Ферменты генетический контроль

Четыре особенности отличают ферменты от всех прочих катализаторов. Во-первых, эти биокатализаторы исключительно эффективны. Нри оптимальных условиях большинство ферментативных реакций протекает в 10 —10 раз быстрее, чем те же реакции в отсутствие ферментов. Число оборотов (т. е. число молекул субстрата, превращаемых за одну минуту, на одну молекулу фермента) для большинства ферментов равно приблизительно 1000, а в некоторых случаях может превышать 10 . Следует при этом иметь в виду, что скорость отдельных стадий ферментативных реакций лимитируется диффузией реагирующих веществ или, во всяком случае, зависит от нее. Таким образом, многие химические реакции, которые обычно протекают только при высоких температурах или только в сильно кислой или сильно щелочной среде, в присутствии соответствующих ферментов могут идти быстро и количественно при комнатной температуре и при значениях pH, близких к нейтральному. Во-вторых, для большинства ферментативных реакций характерна высокая специфичность как в отношении природы катализируемой реакции, так и в отношении структуры используемого субстрата. В-третьих, круг реакций, катализируемых ферментами, необычайно широк. Ферменты катализируют реакции гидролиза, поликонденсации, окисления — восстановления, дегидрирования, альдольно11 конденсации, реакции переноса различных групп, а также ряд других реакций. Мы можем, таким образом, сказать, что белки — катализаторы с исключительно широким спектром действия. Наконец, в-четвертых, активность самих ферментов в клетке строго регулируется. Скорость синтеза ферментов, а также их конечная концентрация находятся под генетическим контролем и регулируются с помощью малых молекул эти малые молекулы часто являются субстратами или продуктами реакций, катализируемых теми н е ферментами. Кроме того, ферменты могут существовать как в активной, так и в неактивной форме, причем скорость и степень их превращения в каждом конкретном случае зависит от свойств окружающей среды. Почти все биоло- [c.189]

Основные механизмы регуляции метаболизма. Ключевые ферменты. Генетический контроль синтеза ферментов. Изоферменты. Компартментализация. [c.465]

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]

Генетический контроль синтеза ферментов [c.65]

Поскольку многие витамины группы В являются компонентами известных ферментных систем, а образование последних находится, как известно, под генетическим контролем, потребность в этих витаминах как в субстратах для синтеза ферментов неизбежно должна меняться от организма к организму в зависимости от генетической конституции. Выше уже отмечалось (стр. 20), что явление частичных генетических блоков было открыто в опытах с рибофлавином и что потребность организмов в витаминах группы В может сильно варьировать в зависимости от условий роста, особенно от температуры. Поэтому единственный вопрос, который нас интересует в данном случае, это вопрос о том, насколько велики упомянутые колебания у млекопитающих вообще и у человека в частности. Ниже мы приведем данные такого рода для некоторых витаминов группы В. Каждый из них, конечно, по-своему связан с ферментами и должен поэтому рассматриваться отдельно. [c.207]

РНК-аза генетический контроль, связь с другими ферментами [178 [c.57]

Биосинтез белков является объектом генетического контроля. В бактериях, во всяком случае, он проявляется на уровне синтеза информационной РНК посредством взаимодействия особого ( регуляторного ) белка со специфическим участком ДНК (см. часть 22 и разд. 24.2.3). В тканях животных на механизмы, контролирующие уровень ферментов, влияют также ингибиторы синтеза РНК [149]. Детали этих механизмов контроля не важны в контексте данного раздела. Важным моментом является факт, что существуют механизмы регуляции концентрации ферментов на определенном метаболитическом пути посредством конечного продукта этого пути. Так, в бактериальных системах хорошо изучены индуцируемые ферменты. Пока субстраты этих ферментов присутствуют в среде, биосинтеза ферментов не происходит. Часто синтез нескольких ферментов какого-либо одного метаболи-тического пути индуцируется присутствием субстрата первого фермента этого пути. Индукция субстратом, таким образом, представляет собой механизм повышения концентрации системы ферментов по мере появления рабочей необходимости . Соответствующий механизм, понижающий избыточную концентрацию фермента, если последний или система ферментов производит слишком большие количества определенного метаболита, получил название репрессии по принципу обратной связи. Классическим примером этого механизма является ингибирование биосинтеза гистидина в Salmonella typhimurium высокими концентрациями гистидина. Концентрации всех десяти ферментов биосинтетической цепи в ответ на изменение концентрации гистидина изменяются совершенно одинаково [150]. [c.535]

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]

Дальнейшее выяснение природы отдельных путей биосинтеза и возможностей их регулирования, несомненно, потребует более глубокого изучения участвующих в этом ферментов и их генетического контроля. Эта важная область исследований сейчас привлекает все большее внимание как в промышленных, так и в академических лабораториях. [c.392]

Результаты исследований по биохимической и молекулярной генетике многое прояснили в структуре генов, а также в генетическом контроле работы ферментов и других белков. В то же время наши знания о генетических основах эмбрионального развития нельзя назвать удовлетворительны ми. Поэтому, хотя о дефектах ферментов известно достаточно много, биохимические основы морфологических аномалий в боль шинстве случаев остаются невыясненными. [c.126]

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ СИНТЕЗА ФЕРМЕНТОВ [c.480]

Соматические мутации или избирательная активация генов Для объяснения генетического контроля вариабельных областей было предложено несколько гипотез. Наибольшую известность получили две из них гипотеза соматических мутаций и гипотеза избирательной активации генов . Согласно гипотезе соматических мутаций, в геноме человека имеется лишь один ген, в котором в процессе созревания В-лимфо-цитов возникают многочисленные случайные мутации. На самом деле соматические мутации происходят в ходе пролиферации клеток всех типов (разд. 5.1.6). Однако эта гипотеза подразумевает наличие специфического механизма, который обеспечивает избирательное увеличение частоты соматических мутаций именно в гене вариабельной области. Можно представить себе такой механизм, например предположив, что рассматриваемый участок ДНК недоступен для действия ферментов репарации. [c.103]

В настоящее время известно около 2000 ферментов, из которых десятая часть получена в кристаллическом состоянии. Общие принципы их высо-коспецнфичного каталитического действия известны, но, однако, многие вопросы молекулярного механизма действия, тонкой регуляции и генетического контроля еще неясны. [c.399]

Международная подкомиссия по изоферментам рекомендует различать множественные формы ферментов как широкий термин, применяемый к белкам, обладающим одной и той же ферментативной активностью и встречающимся у одного и того же вида, и изозим (изофермент), применяемый лишь к множественным молекулярным формам ферментов с генетически детерминированными различиями в первичной структуре. Стаман и Деморест [Stahmann. Demorest. 1963] считают, что множественными формами представлены ферменты, осуществляющие контроль за общими стадиями синтеза и распада органических соединений. [c.22]

Апобелки выполняют не только структурную функцию, но и обеспечивают активное участие комплексов ЛП в транспорте липидов в токе крови от мест их синтеза к клеткам периферических тканей, а также обратный транспорт холестерина в печень для дальнейших метаболических превращений. Апобелки выполняют функцию лигандов во взаимодействии ЛП со специфическими рецепторами на клеточных мембранах, регулируя тем самым гомеостаз холестерина в клетках и в организме в целом. Не меньшее значение имеет также регуляция апобелками активности ряда основных ферментов липидного обмена лецитин-холестеролацилтрансферазы, липопротеинлипазы, печеночной триглицеридлипазы. Структура и концентрация в плазме крови каждого апобелка находится под генетическим контролем, в то время как содержание липидов в большей степени подвержено влиянию диетических и других факторов. [c.576]

Ферменты имеют белковую природу, и их синтез находится под генетическим контролем. Если патологический процесс обусловлен временным дефицитом соответствующего фермента, то показана заместительная энзимотера- [c.87]

Характерной особенностью ферментов является специфичность их действия. Каждый фермент действует на строго определенный субстрат. Специфичность бывает абсолютная, когда фермент действует на один субстрат (уреаза), групповая— когда фермент действует на ряд соединений с определенными атомными группировками (липаза), а также стереохими-ческая — когда фермент действует на определенные стереоизомеры (р-глюкозооксидаза). Активность ферментов в клетке строго регулируется. Процесс биосинтеза ферментов находится под генетическим контролем. Активность ферментов регулируется концентрацией конечных и промежуточных продуктов превращения субстрата, а также условиями окружающей среды. [c.82]

Молекулярные и генетические связи между индукцией и репрессией ферментов прояснились в результате генетических исследований Франсуа Жакоба и Жака Моно из Пастеровского института в Париже. Их классическая работа по индукции Р-галактозидазной активности в клетках Е. oli привела авторов к формулированию гипотезы оперона для объяснения генетического контроля синтеза белка у прокариот. С тех пор эта гипотеза получила полное подтверждение в прямых биохимических экспериментах. Тип регуляции белкового синтеза, рассматриваемый в гипотезе оперона, представляет собой контроль на уровне транскрипции, поскольку регуляция здесь осуществляется главным образом за счет изменения скорости транскрипции генов, т. е. на стадии образования мРНК. Дру- [c.955]

Сообщалось также о многих сложных локусах либо с общим количественным, либо с качественным видовым эффектом, например, у джута [85], риса [86] и у oleus [87]. Существование таких локусов делает возможным расширенные генетические исследования, которые могут осветить вопросы структуры генов или их функциональной организации. Но что столь же важно, эти локусы определяют фенотипическое выражение, которое частично может быть описано в биохимических терминах. Генетический контроль синтеза флавоноида может быть первичным, т. е. осуществляться посредством ферментов, которые непосредственно катализируют специфическую стадию в синтезе флавоноидов. Однако генетический контроль синтеза флавоноидов может быть и косвенным, т. е. через механизмы, аналогичные тем, которые, как можно предсказать априори, способны модифицировать проявления прямых факторов. Поэтому широкие биохимические исследования синтеза антоциана приведут, вероятно, к рассмотрению более фундаментальных проблем, чем просто определение точного биосинтетического пути специфичного антоциана, хотя и этот вопрос, очевидно, представляет значительный интерес. [c.163]

В той или иной ткани изменяется в зависимости от фазы развития и условий окружающей среды, однако ясно, что пределы этих изменений и типы накапливаемых кислот контролируются генетически. Так, плоды яблопи в зависимости от сорта могут быть кислее или слаще, но и в тех и в других случаях яблочная кислота всегда преобладает над лимонной в лимонах, напротив, преобладает лимонная кислота в ягодах ежевики в необычайно большом количестве присутствуют изолимонная кислота и ее лактон. Генетический контроль должен отчасти проявляться как контроль типа и количества ферментов, участвующих в обмене кислот. В некоторых клетках накапливается тартрат, малонат или оксалат, тогда как другие клетки их не накапливают. Таким образом, возможно, что лишь некоторые определенные клетки наделены ферментами, необходимыми для синтеза этих кислот. В равной мере возможно и такое предположение, что ферментами, необходимыми для синтеза и использования этих трех кислот, обладают все клетки, но вследствие обусловленных генетически количественных различий они накапливаются не во всех, а только в определенных клетках. [c.308]

Можно представить, что повреждение молекулы ДНК печеночной, костной или какой-либо другой клетки в области гена-регулятора или гена-оператора, ведающих ключевыми ферментами синтеза ДНК (тимидилатсинтетазы, тимидилаткиназы и полимеразы), приведет к нарушению генетического контроля над лроцесоом образования этих ферментов и обусловит значительное ускорение их синтеза. Активация ключевых ферментов синтеза ДНК создает условия для повышения скорости пролиферации клона мутировавшей клетки и, вероятно, исключает действие генов, определяющих синтез информацио>нных РНК, необходимых для дальнейшей дифференциации клеток. [c.117]

Одним из первых изученных ферментов была лактатдегидрогеназа, существующая в тканях крысы в виде пяти форм — пяти изоферментов. Хотя все пять изоферментов катализируют одну и ту же, реакцию, они различаются по величинам Кщ- Указанные изоферменты имеют одну и ту же мол. массу (около 134 ООО) и содержат по четыре полипептидные цепи с мол. массой 33 500. Пять изоферментов соответствуют пяти различным комбинациям двух разных типов полипептидных цепей, названных М (mus le)- и Н (Аевг/)-цепями. Один из них, преобладающий в мышечной ткани, составлен из четырех идентичных М-цепей и его обозначают М4. Другой, преобладающий в ткани сердца, содержит четыре идентичные Н-цепи него обозначают Н4. Остальные три изофермента представляют собой три различные сочетания М- и Н-цепей, а именно MjH, M Hg и MHg. Были выделены М- и Н-цепи, которые лишены ферментативной активности и сильно различаются как по аминокислотному составу, так и по аминокислотной последовательности. Два типа пептидных цепей (М и Н) кодируются двумя различными генами относительные количества цепей этих двух тапов, опеделяющие тип изофермента в клетке данной ткани, находятся под генетическим контролем. [c.105]

Третий уровень регуляции —генетический контроль, определяющий скорость синтеза ферментов. Скорость метаболического процесса зависит от концентрации активной формы каждого фермента, а она определяется соотношением скоростей синтеза и распада фермента. Скорость синтеза фермента сильно варьирует в зависимости от условий. Ферменты, которые всегда присутствуют в клетке в более или менее постоянных количествах, называются конститутивными. Ферменты, синтезирующиеся в ответ на появление в среде соответствующего субстрата, называются адаптивными, или индуцибельными. Гены, контролирующие синтез адаптивных ферментов, обычно находятся в состоянии репрессии и дерепреСсируются только при наличии индуктора. Иногда происходит репрессия или индукция одновременно целой группы, ферментов, что связано с закодированием этой группы ферментов в ДНК набором последовательно расположенных генов — опероном. Все гены, входящие в состав данного оперона, репрессируются и дерепрессируются одновременно, или координированно. [c.124]

Одна из интереснейших и фундаментальных проблем, связанных с синтезом белка в живой клетке, заключается в выяснении того, что заставляет аминокислоты, входящие в состав белка, соединяться между собой в последовательности, строго определенной для белка каждого типа. С этим тесно связан вопрос о том, каким образом информация о последовательности аминокислот воспроизводится в каждом новом поколении клеток. В настоящее время известно, что существуют вещества, содержащиеся в хромосомах клеточных ядер, ответственные за генетический контроль в растениях и н ивотных. Химический анализ хромосом показал, что они состоят из гигантских молекул дезоксирибонуклеопротеидов, которые представляют собой дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), связанные с белком. Установлено, что генетическую информацию при биосинтезе ферментов и других белков несет не белковая компонента нуклеопротеида, а ДНК поэтому в настоящем разделе основное внимание будет уделено ДНК и прежде всего ее структуре. Заметим, что участки ДНК представляют собой химический эквивалент генов Менделя — единиц наследственности. [c.86]

Высокая степень иммунологической специфичности молекул групповых веществ обусловлена генетическим контролем их биосинтеза. Все имеющиеся данные свидетельствуют о том, что специфичность групповых веществ определяется последовательностью сахаров на нередуцирующих концах углеводных цепей. Таким образом, групповые вещества крови — великолепный объект не только для изучения взаимосвязи между структурой углевода и иммунологической специфичностью, но и для выяснения путей, по которым идет образование этих структур под влиянием генов. Иммунологические свойства групповых веществ и их зависимость от структуры изучаются с помощью специальных методов, таких, как торможение реакции гемагглютинации и преципитации простыми сахарами и торможение активности ферментов, участвующих в деградации групповых веществ. Эти методы позволили получить данные относительно природы сахаров, играющих главную роль в специфичности, за несколько лет до их прямого выделения, а также помогли найти подходы к задаче получения фрагментов с различной серологической специфичностью. С помощью непрямых методов было убедительно показано, что a-N-ацетил-в-галактозаминоильный и сс-в-галактозильный остатки определяют соответственно А- и В-специфичности, а а-ь-фукозиль-ные остатки — Н- и Ье -специфичности. Эти данные были подтверждены при установлении строения активных фрагментов, выделенных из продуктов частичного кислотного гидролиза групповых веществ. Выяснение строения многих активных и неактивных фрагментов позволило предположить строение участков углеводных цепей, ответственных за серологическую специфичность А-, В-, Н- и Ье -веществ. [c.212]

Первые исследования механизма генетического контроля были посвящены синтезу -галактозидазы, осуществляющей гидролиз дисахарида лактозы до моносахаридов глюкозы и галактозы в клетке Е. соИ. Опыты привели к открытию белка-репрессора лактозного оперона, включающего транскрипцию структурных генов (в данном случае, гена -галактозидазы, а также пермеазы и галактозид-транс-ацетилазы). Это достигается путем связывания репрессора с операторным участком ДНК длиной в 21 нуклеотид, перекрывающимся с последовательностью промотора. В результате блокируется доступ РНК-полимеразы к ее участку связывания и транскрипция цистронов делается невозможной. Для индукции и репрессии синтеза белка, т.е. изменения скорости процесса в противоположных направлениях, необходимо наличие в модели регуляторного механизма еще одного элемента индуктора, который должен, с одной стороны, контролировать действия белка-репрессора лактозного оперона, а с другой -быть связанным прямо или косвенно с функцией синтезируемого фермента. Такой индуктор действительно был обнаружен, и им оказался субстрат -галактозидазы лактоза, точнее, аллолактоза, близкая по строению и образующаяся в присутствии лактозы. [c.118]