которых эти соединения служат предщественниками и негативный контроль биосинтеза которых устранен в результате дополнительных мутаций. В свою очередь, повышенное образование первичных метаболитов, и в частности аминокислот, может увеличить продукцию вторичных метаболитов, предшественниками или стимуляторами синтеза которых они являются. [c.45]

Хотя современный этап селекционной работы с микроорганизмами характеризуется преобладанием классических подходов , связанных с использованием индуцированного мутагенеза и ступенчатого отбора, в практической деятельности микробиологов-селекционеров все шире применяются новые методы — слияние протопластов, амплификация и межвидовой перенос генов. Однако арсенал современной генетиг ки недостаточно используется для создания высокоактивных промышленных штаммов. Основная причина этого — слабая генетическая и биохимическая изученность микроорганизмов, градиционно используемых в промышленности, недостаток знаний о регуляции их клеточного метаболизма в целом, а также отдельных путей биосинтеза, связанных с образованием особо ценных биологически активных соединений, например антибиотиков. Именно здесь целесообразно сконцентрировать усилия генетиков, биохимиков и молекулярных биологов, в тесном контакте с которыми должны работать селекционеры. [c.203]

Генетика животных, растений, микроорганизмов находит применение в зоологии, ботанике, микробиологии. Возможность получения генетически детерминированных различий поведения животных широко используется в физиологии животных, в физиологии высшей нервной деятельности. Многие проблемы биохимии решаются с помощью мутантов с измененным метаболизмом (с теми или ицыми блоками биосинтезов) или измененной регуляцией метаболических путей и т. д. [c.22]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология