Усиление ферментативных сигналов

Теперь мы обратимся к краткому рассмотрению того, как описанные фотохимические изменения превраш,аются в электрический импульс, который стимулирует мозг. Существуют доказательства, что одиночный квант света может вызвать раздражение палочки сетчатки. Однако поглощение одного кванта еще не создает эффекта зрения. Для этого требуется попадание нескольких квантов (согласно разумной оценке, от двух до шести квантов) в одну и ту же палочку в течение относительно короткого временного промежутка. Но даже в этом случае процесс весьма эффективен, а энергия конечной реакции существенно превосходит энергию, поглощенную зрительным пигментом. Поглощение света инициирует цепь реакций, черпающих энергию из метаболизма. Тем самым зрительное возбуждение является результатом усиления светового сигнала, попадающего в сетчатку. Фоторецептор служит биологическим эквивалентом фотоумножителя, который преобразует кванты света в электрический сигнал с большим усилением и низким шумом (см. гл. 7). И фоторецептор, и фотоумножитель достигают большого коэффициента усиления с помощью каскада стадий усиления. Зрительные пигменты представляют собой интегральные мембранные белки, которые находятся в плазме и мембранах дисков внешнего сегмента фоторецептора. Фотоизомеризация ретиналя вызывает серию конформационных изменений в связанном с ним белке и тем самым образует или раскрывает ферментативный активный центр. Следует каскад ферментативных реакций, которые в конце концов дают нервный импульс. Электрический ответ начинается с кратковременной гиперполяризации, вызванной закрытием нескольких сотен натриевых каналов в плазматической мембране. Таким способом молекулы-посредники (мессенджеры) передают информацию от диска рецептора к мембране плазмы. Вероятным кандидатом на роль мессенджера является богатый энергией циклический фосфат цГМФ (гуанозин-3, 5 -цикломонофосфат), возможно, в сочетании с ионами Са +. Было показано, что катионная проводимость плазматических мембран палочек и колбочек прямо контролируется цГМФ. Таким образом светоиндуцированные структурные изменения диска активируют механизм преобразования, который сам генерирует потенциал, распространяющийся по плазматической мембране. В настоящее время детали механизмов преобразования и усиления продолжают исследоваться. Была предложена схема, основной упор в которой делается на центральную роль фосфодиэстеразы в процессе контроля за кон- [c.241]

Показано, что существующие в клетке ферментативные системы усиления сигнала теоретически позволяют достигать астрономических величин усиления 10 -10 . Однако внутри одной клетки запасы субстратов для ферментативных реакций весьма ограниченны, поэтому реальная концентрация вторичных мессенджеров или конечных продуктов ферментативной реакции не превышает 10" М [5]. Если учесть, что концентрация лиганд-ре-цепторных комплексов обычно составляет порядка 10 М, [c.365]

Обратите внимание на то, что в процессе свертывания крови действуют два механизма усиления сигнала каскад реакций, в котором каждое ферментативное звено обеспечивает усиление сигнала, и положительные обратные связи. Первоначальный сигнал может быть усилен за короткое время на несколько порядков, образование фибрина происходит лавинообразно, и тромб может закрыть повреждение за несколько секунд. [c.439]

Консерватизм рецепторных систем. Количественные характеристики ферментативных звеньев клеточного ответа внутри данной группы индивидуумов мало отличаются друг от друга. Таким образом, отличие в реакции различных живых организмов на одно и то же лекарственное воздействие в первую очередь будет связано с изменением свойств рецепторов, а не свойств ферментативного каскада усиления и проведения рецепторного сигнала. [c.369]

Метаболические, нервные и гормональные раздражения, част усиленные ферментативными каскадами, коррелируют расход а запас энергии. Какие механизмы обеспечивают химической энергией активную сократительную систему Важную роль в непосредственной корреляции запаса энергии с энергетическими запросами играет ADP — основной продукт АТРазной деятельности миозина. ADP как метаболический сигнал приводит в действие выработку АТР активированными белками в ключевых положениях гликоли-тического пути и окислительного фосфорилирования [19]. Создание запаса энергии на продолжительный период регулируется ионами [c.289]

Можно увеличить сигнал от реакции на схеме 7.S-4 иа несколько порядков величины, добавляя усилитель (рнс. 7.9-19). Такими усилителями обычно служат фенолы и нафтолы, хотя показано, что другие молекулы тоже проявляют эффект (табл. 7.9-6). Точный механизм этого усиления до кониа не ясен. Однако вероятно, что усилитель действует как переносчик радикала между ферментативными реакциями с пероксидом н люминолом, улучшая, таким образом, медленный этап образования люминольных радикалов. [c.599]

Однако Р является короткоживущим изотопом, испускающим высокоэнергетическое излучение при работе с ним необходимо использовать специальное оборудование и обеспечивать безопасную утилизацию отходов. Чтобы обойти эти трудности, были созданы нерадиоактивные системы детекции. Для усиления гибридизационного сигнала в этом случае используется ферментативное превращение хромогенного или хе-милюминесцентного субстрата первый из них под действием фермента изменяет окраску, а второй испускает свет. В больщинстве подобных систем применяются ДНК-зонды, содержащие биотинилированные нуклеотиды. Гибридизация и детекция сигнала проводятся более или менее стандартным образом. [c.190]

Приведенные выше примеры иллюстрируют, какие возможности дает повышение чувствительности обнаружения продукта индикаторной ферментативной реакции в ИФА. Для более полного использования этих возможностей можно сочетать преимущества флуориметрических методов детектирования с лазерным возбуждением флуоресценции. Использование лазера в качестве источника возбуждения флуоресценции при ИФА дает три важных преимущества. Во-первых, высокая интенсивность лазерного облучения позволяет непосредственно наблюдать более интенсивную флуоресценцию. Усиление флуоресцентного сигнала наблюдается как для тестируемого объекта, так и для фона, поэтому необходимо принимать специальные меры (см. ниже) для поддержания фонового сигнала на относительно невысоком уровне. Во-вторых, лазерное излучение является монохроматическим, поэтому возможное наложение рэлеевских и раманов-ских зон невелико и может быть отсечено с помощью определенных фильтров. И в-третьих, лазерный пучок легко сфокусировать на образце с минимальным объемом. Проточная ячейка для лазерного флуориметрического ИФА типа той, что показана на рис. 19-2, может быть очень маленькой и простой по конструкции. [c.293]

Фотохим. процессы ифают очень важную роль в природе. Биол. фотосинтез обеспечивает существование жизни на Земле. Подавляющую часть информации об окружающем мире человек и большинство животных получают посредством зрения, основанного на фотоизомеризации родопсина, к-рая запускает цепь ферментативных процессов усиления сигнала и тем самым обеспечивает чрезвычайно высокую чувствительность вплоть до регистрации отдельных фотонов. Озон образуется в верх, слоях атмосферы из кислорода под действием коротковолнового (< 180 нм) излучения Солнца по р-ции [c.183]

Ферменты служат, пожалуй, наиболее широко используемыми в иммунном анализе метками, однако они непосредствшно не участвуют в измерении, в отлнчие от изотопов или флуоресцеьгсных меток. Вместо этого, измерение может включать детектирование расхода ферментного субстрата илн накопления продукта, требуя, таким образом, наличия в анализе другого реагента и привнося в метод дополнительные сложности. Тем не менее, поскольку одна молекула фермента может вызвать превращение многих молекул субстрата, имеется очень высокий потенциал усиления сигнала, и это преимущество перевешивает часто упоминаемый недостаток несовместимой оптимизации условий конечного этапа ферментативного анализа и связывания антитело—антиген. [c.594]

В качестве метки достаточно широко применяют глюкозо-б-фосфатдегидрогеназу, катализирующую реакцию с образованием восстановленной формы кофактора — NADH. Использование для детекции NADH биолюминесцентной системы бактерий позволяет повысить предел обнаружения гаптена до 10 М. Описаны и более сложные полиферментные системы с многоступенчатой системой усиления сигнала (продукт первой реакции является субстратом для второй, продукт второй реакции — субстратом для третьей и т. д.). Примером такой системы может служить полиферментная система на основе галактозодегидрогеназы, -галактозидазы и систем бактериальной люминесценции. Оптимизация условий протекания ферментативных реакций на каждой из стадий позволяет достигать значительного усиления сигнала. [c.131]

Разработка ИФАМ начинается с выбора подходящего фермента, который удовлетворяет следующим требованиям 1) простота измерения ферментативной активности 2) большое число оборотов, обеспечивающее значительное усиление сигнала [c.59]

Основной особенностью всех рассмотренных механизмов инактивации сигнала (кроме механизма 1а) является то, что для G-сопряженных рецепторов инактивация сигнала осушествляет-ся через О-белок в ходе функционирования ферментативной системы по усилению и проведению сигнала. [c.367]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология