Нуклеотид регуляция биосинтеза

Регуляция биосинтеза пиримидиновых и пуриновых нуклеотидов [c.437]

Регуляция биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов [c.669]

Регуляция биосинтеза нуклеотидов [c.182]

Исследования, описанные в этой главе, ясно показывают, что образование нуклеотидов для биосинтеза нуклеиновых кислот является кульминационным моментом в длинной и сложной цепи тонко регулируемых ферментативных реакций [109—111]. В меньшей степени регуляция осуществляется на стадии полимеризации (стр. 208), в большей — на отдельных этапах синтеза нуклеозидов и их трифосфатов. [c.182]

Биосинтез белка — процесс, который поддается регулированию. Принципы такой регуляции впервые были сформулированы в работах Жакоба и Моно Рассматривая хорошо изученные явления репрессии и индукции синтеза ферментов, они пришли к выводу, что эффект индукции, т. е. ускорение синтеза, вызывается специфическим химическим соединением, чаще всего субстратом или аналогом субстрата, а эффект репрессии, т. е. подавление синтеза фермента, — продуктом реакции, катализируемой этим ферментом или аналогом этого продукта. Один и тот же метаболит или субстрат могут вызвать или затормозить синтез сразу нескольких белков. В таком случае всегда оказывается, что белки-фермеиты действуют в метаболической цепи последовательно. Отмечено, что действие подобных факторов не зависит от структуры синтезируемых белков. Зато некоторые мутации, затрагивающие одиночный нуклеотид ДНК, полностью выключают способность клетки к репрессии синтеза определенных ферментов. С учетом этих данных Жакоб и Моно предложили схему регуляции биосинтеза белка (рис. 68). Согласно этой схеме, субстрат и продукт реакции, накапливаясь в клетке, действуют на особое вещество — репрессор в двух противоположных направлениях субстрат, соединяясь [c.490]

Регуляция биосинтеза пуриновых нуклеотидов осуществляется по механизму с отрицательной обратной связью АТФ и ГТФ ингибируют фермент, катализирующий стадию образования 5-фосфорибозил-1-амина (лимитирующая стадия процесса). [c.347]

Регуляция биосинтеза аминокислот и нуклеотидов у бактерий путем ингибирования конечным продуктом [c.9]

Примером второго рода является ретроингибирование (ингибирование по принципу обратной связи) активности фермента, стоящего в начале многоступенчатого превращения субстрата конечным продуктом реакции, что детально разработано при изучении регуляции биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов (см. с. 239) - [c.474]

К рассмотренным типам аллостерической регуляции активности ключевых ферментов под действием клеточных метаболитов следует добавить такой важный тип регуляции, как регуляция соединениями, являющимися индикаторами энергетического состояния клетки (неорганический фосфат, пирофосфат, адениновые нлн другие пуриновые нуклеотиды) этот тип регуляции характерен для путей расщепления, а также для амфиболических путей, в ходе которых могут осуществляться процессы и биосинтеза, и расщепления. — Прим. перев. [c.70]

Глутаминовая кислота, являющаяся глико генной и заменимой аминокислотой для человека и животных, также включается в синтез ряда специфических метаболитов, в частности глутатиона и глутамина. Помимо участия в транспорте аммиака и регуляции кислотно-щелочного равновесия, глутамин—это незаменимый источник азота в ряде синтезов, в частности в биосинтезе пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, аминосахаров, в обезвреживании фенилуксусной кислоты (синтез фенилацетил-глутамина) у человека и человекообразных обезьян, а также в синтезе [c.460]

Интересный пример регуляции, основанной на соотношении концентраций метаболитов, представляют собой завершающие стадии биосинтеза пуриновых нуклеотидов. В результате формирования пуринового гетероцикла первоначально образуется инозин-5 -фосфат ( 9.6), который может превращаться двумя путями (см. рис. 122) — с образованием аденозин-5 -монофосфата или гуанозин-5 -монофосфата. Как видно из приведенной схемы, на обоих путях необходимо участие в качестве макроэрга нуклеозид-5 -трифосфата. При этом на пути к образованию АМФ в роли макроэрга выступает ГТФ, а на пути к образованию ГМФ — АТФ. При оптимальном соотношении АТФ и ГТФ будут реализовываться оба процесса. Однако если их соотношение резко отличается от оптимального в пользу ГТФ, то процесс преимущественно пойдет в сторону образования адениловых нуклеотидов. Если же соотношение будет резко преимущественным в пользу АТФ, то в основном будут синтезироваться гуаниловые нуклеотиды. Таким образом, схема в этом узле организована так, что стимулируется преимущественное превращение инозин-5 -монофосфата в тот из двух пуриновых нуклеотидов, который Оказывается в недостатке. [c.422]

Рис. 26.5. Схема регуляции путей биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов

Некоторые бактерии (особенно прихотливые или мутанты с наследственными дефектами) могут расти только в среде, дополненной определенными компонентами, которые сами микроорганизмы синтезировать не могут. Эти компоненты известны как ростовые факторы, к ним относят — витамины, пурины и пиримидины (пути биосинтеза указанных соединений рассмотрены в теме 10 Витамины и теме 14 Метаболизм нуклеотидов и нуклеозидов, их производных и флавинов ). Факторы роста не используются в качестве пластического или энергетического материала, но обеспечивают регуляцию метаболизма. [c.449]

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]

В связи с проблемами регуляции обмена нуклеиновых соединений, обсуждаемыми на этом симпозиуме, представление о нечувствительности ранних этапов биосинтеза ДНК к воздействию ионизирующей радиации должно быть пересмотрено. В свое время это представление было постулировано на основании многочисленных наблюдений, показавших, что после облучения фонд предшественников ДНК не только не снижается, но, наоборот, значительно увеличивается. При этом совершенно не учитывались фактор времени и то обстоятельство, что накопление нуклеотидов и нуклеозидов могло быть связано, как это действительно имеет место, с усиленным распадом ДНК. [c.133]

Рис. 35.18. Регуляция пути биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов. Сплошные линии указывают путь химических превращений. Пунктирные линии обозначают положи гельную (Ф)и отрицательную ( ) регуляцию по принципу обратной связи. Сокращения расшифрованы на рис. 35.15.

На минимальной ростовой среде, содержащей углерод, водород, азот, кислород и серу, бактерии, например Е. соИ, синтезируют большое число различных метаболитов, включая все 20 аминокислот, необходимых для образования белков, и полный набор нуклеотидов для синтеза РНК и ДНК. В то же время у высших организмов, например у млекопитающих, некоторые важные ферменты отсутствуют, и вследствие этого многие соединения оказываются незаменимыми компонентами пищи. Можно полагать, что необычайная разветвленность метаболических путей у бактерий обусловлена необходимостью использования больших количеств углерода, азота и энергии для синтеза не только всех аминокислот и нуклеотидов, но также и ферментов, катализирующих их образование (только в биосинтезе аминокислот число их превышает 100). Неудивительно поэтому, что в середине 50-х годов,, после того как были раскрыты основные метаболические пути, свое главное внимание исследователи сосредоточили на механизмах регуляции метаболизма — на том, как именно обеспечивается наиболее эффективное использование доступных питательных веществ.. Первые сведения о механизмах регуляции активности ферментов были получены в ходе экспериментов, проводившихся главным образом с целью выяснения последовательности стадий в определенных метаболических путях. [c.9]

Двусторонний контроль деятельности первого в цепи реакций биосинтеза фермента представляет очень четкий механизм регуляции обмена веществ и используется во многих системах биосинтеза в организме. Именно на примере биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов он исследован наиболее детально. [c.240]

Синтез рибосомных РНК строго скоординирован с синтезом рибосомных белков так, что в клетках в заметных количествах не обнаруживается ни свободных рибосомных РНК, ни свободных рибосомных белков. Скорость образования рибосом регулируется в быстро растущих на богатых питательных средах культурах эта скорость высокая, в медленно растущих на бедных средах — низкая. Механизмы координированной регуляции синтеза компонентов, рибосом отличаются большой сложностью и изучены еще недостаточно. Здесь будет рассмотрен только один элемент этой регуляции, основанной на взаимодействии с РНК-полимеразой низкомолекулярного эффектора гуанозинтетрафосфата. Этот нуклеотид синтезируется на рибосомах в условиях аминокислотного голодания клеток. Накопление гуанозинтетрафосфата в голодающих по аминокислотам клеткам приводит к значительному замедлению синтеза рибосомных РНК и мРНК рибосомных белков и может стимулировать транскрипцию оперонов биосинтеза аминокислот. [c.154]

Система регуляции биохимических процессов является многоуровневой. Она начинает функционировать уже на уровне отдельных биополимеров, прежде всего ферментов и их комплексов. Очевидно, например, что соотношение альтернативных процессов (VIII.26) и (VIII.27) превращения пирувата - его восстановления до молочной кислоты или окислительного декарбоксилирования—зависит от того, в какой степени клетка обеспечена кислородом. В цепи биохимических процессов, приводящих к биосинтезу пиримидиновых нуклеотидов (см. 9.6), достаточно воздействовать на первый фермент цепи - аспартат карбамоилтрансферазу, чтобы повлиять на весь процесс образования конечных продуктов. Это осуществляется с помощью ЦТФ, который выступает в роли аллостерического ингибитора фермента и служит сигналом, сообщающим о достаточном количестве пиримидиновых нуклеотидов и целесообразности прекратить их дальнейшее производство. Эти простейшие типы регуляции, основанные на влиянии концентрации одного из субстратов на соотношение альтернативных путей превращения другого субстрата или на участии аллостерических эффектов, будут рассмотрены в 10.1. [c.420]

Еще один довольно детально изученный пример аллостерической регуляции — фермент аспартат карбамоилтрансфераза, катализирующий первую стадию биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов (см. 9.6). Этот фермент состоит из двенадцати субъединиц - шести идентичных каталитических и шести идентичных регуляторных. [c.423]

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]

Механизм обратной связи — способ внутриклеточной регуляции метаболитеских процессов. Механизм обратной связи хорошо виден на прим е реакций биосинтеза яу-риновых я пиримидиновых нуклеотидов. Иллюстрацией положительной офатжй связи могут быть случаи, когда синтез фермента возможен лишь в приЪутстаии соответствующего субстрата, а также хорошо известное явление ферментативной адап--тации. [c.59]

Ряд метаболических реакций протекает сходным образом с разными группами нуклеотидов. С другой стороны, в отдельных реакциях проявляется специфичность нуклеотидов. Так, например, в превращениях глюкозы особенно велико значение УДФ-производных в превращениях маннозы — ГДФ-производ-ных УДФ-сахара принимают весьма большое участие в синтезах гликозидов, тогда как ГДФ- и ТДФ-производные участвуют в синтезах дезоксисахаров. Использование в НДФС различных оснований, связанное со специфичностью ферментов, разделяет пути биосинтеза различных углеводов и целесообразно, в частности, для регуляции обмена по принципу обратного торможения отдельных реакций [28]. [c.191]

Регуляция синтеза пиримидиновых нуклеотидов карбамоилфосфатсинтетаза ингибируется УТФ и пуриновыми нуклеотидами карбамоилфосфатсинтетаза активируется фосфорибозилпирофосфатом аспартаттранскарбамоилаза ингибируется ЦТФ. Скорость биосинтеза пиримидинов коррелирует со скоростью биосинтеза пуринов, что свидетельствует о координации биосинтеза нуклеотидов в клетках. [c.289]

Примером всесторонне исследованного в этом плане фермента [4446] является глутаминсинтетаза из Е. соИ (КФ6.3.1.2). У бактерий глутамин является центральным метаболитом и источником азота для биосинтеза многих других аминокислот,, нуклеотидов, глюкозамина, карбамоилфосфата и NAD. Совместно с глутаматсинтазой (NADPH) (КФ 1.4.1.13) он связывает катаболические реакции, ведущие и образованию аммиака и 2-оксоглутарата, со многими биосинтетическими реакциями и является главной мишенью, на которую направлена биологическая регуляция. Существуют по крайней мере три разных пути регуляции активности глутаминсинтетазы ингибирование конечными продуктами, взаимное превращение активных и неактивных конформаций фермента под действием двухвалентных катионов и изменение активности путем аденилирования и де-аденилирования фермента (модификации, осуществляемые ферментами). [c.120]

Таким образом, совокупность нескольких регуляторных механизмов позволяет бактериальной глутаминсинтетазе быстро реагировать на изменение условий метаболизма и обеспечивает эффективное использование аммиака для биосинтеза. Наиболее важными метаболитами-регуляторами, по-видимому, являются 2-оксоглутарат и глутамин, соотношение между которыми определяет ход активационного процесса. Дополнительное влияние на эту систему оказывают другие, более отдаленные конечные продукты биосинтеза, а также нуклеотиды и ионы металлов. Кроме того, глутаминсинтетаза некоторых бактерий сама регулирует собственный синтез, а также синтез других ферментов, участвующих в метаболизме азота [2926]. С другой стороны, у млекопитающих нет той системы регуляции активности глутаминсинтетазы, которая свойственна бактериям [3107]. [c.121]

Скорость биосинтеза пиримидинов коррелирует со скоростью биосинтеза пуринов, что указывает на координированный контроль синтеза нуклеотидов обоих типов. ФРПФ-синтетаза—фермент, катализирующий образование предшественника обоих путей биосинтеза,—ингибируется по принципу обратной связи как пуриновыми, так и пиримидиновыми нуклеотидами. Карбамоилфосфатсинтаза также подвержена ингибированию по принципу обратной связи нуклеотидами обоих типов, а ФРПФ активирует этот фермент. Таким образом, на нескольких этапах биосинтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов осуществляется перекрестная регуляция. [c.28]

Б. Лютеинизирующий гормон (ЛГ, лютропин). ЛГ связывается со специфическими рецепторами плазматических мембран и стимулирует образование прогестерона клетками желтых тел и тестостерона клетками Лейдига. Роль внутриклеточного сигнала действия ЛГ играет сАМР. Этот нуклеотид имитирует действие Л Г, которое заключается в усилении превращения ацетата в сквален (предшественник в синтезе холестерола) и в повышении образования 2а-гидроксихолестерола из холестерола, представляющего собой необходимый этап биосинтеза прогестерона и тестостерона. Отмечается тесное сопряжение между связыванием ЛГ и продукцией сАМР, однако стероидогенез происходит и при очень небольшом увеличении концентрации сАМР. Следовательно, в этой реакции участвуют резервные рецепторы (см. рис. 43.3). Длительное воздействие ЛГ приводит к десенситизации, обусловленной, вероятно, понижающей регуляцией рецепторов ЛГ. [c.178]

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]

В живой клетке протекают тысячи различных химических реакций. каждая из которых катализируется специфическим ферментом. Каким же образом достигается их гармоническая синхронизация Очевидно, что клетке выгодно осуществлять реакции, поставляющие энергию, со скоростями, соответствующими ее энергетическим потребностям, и вырабатывать мономериые единицы (аминокислоты, нуклеотиды, сахара) со скоростями, соответствующими потребностям в этих соединениях для синтеза биополимеров белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов). Механизмы, благодаря которым осуществляется такая регуляция, стали предметом исследования биохимиков относительно недавно. Хотя некоторые детали остаются невыясненными, удалось установить общие принципы регуляторных механизмов примеры регуляции скорости ферментативных превращений можно найти в разных разделах этой книги. Сюда относятся механизмы, подобные системам положительной и отрицательной обратной связи в инженерной электронике они реализуются при функционировании ряда ферментов, участвующих в процессах биосинтеза при этом обеспечивается постоянный поток, но не избыток необходимых промежуточных продуктов. В других случаях регуляция осуществляется путем репрессии или дерепрессии процесса образования ферментов биосинтеза. [c.18]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология