Регуляция метаболизма в клетке

Участие компонентов биомембран в осуществлении и регулировании метаболических процессов в клетке. Общая характеристика процессов передачи информации в клетке. Понятие о первичных и вторичных мессенджерах. Классификация, особенности структурно-функциональной организации мембранных белков-рецепторов. Характеристика аденилатциклазного и фосфо-инозитидного пути передачи сигнала в клетку. Роль ионов в осуществлении метаболических процессов с участием мембран. Адсорбционный тип регуляции метаболизма. Понятие о метаболоне, физиологическое значение его образования. Пространствен-но-структурная организация ферментных систем клетки (на примере гликолитического комплекса и цикла Кребса), Экспериментальные исследования взаимодействия ферментов гликолиза с различными структурными компонентами клетки. Модели структуры гликолитического комплекса в скелетных мышцах и на внутренней поверхности мембран эритроцитов. Эстафетный механизм работы ферментов в клетке. Механизмы регулирования функциональной активности векторных ферментов биомембран. Пути нейрогуморальной регуляции функций клеток. [c.284]

Энергетический заряд может меняться от нуля, когда присутствует только АМР, до 1,0, что означает превращение в АТР всех молекул АМР. Измерения, выполненные на целом ряде клеток и тканей , показывают, что энергетический заряд обычно лежит в пределах от 0,75 до 0,90. Найти численное значение этой величины не составляет труда, однако, к сожалению, она оказывается не связанной с химическими уравнениями. Предположение о важной роли энергетического заряда клетки в регуляции метаболизма весьма сомнительно . [c.222]

Описанный выше двойной механизм индукции и репрессии делает возможным взаимодействие между цитоплазмой и ядром для обеспечения тонкой регуляции метаболизма клетки. В случае какого-либо простого метаболического пути исходный субстрат и конечный продукт могут играть роль соответственно индуктора и репрессора. Благодаря этому клетка может синтезировать фермент в таком количестве, которое необходимо в данное время для поддержания количества конечного продукта на нужном уровне. Такой способ регуляции метаболизма чрезвычайно экономичен. Отрицательная обратная связь, осуществляемая путем инактивации первого фермента в результате его связывания с конечным продуктом, быстро блокирует данный метаболический путь, но не препятствует синтезу других ферментов. В модели, предложенной Жакобом и Моно, конечный продукт, присоединяясь к молекуле ре- [c.179]

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

Скорость транскрипции регуляторных генов обычно очень низка, но держится на постоянном уровне. Возможно, это объясняется тем, что РНК-полимераза медленнее инициирует синтез цепей РНК на промо-торных участках регуляторных генов. Так, в каждой клетке Е. соН в норме содержится всего лишь около 10 молекул /ас-репрессорного белка. Поскольку репрессоры имеют очень важное значение для регуляции метаболизма, регуляторные гены представляют чувствительные участки для мутаций. Так, например, мутация регуляторного гена может привести к образованию дефектного репрессора, неспособного более [c.202]

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 В КЛЕТКЕ [c.432]

Липиды в биологических мембранах выполняют множество функций. Они не просто образуют барьер проницаемости для различных веществ, но и сами принимают участие в транспорте. Липиды играют фундаментальную роль в регуляции метаболизма клетки, в передаче информации, передаче и хранении энергии, являясь одновременно строительным материалом мембран, и определяют активность мембранно-связанных ферментов, обеспечивают их вектор-ность. Так, аденилатциклаза и рецепторный участок гормона образуют векторную систему. Векторными ферментами являются N3+, К+ — АТФ-аза плазматической мембраны и Са + — АТФ-аза саркоплазматического ретикулума они полностью теряют активность при удалении липидов. Это свидетельствует о создании определенного гидрофобного окружения активных центров ферментов. Фосфолипиды, особенно кардиолипин, играют важную роль в окислительном фосфорилировании. [c.27]

Основные механизмы регуляции метаболизма изменения активности ферментов, их количества в клетках, проницаемости клеточных мембран. [c.374]

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

С появлением концепции о роли вторичных посредников в регуляции метаболизма клетки стала проясняться универсальная роль кальция в физиологических и биохимических процессах. Кальций участвует в регуляции клеточного метаболизма посредством локального изменения концентрации его свободных ионов в цитоплазме. [c.42]

С точки зрения мембранологии, одной из главных функций мембран является компартментализация клетки. Учитывая то, что биологические мембраны представляют собой бимолекулярный слой липидов, последним принадлежит одна из главных функций мембран липиды одновременно являются барьером для проникновения веществ и сами участвуют в их трансмембранном движении. Обеспечивая избирательный транспорт веществ, липиды участвуют в регуляции метаболизма клетки, в процессах передачи информации и хранения энергии, выступают в роли матрицы, обеспечивающей соответствующую конформацию мембранных белков и их микроокружение. [c.275]

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]

Во второй том вошли материалы по биоэнергетике и метаболизму клетки. Рассмотрены роль глюкозы в биоэнергетических процессах, цикл лимонной кислоты, электронный транспорт, окислительное фосфорилирование, регуляция образования АТФ, окисление жирных кислот в тканях животных, окислительный распад аминокислот, биосинтез углеводов, липидов, нуклеотидов, аминокислот, а также фотосинтез. [c.372]

Результаты проведенных исследований позволяют предполагать, что аллостерические ферменты активируются или ингибируются тем или иным аденилатом и что именно это обеспечивает согласованную регуляцию всего метаболизма клетки. Если, например, энергетический заряд клетки возрастает, то активность катаболических ферментов снижается, а активность ферментов, участвующих в процессах синтеза, увеличивается. При уменьшении энергетического заряда наблюдается обратная картина. [c.497]

Поскольку практически все реакции в клетке катализируются ферментами, регуляция метаболизма сводится к регуляции интенсивности ферментативных р е а к ц и й. Скорость последних может регулироваться двумя основными способами путем изменения количества ферментов и/или изменения их активности, т. е. степени использования их каталитического потенциала. [c.113]

Важное физиологическое значение регуляции внутриклеточного уровня низкомолекулярных веществ путем их экскреции из клетки позволяет рассматривать эти механизмы как особый уровень регуляции метаболизма. [c.70]

Роль ионизированного кальция в действии гормонов доказывается следующими наблюдениями эффект многих гормонов 1) исчезает в бескальцие-вой среде или при истощении внутриклеточных запасов Са + 2) может быть имитирован с помощью агентов, увеличивающих концентрацию Са + в цитозоле, например Са +-ионофора А23187 3) сопряжен с транспортом Са + в клетку. Все эти явления были довольно подробно изучены на клетках гипофиза, гладких мышц, слюнных желез и на тромбоцитах наиболее полно исследован механизм регуляции метаболизма гликогена в печени вазопрессином и X,-адренергическими катехоламинами. Указанный механизм схематически представлен на рис. 19.5 и 19.7. [c.167]

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]

Энергетическое состояние клетки и регуляция метаболизма [c.46]

Примерно до 1955 г. основные усилия биохимиков были направлены на выявление различных компонентов метаболической машины клетки, и вопрос о способах интеграции бесчисленных реакций, протекающих в клетке, привлекал мало внимания. Только в последние 10—15 лет биохимия начала придавать особое значение тому обстоятельству, что последовательности биохимических реакций функционально связаны между собой и взаимно регулируются. Главный факт, который выяснился в результате этих новых исследований, состоит в том, что регуляция осуществляется с помощью целой иерархии механизмов, заложенных в генах и реализующихся синтезом соответствующих белков. Поскольку практически все клеточные реакции катализируются ферментами, регуляция метаболизма сводится к регуляции типа и интенсивности ферментативных функций. Интенсивность катализа, как теперь уже ясно, может регулироваться только двумя основными способами [c.15]

Такие ферменты, идентичные по своей каталитической функции, но различные по другим молекулярным характеристикам, называются изоэнзимами или изозимами. Образование дублирующих друг друга ферментных белков связано с существенными затратами, но это обеспечивает клетке возможность специфической и точной регуляции систем, содержащих одинаковые этапы. Существование изоэнзимов, различающихся по конечному назначению, составляет одно из важных условий динамической организованности метаболизма. Конечная функция или назначение фермента становится существенным дополнением к его непосредственной функции. Существование различных молекулярных форм ферментов, аналогичных по своей специфической основной функции, но различных по конечному назначению в физиологическом отнощении, является одним из важнейших условий нормального метаболизма клетки. Химические сигналы в клетке могут приниматься избирательно, и таким образом создается весьма точно действующая система строго направленных каналов связи для управления обменом веществ на основе информации о внутри- и внеклеточной химической среде. [c.243]

Тысячи и тысячи различных биохимических реакций, одновременно осуществляемых клеткой, тесно скоординированы между собой. Разнообразные механизмы контроля регулируют активность клеточных ферментов при изменении существующих в клетке условий. Наиболее общая форма регуляции - это легко обратимое ингибирование по принципу обратной связи, когда первый фермент метаболического пути ингибируется конечным продуктом этого пути Более длительная форма регуляции включает в себя химическую модификацию одного фермента под действием другого, что часто происходит в результате фосфорилирования Комбинации регуляторных механизмов могут вызывать сильные и длительные изменения в метаболизме клетки. Не все клеточные реакции происходят в одних и тех же внутриклеточных компартментах, и пространственное разграничение клетки внутренними мембранами позволяет органеллам осуществлять специализацию своих биохимических функций. [c.111]

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]

Каково значение процессов регуляции метаболизма в жизни клетки [c.238]

Связанные с мембраной детекторы , вероятно, также способны изменять скорость синтеза осмотически активных веществ в цитоплазме и вакуоли, но эти изменения происходят гораздо медленнее. Системы, регулирующие величину клеточного тургора, особенно важны для растений, обитающих в среде с экстремальными или непостоянными осмотическими свойствами. Например, растения, произрастающие на засоленных почвах, для поддержания тургора должны накапливать в своих жидкостях очень высокие концентрации растворенных веществ. Поскольку накопление ионов, например К . в таких больщих количествах, вероятно, повлияло бы на активность жизненно важных ферментов, клетки этих растений накапливают специальные органические вещества-полигидроксилированные соединения, такие как глицерол или маннитол, аминокислоты, например пролин. или же К-метилированные производные аминокислот, такие как глицинбетаин. Концентрация этих веществ в цитозоле может достигать очень высоких уровней (0,5 М), не влияя на метаболизм клетки. Вакуоль и ее содержимое самым непосредственным образом участвуют в регуляции тургорного давления в ответ на изменения окружающей среды (см. разд. 20.4.2). [c.391]

На уровне энергетических взаимодействий регуляторные функции, строго говоря, свойственны всем веществам, участвующим в метаболизме клетки. Концентрации ионов водорода и аммония, ионов металлов, а также аминокислот и их производных обеспечивают потенцирование или ингибирование биохимических реакций как участники или продукты этих реакций. (Кричевская и др., 1983). Можно сказать, что биохимическая регуляция лежит в диапазоне концентраций компонентов Ю М. [c.84]

В результате такого каскада взаимодействий повьштение уровня сАМР приводит к подавлению синтеза гликогена и к стимуляции его распада, что максимально увеличивает количество глюкозы, доступное для использования клеткой (рис. 13-27). Регуляция метаболизма гликогена с помощью реакций фосфорилирования иллюстрирует общее правило ферменты, фосфорилирование которых ведет к их активации, обычно участвуют в процессах расщепления, а ферменты, которые при фосфорилировании утрачивают активность, обычно связаны с процессами синтеза. [c.271]

Трифосфаты дезоксинуклеозидов синтезируются из простых предшественников при участии разнообразных ферментных систем. Фонд свободных нуклеотидов играет важную роль в общем метаболизме клетки. Известно, например, что, помимо участия в биосинтезе нуклеиновых кислот, они могут вовлекаться в синтез белков, коферментов, углеводов I, 4, 5]. Эти пути их метаболизма уже способны в какой-то мере регулировать биосинтез нуклеиновых кислот и, в частности, ДНК. Однако наиболее эффективная регуляция осуществляется при протекании ферментативных процессов, в ходе которых образуются специфические для ДНК предшественники. К числу таких процессов, в первую очередь, относится образование дезоксинуклеотидов и тиминнуклеотидов. Эти процессы резко активируются в быстрорастущих тканях и служат прямыми показателями интенсивности синтеза самой ДНК. [c.120]

Очень мало известно о механизмах регуляции обмена аминосахаров (например, о торможении по принципу обратной связи). Однако имеются некоторые данные в пользу того, что регуляция метаболизма аминосахаров в клетке осуществляется с помощью активирования глюкозаминдезаминазы Н-ацетилглюкозамин-6-фосфатом, влияния АТФ на взаимопревращения глю- [c.288]

Известно, что фосфолипиды являются важнейшими компонен-и всех клеточных и субклеточных мембран. В последнее время )ос о роли фосфолипидов в регуляции метаболизма клетки, )ункциональных свойств подвергается все более детальной аботке (Крепе, 1981 Рагезе, 1983). Однако, исследования [c.94]

Простагландины — важнейшие молекулярные биорегуляторы. Регуляция ферментов синтеза простагландинов лекарственными препаратами. Простагландины и родственные им соединения представляют собой важные внутриклеточные регуляторы, осуществляющие тонкую регулировку метаболизма клетки. Регуляторная функция простагландинов наиболее ярко заключается в том, что при небольших изменениях их концентрации происходят многие физиологические реакции. Исключительно важна роль простагландинов в системе крови, в репродуктивной функции, в развитии воспалительных процессов и иммунного ответа. [c.202]

Среди ферментов, участвующих в регуляции метаболизма, не последнюю роль играет пероксидаза. Этот фермент можно определить как антителоподобный белок, реагирующий на любое изменение окружающей среды и на любые стрессовые ситуации. А само присутствие в клетках фермента с щироким спектром действия только подчеркивает важность его каталитической функции для метаболизма растительных тканей. Как показано выще, увеличение активности пероксидазы может происходить при активировании одного или нескольких изоэнзимов. Следовательно, если изоэнзим активируется, то он должен при этом проявлять повыщенное сродство к определенному субстрату, а субстрат соответственно должен присутствовать и по типу обратной связи индуцировать или ингибировать (аллостерическое торможение) деятельность изоэнзима, который присутствует в данный момент в активно функционирующей системе организма. Чтобы система функционировала, должен быть пусковой механизм, определяющий, какой изоэнзим необходим в данный момент в активной форме. [c.94]

Скорость ферментативных реакций существенно зависит от pH среды. Эта зависимость могла бы использоваться при регуляции метаболизма, если бы в клетке не присутствовали буферные системы — белки и слабые кислоты типа бикарбонат-или фосфатионов. Экспериментаторы также стараются проводить опыты в условиях постоянства pH, используя для этого буферные растворы. [c.92]

Поры в плазматической мембране, возможно, возникают или начинают функционировать, когда концентрация того или иного соединения в клетке достигает определенного значения. Они могут быть важной частью системы регуляции метаболизма. Вместе с тем клетка стремится предотвратить потерю ценных питательных веществ. Как уже отмечалось, этой цели служат связывающие белки и другие компоненты систем активного транспорта, которые возвращают метаболиты в клетку, т. е. осуществляют их реаккумуляцию. [c.64]