Биосинтез экспериментальное изучение

Проблема биосинтеза непосредственно связана с оптической активностью соединений, обусловленной хиральностью соединений. Поэтому определение абсолютной конфигурации представляет очень важную задачу. Для решения такой задачи неоценимую роль играет правило октантов, которое позволяет обойтись без экспериментального изучения родственных соединений (сравнительный метод). [c.206]

Большое число продуктов метаболизма растений и микроорганизмов выделено и идентифицировано задолго до начала экспериментального изучения биосинтеза природных соединений это позволило создать классификацию, основанную на сходстве химических структур. Основные классы природных соединений (терпены, стероиды, алкалоиды, фенолы, углеводы, пигменты и т. д.) формировались по признаку наличия в их молекулах тех или иных характерных группировок. [c.351]

Гипотетические схемы биосинтеза могут служить основой для экспериментального изучения утилизации первичных предшественников и идентификации более сложных промежуточных соединений. [c.382]

Для цитокининов не изучена приуроченность биосинтеза к определенной группе ингибиторов, как это установлено для ауксинов и гиббереллинов. Вопрос биосинтеза цитокининов и его регуляция нуждаются в специальном экспериментальном изучении. [c.91]

Главным средством экспериментального изучения путей биосинтеза стало использование изотопных меток для обычных элементов, таких как изотопы углерода, и водорода, и Н, азота, и кислорода, С этой целью проводят замещение природного изотопа в определенном положении молекулы реагента на изотопную метку, а после проведения реакции определяют посредством какого-либо из инструментальных методов, где находится эта метка в молекуле продукта реакции. Таким образом можно картировать пути реакций. Сейчас уже нет необходимости проводить расщепление сложных молекул химическими методами для того, чтобы определить расположение изотопной метки. Развитие методов спектроскопии ЯМР с целью наблюдения сигналов стабильных изотопов тяжелых ядер и доступность спектрометров высокого разрешения произвели революцию в решении таких задач. Эти методы ЯМР позволили определить пути биосинтеза сильных ядов, которые вырабатываются грибами, поражающими зерно и другие продовольственные товары. Токсины этого типа, такие как производные афлатоксина и трихотецина, представляют большую угрозу экономике и здоровью населения. [c.170]

До сих пор мы говорили только о гипотезах. Этим, в сущности, и ограничивалось развитие исследований по биосинтезу алкалоидов до тех пор, пока не стали доступными эксперименты с радиоактивными изотопами. В настоящее время, когда стала возможна экспериментальная проверка этих гипотез в опытах на растениях с помощью соединений, меченных С и Н, в развитии биосинтетических исследований произошел резкий скачок. (Методы исследований рассмотрены в обзоре [4].) Некоторые гипотезы были отброшены, другие получили экспериментальное подтверждение и были дополнены важными деталями. Успехи в этой области связаны также с применением более тонких методов исследования, в том числе с использованием ферментов. В последнее время внимание исследователей привлекает изучение способности растений продуцировать неприродные аналоги тех алкалоидов, которые они обычно синтезируют [5, 6]. Таким путем, с одной стороны, могут быть синтезированы потенциально ценные соединения, а с другой — можно получить более глубокое представление о ферментативных реакциях, участвующих в биосинтезе алкалоидов. [c.542]

Изучение природного соединения состоит из нескольких этапов. Прежде всего его необходимо обнаружить и выделить в чистом виде. Затем следует работа по установлению его химической структуры. Далее исследователи стремятся понять функцию изучаемого вещества в живом организме, вскрыть путь его биосинтеза, предложить направления и способы его практического применения. На каждом этапе требуются специальные теоретические знания и многие экспериментальные приемы. Однако цель данной книги — ознакомление читателя с химической структурой природных веществ, путями их биосинтеза и принципами классификации. Основы экспериментальной техники и методы установления химического строения подробно изложены во многих руководствах, часть из которых приведена в конце раздела. [c.12]

Концепция аллостерических ферментов, разработанная в основном на экспериментах с бактериями, как мы убедились, оказалась весьма плодотворной и при изучении механизмов регуляции ферментативной активности у млекопитающих. Однако еще далеко не ясно, осуществляется ли регуляция биосинтеза ферментов у млекопитающих и бактерий одинаково или различно. Те самые факторы, благодаря которым бактерии являются таким удобным экспериментальным материалом, подвергают сомнению возможность распространения имеющихся концепций и на соответствующие системы у млекопитающих. Многоклеточные организмы обладают способностью поддерживать довольно постоянными условия среды, в которых находятся их ткани. Эти ткани могут выполнять высокоспециализированные функции, а их метаболическая активность координируется с помощью гормональных и нервных механизмов. Бактериям, наоборот, приходится быстро приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям, которые они вообще не могут или могут очень мало изменять. [c.75]

Познание процессов промежуточного обмена аминокислот явилось результатом множества разнообразных экспериментальных исследований и наблюдений. Работы в области физиологии и биохимии питания позволили получить важные данные, которые в конечном счете привели к выяснению ряда реакций обмена, а в двух случаях— к открытию и идентификации новых аминокислот (метионин и треонин). Применение мутантных штаммов микроорганизмов оказалось весьма эффективным способом исследования процессов обмена, и в частности тех процессов, с которыми связан биосинтез аминокислот. В культурах мутантов, у которых блокированы различные звенья биосинтеза, накапливаются промежуточные продукты, которые нередко удается обнаружить по их способности обеспечивать рост других мутантных штаммов. Наблюдения на людях, страдающих наследственными пороками обмена веществ, наряду с исследованиями обмена у микроорганизмов сыграли большую роль в выяснении нормальных путей обмена аминокислот. Ряд интересных сведений дали исследования с перфузией изолированных органов, со срезами тканей, гомогенатами и экстрактами тканей и очишенными ферментами. Широкое применение в изучении промежуточного обмена находят меченые соединения. Этот метод, часто используемый в сочетании с другими подходами, оказался путеводной нитью к отысканию и расшифровке многих реакций обмена. [c.306]

Проблема биогенеза полиацетиленовых соединений представляет собой весьма сложную научную задачу, изучению различных аспектов которой посвящено большое число работ. Современные представления оЬ основных путях их биосинтеза в растениях основываются как на экспериментальных данных, полученных с помощью меченых атомов, так и на структурных корреляциях между отдельными типами этих соединений. Как и во всех исследованиях подобного рода, необходимо было прежде всего решить вопрос о биогенетическом принципе построения углеродной цепи полиацетиленовых соединений, выяснить пути образования тройной связи, установить биогенетическое родство между отдельными полиацетиленовыми структурами и разобраться в общих биохимических закономерностях их взаимных превращений. Несмотря на то, что все эти работы начались сравнительно недавно, полученные результаты уже сейчас позволяют ответить на многие и поставленных вопросов и дают возможность достаточно определенно представить общую картину биогенеза полиацетиленовых соединений. [c.337]

В связи с большим народнохозяйственным значением проблемы получения бел ка на основе углеводородов были определены направления, формы и масштабы научных исследований и экспериментальных работ в области изучения нефтепродуктов как сырья для биосинтеза, подбора микроорганизмов н аппаратурного оформления процессов производства белково-витаминного концентрата (БВК), исследования качества получаемых продуктов и выявления экономической эффективности промышленного производства БВК и его применения в сельском хозяйстве. [c.152]

Выбранный для первого в научной практике априорного расчета белковой трехмерной структуры объект, безусловно, должен быть низкомолекулярным, однодоменным, состоять из одной полипептидной цепи и являться прямым продуктом биосинтеза. Далее, его нативная конформация должна включать систему дисульфидных связей, поскольку в настоящее время эти связи служат, если и не единственным, то, во всяком случае, самым надежным источником информации о структуре промежуточных метастабильных состояний. Кроме того, для выяснения принципов пространственной организации белков существенный интерес представляют количественные оценки основных факторов стабилизации двух сравнительно часто встречающихся регулярных форм пептидной цепи - а-спирали и -структуры. Поэтому желательно, чтобы пространственная структура выбранного для расчета белка содержала наряду с неупорядоченными участками также вторичные, регулярные структуры обоих видов. Понимание структурной организации белковых молекул не является конечной целью, а необходимо для последующего изучения их биологического действия, т.е. решения проблемы структурно-функциональной организации белков. Поэтому важно, чтобы белок, выбранный в качестве простейшего для изучения его структурной организации, оказался бы и удачным модельным объектом для установления принципов взаимосвязи между структурой и функцией. Он должен обладать простой и хорошо изученной экспериментально функцией. [c.427]

Изучение эффекторных функций РаЬ-фрагментов убедительно иллюстрирует возможности молекулярной иммунологии в расширении существующих представлений о гомеостатических механизмах регуляции биосинтеза белка у высших организмов. В самом деле, до выяснения функции промежуточных продуктов катаболизма иммуноглобулинов i биосинтезе иммуноглобулинов был экспериментально доказан только один механизм регуляции биосинтеза иммуноглобулинов по типу обратной связи подавления биосинтеза антител IgG-антителами той же специфичности (см. гл. 10). Описанный в этом разделе механизм усиления биосинтеза антител фрагментом (пептидом) из РаЬ-участка молекулы IgG также относится к механизмам регуляции биосинтеза белка по типу обратной связи. Ведь фрагменты типа РаЬ — промежуточные продукты катаболизма иммуноглобулинов, а по- [c.157]

Биосинтез алкалоидов изучен в значительно меньшей степени, чем биосинтез ряда других соединений, нанример, стероидов и терпенов. Так, фактически нет ни одного случая, когда путь биосинтеза того или иного алкалоида был изучен в деталях. Для алкалоидов до сих нор также еще не осуществлен завершающий этан всякого исследования промен<уточпого обмена — вычленение и изучение индивидуальных ферментативных реакций. Поэтому общую картину приходится в данном случае рисовать очень широкими мазками. Возможно, что многие гипотезы, которыми мы пытаемся помочь делу, окажутся наивными в свете дальнейших исследований. Наконец, даже в тех случаях, когда мы располагаем значительным количеством экспериментальных данных, реальные биологические иредшествепиики остаются невыясненными. [c.311]

Очевидно, работа по компиляции этих данных будет очень трудоемкой. В то же время необходимая информация большей частью уже содержится в существующей литературе ее систематический анализ и выявление необходимых данных не представляют принципиальных трудностей и моглн бы выполняться стандартной автоматической системой хранения данных с соответствующей программой поиска информации, использующей перекрестные ссылки. Особая ценность такой системы как вспомогательного средства в биосинтетических исслелованиях заключается в том, что ее можно использовать, во-первых, для логического анализа структуры природных соединений с целью выявления звеньев первичных предшественников и, во-вторых, для установления таксономической корреляции индивидуальных соединений со Сходными метаболитами из других природных источников. Корреляции такого типа составляют основу гипотетических схем биосинтеза, которые затем проверяются экспериментально, обычно с помощью меченных изотопами предполагаемых предшественников. В настоящее время эти корреляции, как и структурный анализ, выполняются только путем кропотливого и длительного изучения множества источников информации, которые редко полностью Доступны каждому исследователю. [c.345]

Основополагающие работы Рэйстрика по метаболитам грибов, выполненные в течение последующих четырех десятилетий, привели к выделению большого числа моно-, ди- и трициклических фенолов, многие из которых, как было показано позднее, являются поликетидами однако в 1949 г. в своей лекции, посвященной обзору работ в этой области, Рэйстрик [38] не счел необходимым сослаться на работу Колли. Вскоре после этого (1953 г.) в ходе изучения биосинтеза некоторых продуцируемых грибами фенолов Берчем и Донованом [39] было получено экспериментальное подтверждение ацетатной гипотезы, объясняющей происхождение этого большого класса природных соединений. Позднее Робинсон упомянул работу Колли в одной из лекций той же серии и справедливо постулировал, что тетрациклиновые антибиотики также относятся к этой биосинтетической группе [40]. Берч и сотр. [41] [c.360]

Поликетиды представляют собой класс природных соединений, по своему разнообразию превосходящий даже класс изопреноидов. Подобно изопреноидам, поликетиды выделены в отдельную группу на основе сравнительного структурного анализа природных соединений [1]. Однако в отличие от изопреноидов изучение поликетидов было начато в то время, когда уже появились методы, позволяющие довольно быстро осуществить экспериментальную проверку той или иной биосинтетической гипотезы. История этого вопроса хорошо освещена Берчем [2], школа которого внесла особенно большой вклад в изучение поликетидов. Биосинтез поликетидов рассматривается в большинстве общих обзоров по биосинтезу природных соединений [3—7], а последние достижения в этой области регулярно обобщаются как для всего этого класса соединений [8] так и для отдельных групп поликетидов [9]. [c.407]

В последующие годы изучение биосинтеза с помощью меченых соединений, проводившееся большей частью (но не исключительно) на микроорганизмах, позволило собрать основную массу данных по биосинтезу поликетидов. Почти все приведенные в данном обзоре примеры изучены экспериментально в настоящее время применение соответствующих меченых соединений и современной техники эксперимента (см. разд. 29.1.5) дает возможность изучать процесс биосинтеза все более детально. Дополнительные сведения дает исследование сопутствующих и обычно структурно близких Метаболитов (кометаболнтов) и, в известной степени, кинетики их взаимопревращений. В то же время биохимический подход с применением соответствующих методов экспериментальной энзи-мологии только начал давать ощутимые результаты на очень ограниченном числе объектов (за исключением специфического случая жирных кислот). [c.413]

На примере патулина (13) (см. схему 10), пеницилловой кислоты (27) и трополонов (54)—(56) (см. схему 12) видно, как радикально перестраивается относительно простой поликетид в результате окислительного расщепления колец и связанных с этим скелетных перегруппировок. Во всех трех случаях наличие перегруппировок доказано экспериментально путем идентификации исходных соединений на стадиях, предшествующих перегруппировкам, и путем непосредственного выявления соответствующих превращений. На других примерах наличие аналогичных процессов, было доказано путем изучения картины распределения метки из меченого предшественника в конечном продукте реакции. Особенно хорошие результаты дает применение в качестве предшественника [ Сг] ацетата изучение спектра ЯМР продукта реакции позволяет локализовать в молекуле последнего интактные и расщепленные Сг-звенья (см. разд. 29.1.5.4) и таким образом получить информацию о промежуточных стадиях процесса биосинтеза. [c.441]

Источником наших знаний о биосинтезе являются экспериментальные исследования это относится как к уже известным, так и к невыясненным вопросам биосинтеза. Классический прием изучения химических реакций в биологических системах заключается в применении методов энзимологии, которые в данном обзоре не рассматриваются. Таким путем получено, однако, очень мало данных о биосинтезе поликетидов мы надеемся, что в предыдущем изложении эти сведения были отражены достаточно полно. Их значимость определяется тем обстоятельством, что они образуют соединительное звено между данными более распространенных методов изучения биосинтеза, с одной стороны, и основными фактами и представлениями современной биохимии — с другой. Детальные энзимологические характеристики каждой стадии биосинтеза, хотя они и получены для ограниченного круга объектов, позволяют сделать достаточно обоснованные выводы относительно значительно большего числа менее изученных систем на языке, одинаково приемлемом как для биохимиков , так и для специалистов по химии природных соединений. [c.465]

В микроорганизмах некоторые гидроксибензойные кислоты образуются по шикиматному пути из промежуточных соединений неароматического характера, однако в высших растениях подобный путь биосинтеза гидроксибензойных кислот не доказан (за исключением синтеза галловой кислоты). Гейссман и Хинрайнер [89] первыми высказали мысль о биосинтезе замещенных бензойных кислот в результате р-окисления коричных кислот и экспериментально подтвердили свое предположение, используя метод меченых атомов. Основываясь на результатах этой работы, Зенк [90] и другие авторы установили метаболнтические пути общей схемы биосинтеза гидроксибензойных кислот в результате деградации соответствующих коричных кислот (схема 49). Подобные предположения оказались полезны и при изучении путей биосинтеза соответствующих альдегидов, спиртов и фенилуксусных кислот [6]. Механизм биосинтеза галловой кислоты (73) в настоящее время еще не выяснен, хотя имеются экспериментальные доказательства существования, по крайней мере, трех путей ее биосинтеза (схема 50) [91—93]. Результаты этих исследований показывают ограничения и слабые стороны метода меченых атомов, обычно используемого для установления путей биосинтеза в высших растениях, так как, по мнению авторов, маловероятно, чтобы все эти [c.714]

Особенно полезным источником информации о пигментах растений служит двухтомник под редакцией Гудвина (Good vin 1976), где содержится подробное описание химии, распространения, биосинтеза и функций главных классов растительных пигментов, а также имеются чрезвычайно ценные главы об экспериментальных методах, используемых для их изучения. Второе издание книги под редакцией Цзигана ( zygan, 1980) также в общем посвящено пигментам растений. Другие книги и статьи, посвященные более специальным аспектам, например [c.31]

Имеется также ряд неисследованных возможностей и в проблеме биосинтеза хинонов. В настоящее время выяснено, что они синтезируются по двум (иногда трем) главным биосинтетическим путям, однако пока детали этих путей изучены на слищком малом числе примеров. Необходимо отметить, что в данном случае мы имеем интересную ситуацию, когда два соверщенно различных пути используются для биосинтеза очень сходных и даже одних и тех же соединений. Это позволяет разрабатывать вероятные пути и механизмы биосинтеза индивидуальных природных хинонов. Существует также щиро-кий простор для экспериментального выяснения биосинтетических путей, ведущих к тем или иным соединениям, и изучения принимающих в них участие ферментных систем, которые, за очень редкими исключениями, остаются соверщенно неисследованными. Пока нет никаких данных, касающихся регуляции биосинтеза хинонов. К проблемам, созревщим для биохимического изучения, можно отнести также локализацию хиноновых пигментов внутри клетки, возможную связь хинонов с белками или другими веществами и функции хинонов в тканях. [c.123]

Внутренние факторы — биохимический контроль. В биосинтезе циклических тетрапирролов — гема, хлорофиллов и кор-ринов — у всех живых организмов (животных, растений и микроорганизмов) главные участки биохимического контроля находятся около АЛК и ее ключевых ферментов — АЛК-синтетазы и АЛК-дегидразы. Механизм действия этого контроля в индивидуальных случаях пока изучен недостаточно. Множество экспериментальных данных свидетельствует в пользу того, что у разных организмов и в разных тканях могут функционировать несколько различных механизмов. Тот факт, что АЛК-синтетаза обычно является нерастворимым ферментом митохондрий, в то время как почти все другие ферменты биосинтеза порфиринов растворимы и находятся в цитоплазме, позволяет предположить, что в контролирующем механизме опреде- [c.216]

При изучении биосинтеза антибиотика азомицина (2-нитро-имидазола) было показано, что микроорганизм, продуцирующий антибиотик (виды Streptomy es, штамм L.E/3342), способен окислять различные аминоимидазолы в нитроимидазолы [5, 6]. 2-Ами-ноимидазол превращается в азомицин с выходом около 50%. Выход не может быть определен точнее из-за того, что этот амин стимулирует нормальный биосинтез данного антибиотика. Без экспериментальных подтверждений было предположено первичное образование аминоимидазолрибозида, претерпевающего далее окисление до нитросоединения с отщеплением рибо-зидного остатка. [c.188]

Вопрос о возможном взаимодействии между фенольными ингибиторами и фитогормонами на уровне их биосинтеза изучен слабо и нуждается в экспериментальном исследовании. Одним из подходов к такому решению может быть введение фенолов в систему, где наблюдается образование индолов, например в культуру гриба Taphrina. Культуры грибов являются в какой-то мере удобным объектом в том отношении, что в них происходит только синтез фитогормонов как бы в чистом виде , без использования его на ростовые процессы. Вместе с тем эта система имеет ряд недостатков — фенолы высших растений являются для грибов чужеродными агентами, они не синтезируются их тканями, и гриб может легко инактивировать их, разрушая бензольные кольца. Для предотвращения полного разрушения фенолы следует вводить в культуру грибов в больших количествах. [c.78]

Баттерсби и Харпер [139] нашли, что [сс-0 ]-тирозин при подкормке Papa-ver somniferum включается в папаверин. Расщепление папаверина показало, что весь меченый углерод распределился по двум положениям (рис. 22). Это экспериментально подтверждает правильность указанного пути синтеза, первоначально выведенного при изучении биосинтеза морфина (см. ниже). Недавно было показано, что растения семейства маковых могут превращать [l-Q ]-Hop-лауданозолин в папаверин [125]. [c.263]

Одним из краеугольных камней современной молекулярной биологии является гипотеза Уотсона и Крика выдвинутая ими в 1953 г. Эта гипотеза обобщила имевшиеся к гому времени данные о структуре и функциях ДНК и стимулировала развитие качественно новых подходов к изучению химии, физики и функциональной роли нуклеиновых кислот. В частности, вытекающий из гипотезы Уотсона и Крика принцип комплементарности был использован для объяснения механизмов передачи генетической информации как при воспроизведении генов, так и при биосинтезе белка. В дальнейшем эти механизмы нашли экспериментальное [c.249]

Большие заслуги в развитии отечественной биохимии принадлежат М. В. Ненцкому (1847—1901). В 1891 г. он создал первую в России биохимическую лабораторию при институте экспериментальной медицины в Петербурге. М. В. Ненцким совместно с рядом сотрудников (Л. Мархлевский, С. Салазкин, В. 1улевич и др.) был выполнен ряд биохимических исследований. К их числу относятся работы по изучению химического состава хлорофилла и гемина, выяснению механизма биосинтеза мочевины и ряда вопросов обмена белков. [c.10]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология