Нуклеотид энергетические процессы

Помимо адениловых нуклеотидов в регулировании энергетических процессов активную роль играют система НАД(Ф)" / /НАД(Ф) Н2-коферментов и величина трансмембранного электрохимического градиента ионов водорода в виде обоих его составляющих и АрН). Преобладание аллостерического взаимодействия восстановленной или окисленной форм НАД(Ф) с ферментами катаболического пути приводит соответственно к понижению или повышению их активности. Достижение определенного порогового значения Арн+ на энергопреобразующей мембране служит определенным сигналом, тормозящим поступление ионов водорода против градиента. [c.124]

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ОСУЩЕСТВЛЯЕМЫЕ НУКЛЕОТИДАМИ [c.439]

Энергетические процессы, осуществляемые в клетке нуклеотидами. [c.441]

Адениловые нуклеотиды относятся к числу важнейших эффекторов. АМФ и АДФ действуют как положительные эффекторы, стимулирующие скорость энергетических процессов и, следовательно, повышающие выход АТФ. Наоборот, АТФ служит отрицательным эффектором, сигнализирующим о превышении процессов образования АТФ над его потреблением. В результате регуляции процессов синтеза и распада АТФ в клетке поддерживается стационарное энергетическое состояние, характеризующееся так называемым энергетическим зарядом клетки [c.124]

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]

Все процессы, протекающие в бактериальной клетке, - образование аминокислот, нуклеотидов и других важных метаболитов, репликация, транскрипция, трансляция, катаболизм, высвобождение энергии, реакции на внешние воздействия - требуют участия белков. Однако энергетических ресурсов клетки не хватает для одновременного осуществления транскрипции и трансляции (экспрессии) всех структурных генов. Поэтому постоянно экспрессируются толь- [c.41]

Таким образом, для того, чтобы процесс распада органического вещества в живой клетке был наиболее энергетически выгодным, необходимо образование в ходе процесса максимально возможного количества молекул АТФ или восстановленных пиридиновых нуклеотидов. Известные нам процессы распада углеводов, несомненно, являются результатом биохимической эволюции — естественного отбора по эффективности использования энергии для жизненных процессов. Это и определяет высокую энергетическую целесообразность процессов распада углеводов. [c.364]

Сахарофосфатная группа с присоединенным азотистым основанием (А, Т, С или С) называется нуклеотидом она может рассматриваться как строительный блок. Из таких блоков и формируется молекула ДНК. Заложенная в ДНК информация кодируется последовательностью таких блоков. В ДНК содержится информация, необходимая для производства белков, нужных живому организму. Она может копироваться в процессе катализируемой ферментами репликации ДНК. При репликации происходит разрыв водородных связей и образование одинарных цепей, используемых в качестве матриц при ферментативном синтезе точно таких же последовательностей строительных блоков. Следовательно, процесс репликации включает формирование и разрыв водородных связей. Вследствие их непрочности репликация может осуществляться без нарушения значительно более сильных ковалентных связей в сахарофосфатных цепях. Таким образом, кодирование генетической информации в ДНК и ее репликация требуют тончайшей настройки структурных и энергетических параметров макромолекул. [c.115]

Инициация спирали. На этом этапе существенным является образование первой пары спирали. Необходимым условием для этого является соответствующее расположение комплементарных оснований. Кинетическая константа К определяется временем, за которое нуклеотиды подойдут друг к другу и образуют комплементарную пару. Вероятность этого события зависит в основном от энтропийного вклада в свободную энергию цепи.Энергия, необходимая для осуществления первых двух этапов, определяют высоту энергетического барьера процесса образования спирали. [c.209]

Все клеточные организмы имеют сходный химический состав и содержат три основных типа макромолекул ЛН/С, РНК и белки, а также полисахаридные и липидные компоненты. Кроме того, в клетках присутствуют переменные количества низкомолекулярных веществ — субстратов и продуктов энергетических и конструктивных процессов аминокислоты, сахара, нуклеотиды и др.). В среднем около 80% клеточной массы составляет веда. [c.10]

Для оценки влияния системы адениловых нуклеотидов на метаболические процессы пользуются величиной энергетического заряда клетки [c.243]

Возможно, наиболее часто в роли лимитирующего биогенного элемента в пресных водоемах выступает фосфор (Р) [318, 384]. За ним следует азот (Ы) (см. обсуждение ниже). Таким образом, уровень концентрации фосфора в воде может иметь критически важное значение в вопросе предсказания вспышки цветения фитопланктона. В связи с этим было осуществлено большое количество исследовательских работ, направленных на выяснение биологических процессов потребления и усвоения фосфора и создание соответствующих математических моделей. Фосфор присутствует в ткани клеток фитопланктона, в составе многих соединений, наиболее важным из которых является ортофосфат (существующий в виде НгРО- при 3 < pH 7 или НРО - при 8 pH < 12). Фосфатные группы являются основными структурными элементами нуклеиновых кислот. Входя в состав легких нуклеотидов, фосфор участвует в энергетических и анаболических процессах в растительных клетках [581]. [c.200]

Фосфор присутствует в клеточном материале водорослей в составе многих соединений, наиболее важным из которых является ортофосфат (см. п. 5.2.1). Фосфатные группы являются основными структурными элементами нуклеиновых кислот, фосфолипидов и частью низкомолекулярных нуклеотидов (АТФ), участвующих в энергетических и анаболических процессах. Фосфор ассимилируется из среды обитания в процессах фотосинтеза, хемосинтеза и разложения органических остатков Фосфор составляет почти 0,1 % земной коры по массе, наиболее часто встречается в виде минерала апатита, всего имеет свыше 180 различ- [c.140]

Органические фосфаты в биологических макромолекулярных синтезах и энергетических процессах, в частности фосфаты в генетических материалах и репликация макроэргичеекие фосфаты . Синтез нуклеотидов . [c.567]

В настоящей книге рассматривается несколько основных типов природных соединений, играющих решающую роль в нормальной жизнедеятельности организмов — белки, углеводы, нуклеотиды и стероиды. Выбор именно этих разделов определился не только их значимостью, но и oт yт твиe i современной общей обзорной литературы по этим вопросам в СССР, а в некоторых случаях (например нуклеотиды) и за рубежом. Белки являются основным субстратом животных организмов, катализаторами важнейших жизненных процессов, а обмен белка лежит в основе всех процессов жизнедеятельности Углеводы — главный энергетический ресурс всех живых организмов и основной субстрат растительных организмов, а в виде своих многочисленных производных углеводы входят в сложные комплексные соединения с белками и липидами, имеющие большое биологическое значение. Исключительная роль нуклеотидов вскрыта исследованиями последних лет, когда удалось показать, что именно они являются тем химическим материалом, который обеспечивает передачу первичного биологического кода, определяющим далее в сложной цепи превращений весь комплекс наследственных признаков. Биологическая роль стероидов весьма разнообразна к этому типу природных соединений относятся важнейшие гормоны, желчные кислоты, холестерин мозговой ткани и т. д. Существенно, что не только биологическая значимость, но и химия рассматриваемых в этой книге соединений весьма разнообразна и может служить яркой иллюстрацией решения многих интереснейших и сложнейших проблем органической химии, в особенности стереохимических вопросов. [c.4]

Нуклеиновые кислоты составляют существенную небелковую часть сложного класса органических веществ, получивших название нуклеопротеинов (см. главу 2) последние являются основой наследственного аппарата клетки хромосом. Белковые компоненты нуклеопротеинов подвергаются многообразным превращениям, аналогичным метаболизму белков и продуктов их распада—аминокислот, подробно рассмотренному в главе 12. О нуклеиновых кислотах, их структуре и функциях в живых организмах в последнее время накоплен огромный фактический материал, подробно рассмотренный в ряде специальных руководств и монографий. Помимо уникальной роли нуклеиновых кислот в хранении и реализации наследственной информации, промежуточные продукты их обмена, в частности MOHO-, ди- и трифосфатнуклеозиды, выполняют важные регуляторные функции, контролируя биоэнергетику клетки и скорость метаболических процессов. В то же время нуклеиновые кислоты не являются незаменимыми пищевыми факторами и не играют существенной роли в качестве энергетического материала. Далее детально рассматриваются (помимо краткого изложения вопросов переваривания) проблемы метаболизма нуклеиновых кислот и их производных, в частности пути биосинтеза и распада пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, современные представления о биогенезе ДНК и РНК и их роли в синтезе белка. [c.469]

Помимо прямых переходов метаболитов этих классов веществ друг в друга, существует тесная энергетическая связь, когда энергетические потребности могут обеспечиваться окислением какого-либо одного класса органических веществ при недостаточном поступлении с пищей других. Важность белков (в частности, ферментов, гормонов и др.) в обмене всех типов химических соединений слишком очевидна и не требует доказательств. Ранее было отмечено большое значение белков и аминокислот для синтеза ряда специализированных соединений (пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды, порфирины, биогенные амины и др.). Кетогенные аминокислоты, образующие в процессе обмена ацетоуксусную кислоту (ацетоацетил-КоА), могут непосредственно участвовать в синтезе жирных кислот и стеринов. Аналогично могут использоваться гликогенные аминокислоты через ацетил-КоА, но после предварительного превращения в пируват. Некоторые структурные компоненты специализированных липи- [c.546]

Нуклеотиды, фосфорилированные в разной степени, способны к взаимопревращениям путем наращивания или отщепления фосфатных групп. Дифосфатная группа содержит одну, а три-фосфатная — две ангидридные связи, называемые макроэргиче-скими, поскольку они обладают большим запасом энергии. Необходимые для образования такой связи энергетические затраты покрываются за счет энергии, выделяющейся в процессе метаболизма углеводов. При расщеплении макроэргической связи Р 0 (обозначаемой волнистой линией) выделяется 32 кДж/ моль. С этим связана важнейшая роль АТФ как поставщика энергии во всех живых клетках. [c.448]

Никакой, даже самый примитивный, из известных в настоящее время живых организмов в сколь угодно стабильных внешних условиях не мог бы функционировать, если бы в нем одновременно и несбалансированно протекали. все запрограммированные биохимические процессы - транскрибировались все гены, транслировались все образовавшиеся информационные РНК, шли с нерегулируемой скоростью все присущие этому организму процессы синтеза и деградации низкомолекулярных соединений и биополимеров. Ясно, например, что интенсивность биосинтеза нуклеотидов и незаменимых аминокислот должна быть скоординирована с интенсивностью биосинтеза нуклеиновых кислот и белков, поскольку в противном случае бесполезно растрачивались бы необходимые для производства этих мономеров сырьевые и энергетические ресурсы клеток. На самом деле живые организмы живут в непрерывно меняющихся внешних условиях и должны, кроме того, реагировать на изменения, происходящие в окружающей их среде. Так, появление в среде, на которой выращиваются бактерии, какой-либо дефицитной аминокислоты должно сопровождаться снижением уровня ее биосинтеза клетками. Появление в среде нетипичного источника углерода и энергии должно стимулировать процессы, связанные с доставкой такого вещества в клетки и его усвоением. Даже цростейшие одноклеточные организмы должны располагать регуляторными механизмами, позволяющими в определенном диапазоне нивелировать действие возникающих в окружающей среде неблагоприятных внешних химических и физических факторов, таких, как появление агрессивных химических веществ, повышение температуры, интенсивное УФ-излучение. [c.419]

С использованием метода традиционного флеш-фотолиза исследовалось фотосенсибилизированное люмифлавином разложение аде-ниловой и гуаниловой кислот [476]. Авторы работы пришли к выводу, что в этом процессе участвует триплетное состояние люмифлавина, жотя перенос энергии триплетного состояния в данном случае энергетически недопустим. Разрушаются, но менее эффективно и пиримидиновые нуклеозиды 14741. Выход разложения пурина возрастает с увеличением концентрации кислорода при малых его концентрацияж, но при больших концентрациях тушение кислородом возбужденного флавина приводит к падению выхода этого процесса 14751. Был предложен механизм, согласно которому в реакции участвует не Ог, а молекулярный кислород в основном состоянии, взаимодействующий с возбужденным комплексом, образующимся между люмифлавином в триплетном состоянии и нуклеотидом, Константа скорости тушения кислородом люмифлавина в триплетном состоянии равна 2,6540 дя (моль с) 14751. Близкое значение константы скорости было получено в работе [5311, в которой также измерена константа скорости реакции ионов Вг с флавином в триплетном состоянии П 8-10 дм Смоль-с 1. [c.249]

Нуклеотиды этого типа, в частности гуанозинди-фосфат и гуанозинтрифосфат, участвуют в нескольких, требующих энергии, биохимических процессах, где они выступают функциональными аналогами ADP и АТР. Например, окисление а-кетоглутаровой кислоты до сукцинил-СоЛ в цикле трикарбоновых кислот сопровождается фосфорилированием GDP до GTP. GTP необходим для активации аденилатциклазы некоторыми гормонами он выполняет функции как аллостерического регулятора, так и источника энергии в процессе синтеза белка на полирибосомах. Таким образом, GTP играет важную роль в поддержании внутриклеточного энергетического баланса. [c.11]

При репликации двухцепочечная ДНК должна разойтись на индивидуальные цепи с тем, чтобы каждая из них могла функционировать в роли матрицы. Разделению цепей ДНК содействуют молекулы специфических белков, стабилизирующих одноцепочечную структуру при продвижении репликационной вилки. Стабилизирующие белки стехиоме-трически связываются с одиночной цепью, не мещая при этом нуклеотидам выступать в роли матрицы (рис. 38.18). Наряду с разделением цепей должно происходить и раскручивание спирали (1 оборот на каждые 10 нуклеотидов), сопровождаемое скручиванием вновь синтезированных дочерних цепей. Учитывая время, за которое происходит репликация у прокариот, можно рассчитать, что молекула ДНК должна раскручиваться со скоростью 400 ООО об/сек, что совершенно невозможно. Следовательно, должны существовать множественные шарниры , расположенные по всей длине молекулы ДНК. Шарнирные функции выполняет специальный фермент (ДИК-топоизомераза), вносящий разрывы в одну из цепей раскручиваемой двойной спирали. Разрывы быстро зашиваются этим же ферментом без дополнительных энергетических затрат, поскольку необходимая энергия запасается в форме макроэргической ковалентной связи, возникающей между сахарофосфатным остовом цепи ДНК и топоизомеразой. Представленную на рис. 38.19 схему этого процесса можно сравнить с последовательностью событий сшивания разрыва в ДНК, катализируемых ДНК-лигазой. ДНК-топоизомеразы ответственны также за раскручивание суперспирализованной ДНК. Су-перспирализованная ДНК — это высокоупорядоченная структура, образуемая кольцевыми или сверх-длинными молекулами ДНК при закручивании вокруг гистонового кора (рис. 38.20). [c.78]

Мне хочется еще раз подчеркнуть очевидную мысль — ничто в ходе эволюции не может возникнуть внезапно, без связи с уже существующими механизмами. Не может появиться, аппарат энергетического обеспечения синтезов полинуклеотидов и полипептидов, не родственный уже отобранным в ходе эволюции химическим системам. Поэтому нам следует искать механизмы преобразования энергии, механизмы сопряжения эндэргонических процессов с реакциями превращения молекул, уже существовавших на ранних стадиях эволюции. Вот почему мое внимание и привлекает фотохимическое превращение именно фосфорных производных исходных матричных молекул — нуклеотидов. [c.128]

Грамицидин С — антибиотик, нарушающий организацию липопротеидных систем и проницаемость клеток, создаваемую мембраной. Степень этих нарушений зависит от концентрации антибиотика. Грамицидин медленно снижает поверхностное натяжение. Он может вступать в связь с клеточными мембранами. В основе механизма биологического действия грамицидина С лежит нарушение им состояния и функционирования мембран клеток в результате связывания антибиотика с мембранными компонентами. Это вызывает, с одной стороны, изменение проницаемости мембран и быструю потерю клетками жизненно важных соединений типа нуклеотидов, неорганического фосфора, аминокислот, а с другой — угнетение процесса энергетического обмена, особенно его начальной стадии — дегидрирования. Грамицидин С ингибирует активность ряда ферментов, локализованных в мембране (дегидрогеназы, оксидазы). [c.427]

Для Е. oli большая часть биосинтетических реакций в настоящее время известна. Это позволило определить количество АТФ, используемого для образования основных клеточных макромолекул. Было подсчитано, что в культуре Е. соИ, растущей в минеральной среде с глюкозой в качестве единственного источника углерода, для синтеза 1 г клеточного материала расходуется около 35 ммоль АТФ. Больше половины этого количества (около 20 ммоль) используется в реакциях полимеризации аминокислот, ведущих к синтезу белковых молекул. Сле-дущими по энергетическим затратам биосинтетическими процессами являются ферментативные этапы включения сахара в соответствующие нуклеотиды на пути синтеза РЫК и ДНК (около 3,5 ммоль АТФ), а также реакции полимеризации моносахаров (около 2 ммоль АТФ). [c.92]

Механизмы, запускающие процесс споруляции, до конца не изучены. Возможно, что в этом принимают участие низкомолекулярные эффекторы, воздействующие непосредственно на РНК-полимеразу вегетативных клеток. В процессе спорообразования в клетках накапливаются необычные фосфорилированные нуклеотиды — аденозинтетра-, пента- и гексафосфаты. Они могут действовать подобно гуанозинтетрафосфату, который, как будет показано ниже, изменяет характер транскрипции многих генов. Установлено также, что специфические ингибиторы синтеза АМФ и ГМФ индуцируют споруляцию у Вас. subtilis. Внутриклеточная концентрация этих нуклеотидов, отражающая энергетическое состояние клетки, также может влиять на эффективность транскрипции разных оперонов. [c.24]

Столь большое число защитных механизмов, которые мы находим в ферментном каскаде, по-видимому, связано с важной ролью этого регуляторного процесса, его высокой эффективностью, а также с тем, что через систему циклических нуклеотидов действуют главным образом те гормоны и гормоноподобные вещества, которые стимулируют катаболизм веществ в клетке. Если бы не срабатывали механизмы защиты , то стимуляция синтеза цАМФ адреналином могла бы вызвать полное расщепление гликогена скелетных мышц всего за несколько минут. Так же быстро организм лишился бы жировых запасов. Быстрое сжигание энергетических ресурсов сопровождалось бы резким перегревом, многими другими явлениями, приводящими к тял<елым функциональным расстройствам. [c.206]

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]

В разд. 7.13 и 9.7 мы обращали внимание на то, каким образом хлоропласты кпонимают , что они находятся в среде с низкой концентрацией неорганического фосфата. Было высказано предположение, что один или несколько фотосинтетических процессов регулируются адениновыми нуклеотидами, может быть, при помощи энергетического заряда, действия масс или отношения l[ATP]/[ADP]. Действительно, контроль подобного рода вполне возможен, если в какой-то момент общее содержание свободного неорганического фосфата внутри хлоропласта надает гораздо ниже того уровня, который необходим для превращения всех имеющихся молекул АМР и ADP в АТР. Для того чтобы подтвердить это предположе ше, необходимо провести точные измерения адениновых нуклеотидов, что на первый взгляд кажется вполне выполнимым благодаря современному уровню исследований. Однако следует отдавать себе отчет в том, что изменения в состоянии адениновых нуклеотидов могут [c.286]

Аденозина фосфат (фосфаден, аденокор). Биологическая роль АМФ заключается в участии в регуляции углеводного обмена, активации в анаэробных условиях ряда ферментов цикла Кребса, усилении ресинтеза АТФ при одновременном торможении гликолиза. АМФ также входит в состав дыхательных коферментов НАД, НАДФ и ФАД, является предшественником АДФ и АТФ, в качестве пуринового нуклеотида непосредственно участвует в синтезе нуклеиновых кислот и белка, а также осуществляет энергетическое обеспечение (образование макроэргических соединений) и биологическую катализацию (в составе многих ферментов) этого процесса. [c.288]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология