Ферменты регуляция синтеза

Регуляция синтеза белка у прокариот. В 1961 г французские исследователи Ф. Жакоб и Ж. Моно впервые провели фундаментальные исследования индукции генов, кодирующих (З-галактозидазу и связанные с ней ферменты в клетках кищечной палочки Е. соИ. Эти исследования помогли им сформулировать гипотезу об опероне и регуляции синтеза белка в клетках прокариот. [c.471]

Важнейшим этапом регуляции синтеза липидов служит активация ацетил-СоА — карбоксилазы цитратом (гл. 8, разд. В,2 рис. 11-1). Помимо этого, синтез и распад триглицеридов, накапливающихся в печени и жировой ткани, находятся под сложным гормональным контролем. Так, адреналин и глюкагон, стимулируя образование с АМР, вызывают активацию липаз, которые расщепляют триглицериды таким путем происходит мобилизация жировых депо. С другой стороны, инсулин способствует накоплению жиров этот эффект обусловлен не только увеличением активности ферментов липогенеза, и в первую очередь АТР-зависимого цитратрасщепляющего фермента [уравнение (7-70)], но также ингибированием образования с АМР и, как следствие, подавлением липолиза в клетках. Наконец, сывороточная липопротеидлипаза. (называемая также осветляющим фактором ) расщепляет липиды, входящие в состав сывороточных липопротеидов, в процессе прохождения последних через мелкие капилляры. Освобождающиеся при этоМ жирные кислоты поступают в клетки, где вновь включаются в состав-липидов [44]. [c.556]

Второй пример касается выработки фермента щелочной фосфатазы у кишечной палочки. Щелочная фосфатаза у этого микроба вырабатывается только тогда, когда в среде нет необходимых количеств неорганического фосфата. Функция щелочной фосфатазы [состоит в том, чтобы производить неорганический фосфат, когда его нет в среде в готовом виде, за счет отщепления его от различных органических соединений. Наоборот, при накоплении неорганического фосфата синтез фермента, за ненадобностью , прекращается. Регуляция синтеза этого белка-фермента оказалась следующей. Для цистрона-оператора и структурного цистрона, ответственных за синтез щелочной фосфатазы, имеется свой цистрон-регулятор. Однако этот цистрон-регулятор вырабатывает репрессор, который непосредственно не действует на цистрон-оператор и не может его закрыть. При этом цистрон-оператор открыт и благодаря этому структурный цистрон вырабатывает информационную РНК, которая является матрицей для синтеза белка-фермента щелочной фосфатазы, вследствие чего фермент продуцируется непрерывно. Однако, если во внешней среде появился неорганический фосфат, то он, взаимодействуя с репрессором, его активирует. Активированный репрессор начинает действовать на цистрон-оператор и, следовательно, на структурный цистрон, прекращая его деятельность, и в результате всего этого прекращается образование щелочной фосфатазы. [c.94]

Регуляция синтеза ферментов [c.117]

Количество определенного фермента в клетке может регулироваться на нескольких уровнях на этапе транскрипции, трансляции, а также в процессе сборки и разрушения ферментного белка (см. рис. 28). В иерархии регуляторных воздействий наиболее сложный механизм, контролирующий количество ферментов в клетке, связан с процессом транскрипции. Специфические химические сигналы могут инициировать или блокировать транскрипцию определенного участка ДНК в иРНК. В случае индукции образованная иРНК участвует в определенной последовательности реакций, называемой трансляцией и заканчивающейся синтезом полипеп-тидных цепей. Регуляция белкового синтеза на уровне трансляции может осуществляться на любом из ее этапов, например на этапе инициации, элонгации и др. Не исключена также возможность изменения времени жизни иРНК под воздействием разных эффекторов, в том числе конечных продуктов метаболических путей. Хотя механизмы регуляции синтеза белка на уровне трансляции еще точно не установлены, ясно, что на этом этапе имеются широкие возможности для регуляции скорости синтеза различных белков. [c.117]

Лимитирующей стадией процесса трансляции является ее инициация. Наиболее подробно описан процесс изменения скорости инициации трансляции в результате фосфорилирования фактора инициации №2. Реакция катализируется ферментом 1р2-киназой, причем присоединение фосфатной группы инактивирует фактор инициации. Этот феномен был изучен на примере синтеза гемоглобина в ретикулоцитах. Сначала было установлено, что глобин синтезируется только в присутствии гема. Затем была выстроена вся система регуляции синтеза глобина. Оказалось, что активация ХР -киназы происходит за счет ее фосфорилирования цАМФ-зависимой протеинкиназой. Взаимодействие этой протеинкиназы с цАМФ и ее активацию блокирует гем, выполняя тем самым негативный контроль синтеза гемоглобина. [c.475]

Регуляция синтеза белка осуществляется также на стадии процессинга белка. Модификации новосинтезированных полипептидов осуществляются при помощи соответствующих ферментов, активность которых, в свою очередь, находится под генетическим контролем. К этим модификациям относятся метилирование, фосфорилирование, гликозилирование, а также ограниченный протеолиз. [c.475]

Клетки живых организмов обладают способностью синтезировать огромное количество разнообразных белков. Однако они никогда не синтезируют все белки. Количество и разнообразие белков, в частности ферментов, определяются степенью их участия в метаболизме. Более того, интенсивность обмена регулируется скоростью синтеза белка и параллельно контролируется аллостерическим путем (см. главу 4). Таким образом, синтез белка регулируется внешними и внутренними факторами и условиями, которые диктуют клетке синтез такого количества белка и такого набора белков, которые необходимы для выполнения физиологических функций. Все это свидетельствует о весьма сложном, тонком и целесообразном механизме регуляции синтеза белка в клетке. [c.535]

Велики заслуги генной инженерии в изучении раковых заболеваний 1) открыты ретровирусы (РНК-вирусы), содержащие ревертазу, - фермент, катализирующий синтез ДНК на основе РНК. РНК-вирусы могут долго размножаться в клетках, не делая их злокачественными. При переходе в форму ДНК, эти вирусы интегрируются в геном и кодируют белок, который трансформирует нормальную клетку в злокачественную. Такие вирусы называют онковирусами. Последовательности генов, кодирующих трансформирующие белки, получили название онкогенов и именно на подавление их активности сейчас направлены основные усилия в борьбе с онкологическими заболеваниями. Сегодня все исследователи пришли к выводу, что причиной рака является нарушение регуляции работы генов. [c.63]

Заманчивые перспективы связаны с исследованием возможностей регуляции действия простагландинов путем избирательного влияния на ферменты их синтеза, В 1971 г. стало известно, что уже около ста лет в медицине борются с воспалительными процессами путем угнетения синтеза простагландинов. Было обнаружено, что аспирин является эффективным ингибитором ферментов [c.207]

Обе р-ции катализирует Армент глутаминсинтетаза-аде-нилилтрансфераза. У бактерий и синезеленых водорослей Г., по-видимому, принимает также участие в регуляции синтеза ряда ферментов, в т. ч. нитрогеназы (см. Азотфиксация). [c.588]

В случае лактозного оперона лактоза — субстрат для Р-галактозидазы — индуцирует синтез фермента за счет инактивации белка-репрессора и восстановления функционирования оперона. Иное явление наблюдается в процессе регуляции синтеза ферментов, осуществляющих образование аминокислоты триптофана в той же клетке Е. соН. [c.472]

На основании работ по синтезу индуцируемых ферментов у мутантов кишечной палочки совместно с Ж- Л. Моно выдвинул (1961) гипотезу о переносе генетической информации при участии информационной рибонуклеиновой кислоты и о механизме генетической регуляции синтеза белка у бактерий (концепция оперона). [c.187]

Основное направление научных работ—изучение механизма функционирования бактериальных биокатализаторов. Разработал (1950— 1960) теорию переноса генетической информации с ДНК на рибосомы при участии информационной РНК. На основании работ по синтезу индуцируемых ферментов у мутантов кищечной палочки совместно с Ф. Жакобом выдвинул (1961) гипотезу о переносе генетической информации при участии информационной РНК и о механизме генетической регуляции синтеза белка у бактерий (концепция оперона). [c.343]

Влияние на уровне генного аппарата регуляция кумарином и его аналогами процессов митоза и синтеза ферментов, регуляция активности функционирующих ферментов. [c.116]

Наиболее чувствительный тип регуляции синтеза аминокислот-это аллостерическое ингибирование первой реакции биосинтетического пути конечным продуктом данной последовательности реакций (разд. 9.18 и 13.11). Первая реакция биосинтетического пути обычно необратима и катализируется аллостерическим ферментом. На рис. 22-8 аллостерическая регуляция показана на примере синтеза изолейцина из треонина, о котором мы уже говорили ранее (разд. 9.18). Конечный продукт-изолейцин-действует как отрицательный модулятор первой реакции этого пути. Такого рода аллостерическая, или нековалентная, модуляция синтеза аминокислот обеспечивает у бактерий быстрый ответ на изменение ситуации. [c.660]

ЛИ же концентрация этой аминокислоты понизится и окажется уже недостаточной, клетки начинают вырабатывать больше таких ферментов. Регуляция этого типа осушествляется путем изменений в активности генов, кодирующих соответствующие ферменты. Всякий раз, когда продукт данного биосинтетического пути присутствует в достаточной концентрации, гены, кодирующие ферменты этого пути, инактивируются, или репрессируются. Когда же концентрация продукта данной последовательности реакций снижается, эти гены дерепрессируют-ся и ферменты начинают вырабатываться в большем количестве. Дальше мы познакомимся с тем, как синтез ферментов регулируется при помощи механизмов генетической репрессии (гл. 29). [c.662]

Кроме ряда оперонов с их регуляторными генами бактерии обладают и другими механизмами регуляции белкового синтеза. Некоторые из них позволяют осуществлять регуляцию не по принципу все или ничего , а за счет постепенной аттенуации, т. е. снижения скорости синтеза белка. Механизмы, чувствительные к концентрации аммиака или других источников азота, дают возможность бактериям приспособить свое белковое хозяйство к скудным условиям существования. Из сказанного ясно, что бактерии обладают тончайшими механизмами регуляции синтеза своих ферментов, позволяющими им оптимизировать свой метаболизм в соответствии с принципом максимальной экономии. [c.960]

Общую теорию регуляции синтеза белка разработали французские ученые, лауреаты Нобелевской премии Ф. Жакоб и Ж. Моно. Сущность этой теории сводится к выключению или включению генов как функционирующих единиц, к возможности или невозможности проявления их способности передавать закодированную в структурных генах ДНК генетическую информацию на синтез специфических белков. Эта теория, доказанная в опытах на бактериях, получила широкое признание, хотя в эукариотических клетках механизмы регуляции синтеза белка, вероятнее всего, являются более сложными (см. далее). У бактерий доказана индукция ферментов (синтез ферментов de novo) при добавлении в питательную среду субстратов этих ферментов. Добавление конечных продуктов реакции, образование которых катализируется этими же ферментами, напротив, вызывает уменьшение количества синтезируемых ферментов. Это последнее явление получило название репрессии синтеза ферментов. Оба явления—индукция и репрессия—взаимосвязаны. [c.535]

Теоретически регуляция синтеза ферментов могла бы осуществляться как при транскрипции, так и при трансляции. Как выяснилось, экспрессия генов у прокариот регулируется главным образом на уровне транскрипции. Большинство генов, кодирующих структуру полипептидных цепей, подвержено регуляции-точнее, регулируется их транскрипция. От условий среды и состояния клеточного метаболизма зависит, будут [c.480]

Регуляция синтеза ферментов у бактерий [c.65]

Если вновь синтезированный белок является ферментом, то в результате цепи реакций от гена ДНК) к РНК и от РНК к белку устанавливается связь между геном и специфическим ферментом. По этому вопросу разработано несколько теорий, однако еще не доказано, что механизм действия генов сводится исключительно к регуляции синтеза ферментов [c.432]

Неожиданно было обнаружено, что фосфатидилсерин-синтетаза Е. oli прочно связывается с рибосомами [128]. Этот фермеит, обеспечивающий включение серина в фосфолипиды (стадия ж на рис. 12-8), ответствен за синтез основных липидных компонентов мембран Е. соИ. Локализация этого важного фермента иа рибосомах, возможно, каким-то образом связана с наличием общей регуляции синтеза белков и липидов. [c.246]

Р. представляют собой миогочнслеш1ую и разнородную по св-вам группу ферментов. Ойи присутствуют в разл. тканях и клетках организмов. Считается, что эти ферменты участвуют во внутриклеточном обмене в-в, разрушении чужеродных РНК, в регуляции синтеза беяка (путем регуляции скорости гидролиза матричных РНК), в процессах синтеза и созревания разл. типов клеточвых РНК. [c.263]

Одним из уникальных свойств живых организмов является удивительная их способность к сохранению сбалансированности катаболических (биодегра-дативных) и анаболических (биосинтетических) процессов. При этом в клетках одновременно совершаются процессы синтеза, распада и взаимопревращения сотен и тысяч разнообразных веществ, которые в свою очередь регулируются множеством механизмов, обеспечивающих постоянство внутренней среды организма. Некоторые из этих регуляторных механизмов, среди которых важная роль принадлежит механизмам регуляции синтеза и каталитической активности ферментов, будут рассмотрены далее. [c.152]

Регуляция синтеза ферментов на этапе транскрипции основана на том, что считывание бактериальных генов происходит избирательно и скорость образования копий соответствующих иРНК (а отсюда и дальнейшая их трансляция в белки) находится под сложным контрольным механизмом. Скорость синтеза ферментов, определяемая этой стадией, может меняться в разной степени. По данному признаку все ферменты делятся на два класса. Ферменты, синтез которых в растущей клетке происходит с постоянной скоростью в результате постоянного транскрибирования соответствующих генов и, следовательно, они присутствуют в клетке в более или менее постоянной концентрации, называются конститутивными. К ним относятся, например, гли-колитические ферменты. Метаболические пути, функционирующие с участием конститутивных ферментов, контролируются посредством других регуляторных воздействий, например аллостериче-ского ингибирования. [c.118]

Подобно аскорбиновой кислоте, биофлавоноиды участвуют в регуляции синтеза коллагена. Они ингибируют фермент гиалуронидазу, что приводит к стабилизации межклеточной соединительной ткани и стенок сосудов. Кроме того, биофлавоноиды защищают адреналин от окисления и обладают детоксицирующим действием, связывая тяжелые металлы в комплексы. Шикимовая кислота является исходным продуктом синтеза биофлавоноидов в растительных клетках. [c.130]

Катализируется эта реакция ферментом киназой фосфорютазы Ь, который также существует как в активной, так и неактивной формах. Активация киназы фосфорилазы Ь происходит подобно активации фосфорилазы, т. е. путем ее фосфорилирования, которое катализируется цАМФ-зависимой протеинкиназой (гл. 13). Важная роль в активации киназы фосфорилазы принадлежит также Са " -кальмодулину — белку, участвующему в регуляции активности многих киназ (гл. 13). Активация протеинкиназы при участии цАМФ, который, в свою очередь, образуется из АТФ в реакции катализируемой аденилатциклазой, стимулируется гормонами адреналином и глюкагоном. Увеличение содержания этих гормонов приводит в результате каскадной цепи реакций к превращению фосфорилазы Ь в фосфорилазу а и, следовательно, к освобождению глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата из запасного полисахарида гликогена. Обратное превращение фосфорилазы а в фосфорилазу Ь катализируется ферментом протеинфосфатазой. На рис. 18.6 приведен каскадный механизм мобилизации гликогена. Активация первого фрагмента каскада — аденилатциклазы — в конечном счете активирует распад гликогена и одновременно ингибирует фермент его синтеза — гликогенсинтазу (гл. 20). Следовательно, фосфорилирование гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы приводит к противоположным изменениям их активности гликогенсинтаза ингибируется, а гликогенфосфорилаза активируется, что вызывает повышение содержания глюкозы в мышцах, печени и крови, т. е. происходит быстрое включение реакций, поставляющих энергию. [c.251]

Второй тип регуляции синтеза аминокислот - путем изменения концентрации фермента. Такие ферменты не имеют аллостериче-ских отрицательных модуляторов. [c.124]

Основные научные работы посвящены изучению ферментов обмена белков и нуклеиновых кислот, энзимологии генетических процессов, цитохимии. Одним из первых доказал существование регуляции синтеза белков на уровне генов. Доказал, что наряду с известным реирессорным механизмом в клетках действует и позитивный механизм регуляции транскринции, основанный на способности белков (в частности, РНК-полимеразы) узнавать определенные нуклео- [c.539]

Регуляция синтезов в цитоплазме может протекать не только через активирование или ограничение функций РНК, но и на уровне ферментов, участвующих в образовании конституционных веществ. Такого рода регуляция по принципу фид-бэк-эффекта (feed-ba k-effe t) обычно приводит к накоплению физиологически ингибиторных продуктов (в том числе фенолов), которые подавляют функции не только отдельных ферментов или ферментных систем, осуществляющих синтезы этих продуктов, но и других ферментов и даже ингибируют деятельность отдельных клеточных органелл. Накопившиеся тормозящие продукты (природные ингибиторы) могут подавлять как нормальный ростовой процесс, так и его активированные формы. Последовательные этапы ростового процесса контролируются специфическими парами эндогенных регуляторов, один из которых является активатором, а другой — тормозителем. [c.216]

Этот аллостерический регулятдрный фермент (рис. 1) имеет два каталитических кластера, в каждом из которых находится по три свернутые в третичную структуру полипептидные цепи и три регуляторных кластера (показаны красным цветом), содержащие по две полипептидные цепи. Один каталитический кластер с тремя полипептидными цепями в свернутой конформации обведен более жирной линией. За ним виден другой каталитический кластер. Структуру этого фермента установили по данным рентгеноструктурного анализа Уильям Лип-ском и его сотрудники в Гарвардском университете . Вопросы, связанные с ролью этого фермента в синтезе нуклеотидов и с его регуляцией, будут рассмотрены в гл. 22. [c.262]

Живые клетки имеют точно запрограммированные механизмы, регулирующие синтез различных белков таким образом, что в любой клетке присутствует определенное количество молекул каждого белка, позволяющее ей осуществлять свои метаболические процессы плавно и с максимальной эффективностью. Мы уже знаем, что ДНК Е. соИ содержит гены для более чем 3000 разных белков. Однако 3000 белков Е. соН присутствуют в клетке не в одинаковых количествах. Реально число копий отдельных белков может быть различным более того, число копий некоторых из них постоянно, тогда как число копий других может варьировать. Одна клетка Е. oli содержит около 15000 рибосом значит, каждый из 50 (или большего числа) рибосомных белков присутствует в клетке в 15 ООО копий. Число копий гликолитических ферментов также, по-видимому, поддерживается в клетке на постоянном и очень высоком уровне. Вместе с тем р-галактозидаза обычно присутствует в клетке Е. соИ в очень малых количествах-всего около пяти молекул. Однако, как мы увидим ниже, число молекул этого фермента может резко увеличиваться в ответ на изменения в доступности определенных питательных веществ в окружающей среде. Благодаря регуляции синтеза ферментов в клетках любого типа создается правильный набор ферментов, обеспечивающий нормальное протекание основных клеточных процессов. Регуляция позволяет также бактериям экономно использовать аминокислоты для синтеза тех белков, которые нужны им лишь [c.953]

У высших организмов процессы биосинтеза белка регулируются значительно сложнее. Хотя каждая клетка позвоночного содержит полный геном данного организма, в клетке данного типа экспрессируется только часть структурных генов. Почти во всех клетках высших животньк присутствуют наборы основных ферментов, необходимые для реализации главных путей метаболизма. Однако клетки разных типов, например клетки мышц, мозга, печени, содержат свойственные только им структуры и выполняют только им присущие биологические функции, реализация которых обеспечивается наборами специализированных белков. Например, клетки скелетных мьшщ содержат огромное количество ориентированных миозиновых и актиновых нитей (разд. 14.14), тогда как в печени миозина и актина очень мало. Точно так же клетки мозга содержат ферменты, необходимые для синтеза большого числа различных веществ-медиаторов нервных импульсов, в то время как клетки печени этих ферментов вообще не содержат, Вместе с тем в печени млекопитающих присутствуют все ферменты, необходимые для образования мочевины, тогда как в других тканях этих ферментов нет и они не обладают способностью синтезировать мочевину (разд. 19.15). Кроме того, биосинтез разных наборов специализированных белков должен быть точно запрограммирован в последовательности и времени их появления в ходе строго упорядоченной дифференцировки и роста высших организмов. Пока нам сравнительно мало что известно о регуляции экспрессии генов в эукариотических организмах с их многочисленными хромосомами. Однако сегодня мы располагаем значительной информацией о регуляции синтеза белка у прокариот. К ней мы сейчас и перейдем. [c.954]

Бактерии регулируют активности своих ферментов с помощью двух механизмов, названных Г. Корнбергом [9] тонким контролем и грубым контролем. Их действие можно продемонстрировать следующим образом. Предположим, что бактериальная культура растет экспоненциально в присутствии С-глюкозы, так что радиоактивный изотоп включается во все клеточные компоненты, в том числе и в аминокислоты различнглх белков. Если затем к такой культуре добавить С-изолейцин, то, как показали Р. Робертс и сотрудники [10], немедленно прекращается включение С в изолейц ин, но не в другие аминокислоты. Это пример тонкого контроля , когда количество ферментов, присутствующих в клетке, не изменяется, но ферменты, катализирующие синтез изолейцина, быстро перестают функционировать. В результате такой регуляции в клетках прекращается синтез изолейцина, ставший бессмысленным в условиях, когда эта аминокислота имеется в клетке в избытке. Предположим теперь, что эти бактерии способны расти на среде, где роль единственного источника углерода выполняет изолейцин. При переносе на та- [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология