Уровни регуляции

На уровне регуляции метаболического процесса следует отметить [c.352]

Можно выделить три уровня регуляции метаболизма (рис. 9.1), обеспечивающие тонкое согласование всех биохимических процессов в организме. Организм очень чутко реагирует на все сигналы и изменения внешней и внутренней сред за счет последовательного протекания цепи разнообразных химических реакций. Такая последовательность строго регулируется нервной и эндокринной системами, причем гормоны в этой регуляции занимают промежуточное место между центральной нервной системой (ЦНС) и действием ферментов. [c.289]

Таблица 16.1. Возможные уровни регуляции экспрессии генов

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 биологических системах реализуется несколько уровней регуляции метаболизма. Принципиально важны генетический контроль процессов и связанный с ним ферментный контроль. Генетический материал задает синтез биоспецифических катализаторов— ферментов, обеспечивающих проведение всех биохимических реакций в организме. [c.202]

Процессы регуляции рассмотрены в книге на различных уровнях. Регуляция метаболических путей показана на примере аллостерического ингибирования биосинтеза аминокислот и нуклеотидов в бактериях. Сложность процессов регуляции активности ферментов убедительно продемонстрирована на примере глу-таминсинтетазы из Е. oli. Анализируя структуру этого фермента и факторы его регуляции, автор показывает, что активность глутаминсинтетазы зависит от суммарного действия многих эффектов, а число возможных модифицированных форм составляет 382 [c.6]

Для каждой из полимераз существуют свои способы контроля, которые осуществляются специфическими белками-регуляторами, взаимодействующими с полимеразами и определенными последовательностями ДНК. Кроме того, у эукариот появляется еще один новый тип контроля — контроль на уровне регуляции макроструктуры хроматина. При этом определенные участки хромосомы оказываются способными к активной транскрипции, тогда как транскрипция других запрещена. [c.416]

Рассмотрим последовательно значение для управления скоростью роста уровней регуляции метаболических процессов в соответствии со схемой (рис. 3.11). [c.71]

Однако независимо от уровня регуляции регуляторный сигнал реализуется через внутриклеточные механизмы, т. е. путем изменения активности или [c.281]

Функционирование многоклеточного организма, каким является высшее растение, есть результат взаимодействия ряда регуляторных систем, которые схематически могут быть расположены в следуюш,ей усложняюш,ейся последовательности регуляторы клетки (гена, хромосомы, ядра, цитоплазмы), ткани и, наконец, регуляторы целого организма. Эти своеобразные этажи регуляции представляют собой схему для изучения регуляторных систем в биологическом объекте. Согласованное функционирование регуляторных систем на всех этажах иерархической лестницы целого организма поддерживает его нормальную жизнедеятельность и обеспечивает его ответную реакцию на воздействие внешней среды. Регуляторные системы более высоких этажей организма представляют собой механизмы, эволюционно сформированные на основе систем управления низших этажей , однако у этих высоких этажей появляются и специфические, только им присущие особенности регуляции. Так, способность координации роста органов, регулируемая у целого растения с помощью комплекса фитогормонов, это та специфическая система, которая присуща главным образом только верхнему, организмен-ному уровню регуляции. При переходе от нижнего уровня к верхнему старые механизмы регуляции не исчезают, а совершенствуются, что приводит к возникновению качественно новых систем управления, одной из которых и является гормональный механизм, функционирующий в растении. Формирование таких специфических метаболитов, как гормоны, есть одно из звеньев эволюции регуляторных систем. [c.7]

В многоклеточных организмах исключительно важную роль играют механизмы надклеточного уровня регуляции, контролирующие процессы клеточного деления — митотическую активность клеток. Проблема исследования гомеостаза на этом уровне связывается с влиянием внешних факторов на процессы клеточного роста и деления клеток [318, 324]. Регуляция клеточного роста обеспечивает в организме постоянство количества дифференцированных клеток, выполняющих некоторую данную функцию. Предметом обсуждения в этом случае служат механизмы, обеспечивающие гомеостаз структуры органов и тканей в организме. При этом наиболее предпочтительными кажутся два варианта. Первый из них связан с возможностью регуляционных принципов, основанных на сложном балансе влияний взаимодействующих клеток, другой — с регулирующим влиянием единственного фактора — активности тканеспецифических митотических ингибиторов, т. е. веществ, обладающих свойством подавлять митоз [269]. В обоих случаях речь идет о зависимости темпов роста и деления от плотности клеточной популяции, в которой находится данная клетка. [c.53]

Очень полезным оказалось и изучение механизмов регуляции на бактериофагах. И в этом случае важнейшим уровнем регуляции генетической экспрессии оказывается регуляция транскрипции. Важным фактором, способствовавшим успешному изучению генетики регуляторных механизмов, является небольшой по сравнению с бактериальной хромо- [c.167]

Уровни регуляции Количество примеров [c.208]

Наконец, следует отметить, что данная схема достаточно универсальна и потому приложима не только к центральной нервной системе позвоночных, но и к беспозвоночным животным. Из рис. 22.3 видно, например, что командные нейроны беспозвоночных находятся на уровне, соответствующем проекционным зонам позвоночных. Высшие уровни регуляции в обоих случаях содержат программирующие инструкции. [c.99]

Уровни регуляции и эффекторы [c.50]

Взаимосвязь основных уровней регуляции в микробных клетках показана на схеме (см. рис. З.И) пунктирными линиями. Представленные на схеме взаимоотношения являются не просто потенциальными возможностями регуляции, они оперируют и реальной микробной клетке в нроцессе ее роста и размножения. Наиболее убедительные данные об этом получены для прокариотных организмов. [c.76]

Термин цель механизмов управления в биосистеме , используемый в таком контексте, не предполагает каких-либо сознательных или намеренных действий в анализируемых системах (даже говоря о целостном организме, мы ограничиваемся исследованием физиологического уровня регуляции, не включая в рассмотрение его поведенческие реакции). [c.30]

В соответствии с приведенным определением следует выделять два основных уровня регуляции [c.71]

Регуляция активности готовых белковых посредников (ферментов) является более быстродействующим механизмом и раньше откликается на изменение внешних условий, чем регуляция биосинтеза этих посредников. Однако, как мы уже отмечали, оба уровня регуляции необходимы для координирован кого управления биохимическими процессами в клетке. В свою очередь, процессы регуляции активности белковых посредников можно разделить на две большие фуппы регуляция активности путем обратимой ковалентной модификации посредника и регуляция активности без ковалентной модификации посредника. [c.93]

Рассмотрим значение разных уровней регуляции, представленных на схеме (рис. 46), для управления общей скоростью роста организма. [c.120]

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]

После активации РНК-полимераз, трансляции информационных РНК в исходные белковые субъединицы и сборки из надлежащих субъединиц голоферментов, каждый из которых разместится в клетке надлежащим образом, организм будет располагать еще одним уровнем регуляции — механизмами, регулирующими активность нового набора ферментов. Как мы уже отмечали, путь, ведущий к образованию аммиака, совершенно четко ответвляется от пути, ведущего к синтезу мочевины. Эти два пути конкурируют между собой самым непосредственным образом из-за общего субстрата, НН , и косвенным образом из-за глутамата. Распределение азота глутаминовой кислоты между обоими путями, несомненно, тщательно регулируется. Детали этой регуляции сейчас еще только выясняются однако полученные данные позволяют уже рассмотреть в этом аспекте свойства КФС-1, глутаматдегидрогеназы и глутаминсинтетазы — трех ферментов, которые занимают в этом участке метаболизма столь важные стратегические позиции, что регуляция их активности играет первостепенную роль в управлении уреотелией. [c.178]

Здесь следует упомянуть еще об одном возможном уровне регуляции азотистого обмена. Как мы видели в гл. 5, у позвоночных регуляция обмена NHI во время адаптации к различным степеням обезвоживания в известной мере определяется регуляцией активности карбамоилфосфатсинтетазы. Эта адаптация соверщается у позвоночных за период, измеряемый днями или неделями, а такого времени вполне достаточно для изменения скоростей синтеза ферментов. Возможно, что так же обстоит дело и у наземных брюхоногих моллюсков. Эти животные впадают в летнюю спячку на несколько недель или месяцев, т. е. времени здесь опять-таки вполне достаточно для регуляторных сдвигов на уровне концентраций ферментов. Однако в отношении моллюсков этот вопрос еще не подвергался тщательному изучению. [c.200]

На существование первого уровня регуляции указывает тот факт, что гены сами по себе могут находиться в одном из двух структурных состояний. Гены находятся в активном состоянии по отношению к основной части генома в тех клетках, в которых они транскрибируются. Природа такого состояния гена, о наличии которого судят по изменениям связей белков с ДНК, рассматривается в гл. 30. Изменение структуры гена предшествует транскрищАЗД Хвозможно, их разделяет несколько делений клетки). Из этого можно сделать вывод, что возникновение активной структуры может быть первым этапом экспрессии генов. [c.338]

Однако более существенно, что динамическая неоднородность в распределении белков и способность их к образованию коротко-живущих ассоциатов являются основой особого уровня регуляции клеточного метаболизма — топодинамической регуляции (Кап-рельянц, 1988). [c.54]

От вопроса, касающегося использования и типа механизма, работающего на каждом из потенциально возможных уровней регуляции экспрессии генов, мы должны перейти к общему вопросу о координации экспрессии генов между различными локусами. Гены, в результате экспрессии которых клетка приобретает специфический фенотип, могут занимать самые разные положения. Функ-гщонирование каждого гена, по-видимому, необходимо для создания набора клеток с определенным фенотипом. Каким образом в каждой клетке происходит активация [c.338]

Уровни регуляции экспрессии генов класса II. Фенотип дифференцированной клетки в большой степени определяется количеством и разнообразием содержащихся в ней белков, что обычно связано с разнообразием синтезируемых мРНК. Поэтому основным механизмом создания разных фенотипов является дифференциальная экспрессия генов класса П. Эта принципиальная связь между экспрессией гена и фенотипом была установлена при помощи сравнительного анализа белков и мРНК на разных стадиях развития в разных дифференцированных тканях одного и того же организма и даже в одинаковых клетках в разных физиологических состояниях. [c.39]

Контроль за работой фотосиптетического аппарата осуществляется с помощью нескольких уровней регуляции. Один из них —мембранный — рассмотрен в предыдущем параграфе. С мембранным уровнем регуляции связаны относительно быстрые перестройки эффективности и направленности фотосиптетического процесса. [c.108]

Исследуя двигательные нарушения, возникающие при эпилептических припадках, Джексон пришел к убеждению, что имеется несколько последовательных уровней регуляции движений. Отсюда он сделал вывод, что в процессе эволюции происходил переход от автоматических движений к произвольным и что это нашло отражение в организации нервной системы за автоматические движения ответственны нижележащие центры, а за произвольные — вышележащие. Он полагал, что вышележащие уровни в нормальных условиях управляют деятельностью нижележащих, причем эти управляющие влияния могут быть как возбуждающими, так и тормозными. В случае нарушения или выключения функций вышележащих центров нижние центры освобождаются от контроля сверху, и в результате если в норме нисходящие влияния были тормозными) развивается гиперактивность нижележащих центров (что проявляется, например, в преувеличенных рефлексах). Анатомические познания во времена Джексона были недостаточны, однако он. все же высказал предположение, что нижний уровень управле-Д1ИЯ движениями соответствует спинному мозгу и стволу голов- 10Г0 мозга, средний уровень — отделам коры, прилегающим к [c.96]

Явления такого же порядка происходят во многих других случаях аллостерического изменения активности ферментов. Вместе с тем метаболиты могут быть и изостерическими (конкурентными) ингибиторами ферментов (см. с. 112). Высказано предположение, что метаболоны (см. с. 355) регулируются сигналами, передаваемыми через вторичные посредники так, например, считают, что гликолитический метаболой регулируется потоком ионов Са, поступающих в микрокомпартменты клетки, где он локализован. Наконец, метаболиты являются индукторами и корепрессорами в системах, действующих на оперонном уровне регуляции обмена веществ. [c.475]

В частности, изгабание промоторов при посадке на них РНК-полимеразы является дополнительным уровнем регуляции эффективности транскрипции, чувствительным к физиологаческому состоянию клетки. [c.26]

Популяционный уровень регуляции. Так же, как и предыдущий, этот уровень регуляции лежит на грани биохимии и физиологии, постепенно перерастая в новую науку—химическую экологию. Поэтому сейчас логичнее говорить об уровне регуляции метаболизма в экосистемах, имея в виду глобальные аспекты химических взаимодействий в живой природе. Суть его сводится к мощному влиянию химических соединений, вырабатываемых и вьщеляемых одними особями, на обмен веществ и поведенческие реакции других особей. Оно реализуется через рецепторные системы или ткани-мишени организма реципиента. Выше (см. гл. IV) приведены соответствующие примеры, касающиеся антибиотиков и телергонов. Однако перечень веществ, участвующих в химических внутри- и межвидовых взаимодействиях особей, гораздо более широк и непрерывно возрастает. Среди них фитонциды—антибактериальные вещества, вырабатываемые здоровыми растениями (важную роль в их исследовании сыграли работы Б. П. Токина и его учеников) фитоалексины—защитные соединения, образующиеся в растениях в ответ на бактериальное или грибковое заражение новые виды антибиотиков, фитогормонов, нейрогормонов и т. п. Их всестороннее изучение, глубокое раскрытие сути и механизмов существующих в природе биохимических связей крайне существенно для разработки экологической стратегии, столь необходимой человечеству в наше время. [c.481]

Хотя интегральные исследования генома играют все возрастающую роль, это не означает потери актуальности исследований конкретных генов и механизмов их экспрессии. Накапливается информация о генах, играющих центральную роль в регуляции клеточной жизнедеятельности, таких как гены контроля клеточного цикла или гены, кодирующие компоненты передачи сигнала от клеточной поверхности аппарату транскрипции в клеточном ядре. О генах, контролирующих развитие эмбрионов. О генах, ответственных за работу защитных систем организма, генах иммунной системы. Расширяется представление о генах, повреждение которых приводит к возникновению раковых опухолей, онкогенах, генах-супрессорах и генах клеточной смерти, апоптоза. Наконец, все более детальным становится знание строения аппаратов транскрипции бактериальных и эукариотических клеток и надмолекулярных уровней регуляции экспрессии, включая эффект положения, инсуляцию и т.д. [c.7]

На двух высших уровнях организации живого действуют общебиологические закономерности, прежде всего эволюционные законы Дарвина, а в человеческой популяции — и социальные законы. На уровне целостного организма осуществляется центральная регуляция нервная, нейросекреторная, эндокринная, адаптационный синдром Селье и др. Важную роль играют также циркулирующие в крови медиаторы типа веществ систем комплемента, фактора Хагемана, гемокоагуляции. На органнотканевом и клеточном уровнях эти регуляторные системы продолжают действовать, однако большое значение (особенно на тканевом уровне) приобретают локальные системы ауторегуляции, реализуемые путем взаимодействия клеток. На субклеточном и молекулярном уровнях действуют особые, во многом не познанные молекулярные системы регуляции обмена, внутриклеточной и молекулярной регенерации, клеточной репродукции, находящиеся под контролем более высоких уровней регуляции [Саркисов Д. С., 1977]. [c.160]

Существует несколько уровней регуляции синтеза белков претранскрип-ционный, транскрипционный, трансляционный. Можно предположить, что на всех этих уровнях, обусловленных соответствующими ферментативными реакциями, могут возникать наследственные аномалии. Если принять, что у человека примерно 30 000—40 ООО генов и каждый ген может мутировать и контролировать синтез белка с другим строением, а для многих генов характерно ещё явление альтернативного сплайсинга, то, казалось бы, должно быть не меньшее число наследственных болезней. Более того, по современным данным, в каждом гене может возникать до нескольких сотен вариантов мутаций (разные типы в различных участках гена). На самом деле более чем для 50% белков изменения генетической природы (первичная структура) приводят к гибели клетки и мутация не реализуется в наследственную болезнь. Такие белки называются мономорфными. Они обеспечивают основные функции клетки, консервативно сохраняя стабильность видовой организации этой клетки. [c.106]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология