Операторы биосинтеза

Q — исходное сырье R -- поток, содержащий целевой продукт подсистемы 1 — оператор смешения 2, 3, 4, 5 — операторы биосинтеза й — оператор разделения 7 — оператор охлаждения [c.170]

Условия функционирования узла следующие. В биореактор поступают потоки питательной среды /.], нейтрализующего агента 2 и культуральной жидкости L (после сепарационного разделения последний содержит определенное количество клеток микроорганизмов). В отводимом из сепаратора потоке Ц находятся концентрированная биомасса микроорганизмов и некоторое количество неутилизированной питательной среды (субстрата). Поток суспензии микроорганизмов из биореактора в сепаратор обозначим з. Биореактор имеет систему охлаждения II, обеспечивающую поддержание заданной температуры процесса ферментации в условиях выделения тепла при реакции биосинтеза. Суспензия микроорганизмов при сепарации дополнительно подогревается. Биореактор представлен в виде трех операторов — I — смешение , II — теплообмен , III — биохимический синтез , а сепаратор в виде двух операторов — IV — теплообмен и V — разделение . [c.19]

Рассмотрим далее примеры построения топологических моделей с использованием метода графов для некоторой подсистемы БТС (рис. 4.1). Подсистема БТС может включать в качестве технологических элементов биореактор /, представляемый операторами смешения /, биосинтеза II и теплообмена III, а также сена- [c.181]

Сигнальные графы позволяют просто определить переменные системы, которые могут быть исключены ири анализе. Упрощение сигнального графа является средством, позволяющим графически осуществлять логическую последовательность действий при решении системы линейных уравнений, описывающих систему. Пример последовательного преобразования сигнального графа подсистемы БТС, включающей операторы смешения, биосинтеза и разделения, приведен на рис. 4.3. Пусть требуется, используя сигнальный граф, определить коэффициенты передачи между переменными Ф = = хг/л о и Ф2=хз/хо, Оператор разделения г = х/,1х2. Система уравнений материального баланса имеет вид [c.186]

Как было указано, концентрация ряда ферментов в клетках резко снижается при повышении содержания отдаленных конечных продуктов, образующихся в цепи последовательных ферментативных реакций. Такой эффект, получивший название репрессии ферментов, часто наблюдается при реакциях биосинтеза. В этих случаях молекулы репрессора, также образующиеся в рибосомах ядра по команде гена-регулятора, являются неактивными и сами по себе не обладают способностью подавлять деятельность гена-оператора и, следовательно, всего оперона, но приобретают такую способность после образования комплекса с конечным или одним из конечных продуктов биосинтетического процесса (см. рис. 14.13). [c.537]

Выяснение механизмов, регулирующих биосинтез ферментов и их активность, стало возможным благодаря выделению мутантов с дефектами регуляции. Выделены мутанты нескольких типов, в том числе 1) не образующие функционально полноценного репрессорного белка или содержащие его в сильно повышенном количестве 2) с оператором конститутивного типа, который не способен связывать репрессорный белок 3) с аллостерической нечувствительностью, у которых определенный фермент не может распознавать эффектор. Мы опишем некоторые методы, с помощью которых выделяют таких мутантов. [c.497]

На практике в большинстве случаев, если не на первых этапах, то на последующих происходит вмешательство операторов, что препятствует дальнейшему развитию рассмотренной ситуации и позволяет с меньшими потерями восстановить нормальный режим эксплуатации. Однако особенность процессов биосинтеза микроорганизмов связана с невозможностью во многих случаях при отклонениях режимных параметров процесса от оптимальных значений восстановить первоначальную активность культуры. Это в свою очередь приводит к необходимости замены культуры, технологический режим работы бнореактора нарушается, а иногда происходит полный останов аппарата п всего производства. [c.166]

Регулируемые терминаторы бактерий называют аттенюаторами (ослабителями). Впервые обнаружен и лучше других изучен аттенюатор триптофанового оперона Е. соИ. Этот оперон состоит из пяти генов, кодирующих ферменты биосинтеза триптофана. Регуляцию осуществляют две системы, чувствующие потребность клетки в триптофане. Первая система влияет на эффективность инициации на промоторе оперона. Репрессор триптофанового оперона в комплексе с триптофаном присоединяется к оператору, расположенному перед стартовой точкой транскрипции в районе —10 , и стерически препятствует РНК-полимеразе присоединяться к промотору. Таким образом, при избытке триптофана оперон репрессирован. В отсутствие триптофана репрессор теряет способность связываться с оператором, в результате чего оперон индуцируется. Эту систему дополняет регуляция в аттенюаторе, расгГоложенном на расстоянии 180 п. н. от стартовой точки транскрипции внутри <оидерной последовательности, предшествующей инициирующе.му кодону первого структурного гена. В условиях избытка триптофана лишь одна из десяти молекул РНК-полимеразы, начавших синтез РНК на триптофановом промоторе, преодолевает этот терминатор и переходит в область структурных генов. При уменьшении количества триптофана доля молекул РНК-полимеразы, преодолевающих аттенюатор, возрастает. [c.158]

Другой пример сильного взаимодействия белка с ДНК—регуляция оперона белком-репрессором. Наиболее изученным примером является 1ас-оперон Е. соИ [25]. Ген-регулятор кодирует синтез белка 1ас-репрессора, который затем связывается с соседним оператором. Связывание с белком-репрессором малой молекулы— индуктора, например изопропилтио-р- )-галактопиранозида, вызывает диссоциацию репрессора с операторного участка. Последующая транскрипция трех соседних генов оперона приводит к биосинтезу трех ферментов — Р-галактозидазы, галактозопермеазы и тиогалактозидтрансацетилазы. 1ас-Репрессор представляет собой тетрамерный белок, состоящий из идентичных субъединиц по 347 аминокислот каждая. Сродство репрессора к последовательности ДНК оператора зависит от ионной силы константа диссоциации в клетке, вероятно, менее 10 " моль/л . Структура участка связывания ДНК в 1ас-репрессоре до сих пор не выяснена, однако удаление трипсином 59 остатков с Л -конца и 20 остатков с С-конца предотвращает связывание. Несколько больше известно об участке связывания индуктора. Измерения флуоресценции показывают, что находящийся в участке связывания индуктора остаток триптофана при связывании перемещается в менее полярное окружение. Изучение изменения флуоресценции методом остановленного потока показывает, что процесс связывания проходит в две стадии. Быстрая начальная стадия подчиняется, как и ожидалось, кинетике второго порядка. Более медленная стадия мономолекулярна и, по- [c.569]

Согласно теории Ф. Жакоба и Ж. Моно, в биосинтезе белка у бактерий участвуют по крайней мере 3 типа генов структурные гены, ген-регулятор и ген-оператор. Структурные гены определяют первичную структуру синтезируемого белка. Именно эти гены в цепи ДНК являются основой для биосинтеза мРНК, которая затем поступает в рибосому и, как было указано, служит матрицей для биосинтеза белка. Регуляция синтеза белка путем индукции представлена на рис. 14.12. [c.535]

Таким образом, биосинтез мРНК, контролирующий синтез белка в рибосомах, зависит от функционального состояния репрессора. Этот репрессор представляет собой тетрамерный белок с общей мол. массой около 150000. Если он находится в активном состоянии, т.е. не связан с индуктором, то блокирует ген-оператор и синтеза мРНК не происходит. При поступлении метаболита —индуктора —в клетку его молекулы связывают репрессор, превращая его в неактивную форму (или, возможно, снижают его сродство к гену-оператору). Структурные гены выходят из-под запрещающего контроля и начинают синтезировать нужную мРНК. [c.537]

Для того чтобы структурные цистроны могли синтезировать информационную РНК, обязательно должен быть свободным цистрон-оператор. Он, по-видимому, та исходная точка, с которой начинается биосинтез информационной РНК на структурных цистронах, Если цистрон-оператор закрыть , например, путем взаимодействия этого участка ДНК с каким-либо веществом, то структурные цпстроны теряют способ- [c.92]

НИМ опероном (рис. 123). Имеется здесь и ген-регулятор, вырабатывающий апорепрессор. Параллель с биосинтезом аргинина можно продолжить если налицо имеется коренрессор, то он связывается с апорепрессором с образованием активного голоренрессора, который и здесь выключает ген-оператор, препятствуя передаче генетической информации, заключенной в структурных генах оперона. Отличие состоит в том, что корепрессор образуется при распаде глюкозы. Если в среде достаточно глюкозы, то в большом количестве образуются также корепрессор и активный репрессор, и, следовательно, синтез ферментов, расщепляющих лактозу, будет подавлен (рис. 129). Это очень рационально. В самом деле, зачем клетке в поте лица синтезировать ферменты для усвоения лактозы, если в ее распоряжении в избытке имеется глюкоза, которую она может реализовать с помощью своих конститутивных ферментов — они-то ведь всегда под рукой. [c.282]

Конечно, совсем по-иному должно обстоять дело с конститутивными ферментами, разлагающими глюкозу. Эта ферментная система работает очень интенсивно, и концентрация ферментов должна здесь постоянно поддерживаться на очень высоком уровне. Тем не менее она не бывает слишком высокой. Возможности регуляции здесь следующие. Во-первых, индуктор и корепрессор могут быть родственны друг другу, т. е. либо индуктор возникает из корепрессора (или наоборот), либо индуктор и корепрессор образуются одновременно, на одной предшествующей стадии. Во-вторых, между индуктором и корепрессором может устанавливаться постоянное количественное соотношение (нечто подобное известно в органической химии), которое как раз таково, чтобы отдача информации опероном все время держалась на постоянном (высоком) уровне. Однако все это, собственно говоря, домыслы, лишенные экспериментального подтверждения. Возможно, в действительности все выглядит совершенно иначе. Но одно кажется совершенно ясным наше разделение ферментов на регулируемые и нерегулируемые (конститутивные) не вполне правильно. Лучше было бы говорить о ферментах, концентрация которых стабильно поддерживается на каком-то постоянном, весьма низком (нанример, ферменты биосинтеза коферментов) или высоком уровне (например, ферменты разложения глюкозы), и о ферментах, концентрация которых может сильно варьировать, т. е. быть очень высокой или нулевой в зависимости от требований (синтез аминокислот — регуляция посредством репрессии распад лактозы — регуляция посредством индукции). Поскольку нам важно, чтобы читатель хорошо усвоил принцип регуляции, попробуем кратко резюмировать все то, что мы рассказали. Итак, регуляция осуществляется посредством репрессоров, имеющих двойную (аллостерия) специфичность во-нервых, в отношении генов-операторов, находящихся в геноме, и, во-вторых, в отношении определенных малых молекул (корепрес-соров или индукторов), находящихся в цитоплазме. К. Брэш в своей книге Классическая и молекулярная генетика так хорошо описал все эти механизмы, что лучше всего привести здесь его собственные слова [c.287]

Ген-регулятор — структурный участок ДНК, ответственный за образование цитоплазматического репрессора, который, связываясь с оператором, прекращает биосинтез мРНК. Таким образом, ген-регулятор, продуцируя репрессор, посредством весьма сложного механизма участвует в регуляции биологического синтеза белка. [c.44]

Роль метаболита при репрессии биосинтеза сводится, по-видимому, к аллостерическому соединению с белком-репрессором. При этом репрес-сор изменяется так, что он уже не может взаимодействовать с геном-оператором. Таким образом, перепроизводство конечного продукта данного метаболического пути влечет за собой активацию репрессора и, следовательно, снижение скорости синтеза ферментов, необходимых для данного метаболического пути. [c.437]

Если рассмотреть несколько детальнее регуляцию на оперонном уровне объема биосинтеза ферментов в клетке, то вырисовываются два пути индукция и репрессия. Сущность и того и другого ясна из рассмотрения рис. 140. Биосинтез фермента может быть индуцирован низкомолекулярным метаболитом—индуктором, который, соединяясь с репрессорным белком (он запрещает транскрипцию), освобождает зону оператора (знак начала оперона), что сопровождается присоединением РНК-полимеразы и началом синтеза про-мРНК, а затем, после ее посттранскрипционной модификации,—фермента. [c.476]

ВИЮ РНК-полимеразы с промотором. Нри этих условиях транскрипция оперона не осуществляется и ферменты биосинтеза не образуются. В отсутствие триптофана не происходит и связывания репрессора с оператором, что позволяет PH К-полимеразе без помех инициировать транскрипцию на промоторе и синтезировать мРНК. [c.179]

Рис. 28.10. Схема /р-оперона. Показаны контрольные участки - промотор р), оператор (о) и аттенюатор (а), а также гены, кодирую-гцие лидерную последовательность (X), и ферменты пути биосинтеза триптофана (Д Д С, В ж А).

Справочник химика 21

Химия и химическая технология