Изоферменты температуре

Митохондриальный фермент выделен в виде димера, гексамера и октамера. Изоферменты креатинкиназы различаются по электрофоретической подвижности, по кинетическим свойствам, по термостабильности, по аминокислотному составу, по количеству и реактивности 5Н-групп, аргининовых остатков и другим свойствам. Мышечный изофермент (ММ) более стабилен, чем мозговой (ВВ) и митохондриальный при изменении pH и температуры. Они устойчивы в диапазоне pH 6,0—9,5, но при этом к раствору мозгового и митохондриального изоферментов необходимо добавлять 5Н-восстанавливающие реагенты (2-меркаптоэтанол и др.). Оптимальные значения pH активности для изоферментов практически одинаковы и равны 9 — для прямой реакции (синтеза креатинфосфата) и 7 — для обратной реакции (расщепления креатинфосфата). [c.292]

Клетки могут постоянно содержать смешанный набор изоферментов, включающий варианты, специфически приспособленные для работы в определенных диапазонах температур. При этом возможны сезонные сдвиги в количественном соотношении этих вариантов. [c.280]

Возможно прямое изменение конформации фермента под действием температуры, так что образуются мгновенные изоферменты —различные кинетические варианты с одной и той же первичной структурой. [c.280]

Козьи антитела против КК-ММ титровали также по их способности к преципитации антигенов. Контрольный препарат сыворотки человека, содержащий 80% очищенного изофермента КК-ММ и 20% очищенного КК-МВ (общая ферментативная активность 1300 МЕ/л при 37 °С), инкубировали 5 мин при комнатной температуре с различными разведениями антисыворотки. Далее добавляли избыток иммобилизованных вторых антител и инкубировали еще 5 мин. После центрифугирования полноту удаления КК-ММ и КК-МВ из супернатанта проверяли с помощью электрофореза, предварительно сконцентрировав образец в 5 раз. Для эффективного ингибирования и преципитации, как правило, требовалось разведение антисыворотки в 50—200 раз. [c.328]

Исследователи в области сравнительной биохимии в свое время начали поиски улучшенного фермента с изучения этапа активации. Так как основной механизм ферментативного катализа состоит в понижении энергетических барьеров для химических реакций, эффективность фермента обратно пропорциональна свободной энергии активации (АС+) катализируемой им реакции. Таким образом, наилучшим катализатором для данной метаболической реакции будет тот фермент, который в наибольшей степени снижает величину А0+. Поскольку известно, что различные изоферменты данного фермента, имеющиеся у одной и той же особи, могут заметно различаться по этому критерию каталитической эффективности (табл. 15), можно было бы предположить, что у эктотермных организмов, приспосабливающихся к низким температурам, отбор будет способствовать выработке ферментов, более эффективно снижающих АС+. Иными [c.253]

Одним из важнейших результатов эволюции белков явилась выработка удовлетворительных параметров сродства ферментов к субстратам. В плане адаптации к температуре эволюция этого важного свойства ферментов характеризовалась двумя главными целями . Прежде всего, как видно из кривых зависимости Км от температуры (рис. 83 и 84), наблюдается тенденция избежать отрицательной температурной модуляции. Если охлаждение все же приводит к уменьшению фермент-субстрат-ного сродства, то это происходит только при температурах, близких к нижнему пределу температур местообитания данного вида или еще более низких. На протяжении долгой эволюционной истории отбор либо устранял либо оттеснял в одну сторону отрицательную температурную модуляцию. Эта же адаптивная стратегия отмечается при изучении некоторых ферментных систем радужной форели, изменяющихся при температурной акклимации (рис. 83 и 84). Пируваткиназа и ацетилхолинэстераза существуют у нее в двух вариантах — тепловом и холо-довом , — синтезируемых преимущественно во время акклимации к теплу и к холоду соответственно. Главное различие между тепловым и Холодовым изоферментами — это различие в зависимости Км от температуры (нечто подобное мы наблюдали и при изучении межвидовых различий в ферментах). Тепловые изоферменты проявляют высокое сродство к субстратам при температурах, близких к верхнему диапазону для данного вида (приблизительно 15—20 °С), и быстро утрачивают его при зимних температурах (примерно 10°С и ниже). Напротив, хо-лодовые изофермеиты лучше всего связывают субстрат при температурах менее 10°С, а при более высоких температурах обнаруживают к нему меньшее сродство, чем тепловые варианты [c.275]

Рис. 90. Электрофоретическая картина изоферментов ацетилхолинэстеразы. содержащихся в головном мозгу радужной форели, акклимированной к различным температурам (по данным Болдуина и Хочачки, 1970).

Известны и другие ферментные системы, которые, подобно системе ацетилхолинэстераз радужной форели, акклимированной к 12 °С, состоят одновременно из нескольких изоферментов с различной зависимостью Ки от температуры. Одна из таких систем — изоцитратдегидрогеназа радужной форели. Оказалось, что в популяции можно обнаружить ряд фенотипов, различающихся по этому ферменту, причем влияние температуры на катализируемую им реакцию в большой мере зависит от количественных соотношений между содержанием различных изоферментов в клетках (рис. 91). У особей, имеющих только изофермент Аг, не обнаруживается положительной температурной модуляции, тогда как у особей, обладающих помимо изофермента кг также изоферментами В2 и Сг, отмечается компенсаторное уменьшение сродства фермента к субстрату при температурах выше 10 °С. Можно думать, что особи, имеющие все три изофермента, получают некоторое преимущество, так как активность изоцитратдегидрогеназы не будет у них подвержена таким резким колебаниям в летний период, как у особей, обладающих только изоферментом Аг. У последних, возможно, существует какой-то иной путь регуляции активности этого фермента при изменчивых летних температурах. [c.281]

Рис. 91. Влияние температуры на сродство к субстрату (ВЬ-изоцитрату) различных изоферментов изоцитратдегидрогеназы радужной форели (по данным Муна и Хочачки, 1971).

На вопрос о распространенности явления смены изоферментов у различных эктотермных животных еще нельзя дать определенного ответа из-за отсутствия экспериментальных данных. С этой точки зрения изучено лишь небольшое число эктотермных форм, и сезонные различия обнаружены только у радужной форели. Однако ферментные системы, исследованные у других видов, — это в большинстве случаев такие ферменты, которые у форели не проявляют высокой чувствительности Кы к температуре или отрицательной температурной модуляции. Кроме того, при наличии сложных изоферментных комплексов во все времена года организм всегда может иметь в своих клетках ферменты, обладающие различной чувствительностью к температуре, функциональные свойства которых, вероятно, сравнимы со свойствами изоферментов ацетилхолинэстеразы у форели, акклимированной к 12 °С. [c.283]

Аллоферментами называют генные продукты одного гетерозиготного локуса, тогда как термин изоферменты обычно употребляют в том случае, когда в кодировании какого-либо фермента участвуют различные локусы. Основываясь на том, что говорилось выше о смене изоферментов при температурной акклимации, мы могли бы предсказать, что и аллоферменты, возможно, играют важную роль в адаптации к температуре, а также и к другим факторам внешней среды. [c.284]

Во всех рассмотренных до сих пор ферментных системах, включая системы изоферментов и аллоферментов, изменение функциональных характеристик было связано с изменениями в первичной структуре ферментов. Для осуществления таких изменений требуется очень много времени. Для генетического изменения, разумеется, нужна как минимум одна генерация, а чаще — весьма большое число генераций. Даже процесс индукции нового фермента во время температурной акклимации, по-видимому, отнимает не менее одной или двух недель. Таким образом, для того чтобы образование новых вариантов того или иного фермента могло играть какую-то роль в немедленной компенсации температурных эффектов, необходимо наличие механизмов, которые позволяли бы животному приобретать нужные варианты намного быстрее, чем это происходит при адаптации к более медленным и постепенным изменениям температуры. [c.285]

Один известный механизм быстрого, почти мгновенного образования новых функциональных вариантов фермента, по-ви-димому, связан с прямым влиянием температуры на конформацию белка — таким, что один и тот же (в смысле первичной структуры) белок выше и ниже определенной температуры действует аналогично тепловому и холодовому изоферментам форели. Мы будем называть эти функционально различные конформационные изомеры (конформеры) одного и того же белка мгновенными изоферментами , имея в виду то, что их образование происходит практически так же быстро, как и изменение температуры внешней среды (и тела). Примером может служить пируваткиназная система камчатского краба [РагаШко(1ез сат(5скаИса). [c.285]

Небольшие модификации фермента, такие, например, которые способствуют началу деградации, не всегда приводят к потере активности. О постепенном появлении новых изоферментов уже упоминалось в этой главе. Имеются данные о том, что скорость деградации ферментов увеличивается по мере достижения животным зрелости, а дальнейшее увеличение скорости ТОГО процесса, возможно, связано со старением. Однако это ни в коей мере не означает, что старые ткаыи всегда содержат дополнительные изоферменты с меньшей каталитической активностью. Гершон и др., исследуя ферменты у стареющих нематод [5289], установили, что, хотя удельная активность некоторых ферментов у более старых особей ниже, общее количество материала, дающего перекрестную иммунологическую реакцию, меняется мало и что старые ферменты состоят из смеси полностью активных и полностью неактивных молекул. При исследовании пероксид-дисмутазы из печени крысы оказалось, что тканях старых животных содержится фермент с более низкой удельной активностью в данном случае уменьшение удельной активности было связано с заменой активного фермента на несколько измененный фермент с другой чувствительностью к температуре [3887]. Гершон высказал предположение. [c.117]

Молекулярная масса белка 14-3-2 близка к 80 кД. Как и белок S-100, он содержит относительно много дикарбоновых кислот (изоэлектрическая точка около pH 5). Интересно, что эта изоформа термостабильна до температуры 50°С. Значительно различаются и периоды полужизни изоферментов енолазы для уу-димера он равен 320 мин, а для аа-димера — 15 мин. [c.86]

Для локализации изоферментов пероксидаз после их разделения методом ИЭФ была разработана [288] методика отпечатков на бумаге . Фильтровальную бумагу вначале пропитывают буфером и высушивают при комнатной температуре. На этой стадии следует использовать нелетучий буфер, обладающий достаточно большой буферной емкостью, чтобы он мог поддерживать постоянное, значение pH вдоль всего отпечатка, противодействуя буферной емкости амфолитов, присутствующих в тонком слое поддерживающей среды, в которой проводят ИЭФ. Следовательно, оптимальная концентрация буфера, используемого для пропитывания бумаги, зависит от ее толщины. Для насыщения бумаги ватман ЗММ применяли буфер, содержащий 0,1 М цитрат и 0,2 М фосфат, а для бумаги шлейхер-шуль 2043 Ь — тот же буфер, но в два раза более концентрированный. Пропитанная буфером бумага после высушивания может храниться в течение нескольких недель. Перед использованием ее пропитывают смесью первичного и вторичного субстратов, растворенных в метаноле до конечной концентрации 1—2%. Затем эту бумагу накладывают на тонкий слой поддерживающей среды, в которой проводилось ИЭФ. Полученный отпечаток снимают и высушивают при комнатной температуре или в сушильном шкафу. Из 20 исследованных вторичных субстратов наиболее чувствительными хромогенами оказались о-фенилендиамин п о-дианизидин. С помощью описанного метода можно обнаружить 0,001—0,01 мкг пероксидазы хрена. [c.289]

Важную роль в повыщении активности пероксидазы могут выполнять конформационные перестройки глобулы вновь синтезированных форм пероксидазы при низкой температуре, затрагивающие активный центр фермента. Причиной этих изменений могут служить SH-группы, которые каждый изофермент пероксидазы содержит по 6—8 и в нативном ферменте синтезированном при 20—22 °С они образуют 3—4 дисульфидные связи [Shin et al., 1971]. Причиной изменения структуры пероксидазы может быть нарушения фолдинга при низких положительных температурах [Упоров, Егоров, 1997], в результате этого на поверхности глобулы фермента появляются свободные SH-группы. Приобре- [c.188]

После прекращения воздействия возобновление активной жизнедеятельности (переключение клетки из стресса в основное гомеостатическое состояние) сопровождается восстановлением клеточного цикла, синтеза белка и "забыванием" других последствий пребывания в стрессе. При сохранении экстремальных условий адаптация немыслима без выхода клетки из состояния стресса и соответствующей моди] ации белок-липидных мембранных комплексов. Возобновление синтеза белка в новых условиях, по-видимому, приводит к появлению в клетке полипептидов с измененными физико-химическими характеристиками (pH и температурный оптимум, гидрофильность и др.) и изоферментов. Этот факт отмечен при закаливании растений к высоким и низким температурам. Щ)ичем изменения в электрофоретических спектрах растворимых белков отмечают позже, чем возрастет устойчивость растительного организма. Нам представляется, что во время стресса, когда синтез основных белков выключен, в репарации нарушенных белковых структур протоплазмы должен превалировать механизм их ренативации. Для этого в живой клетке существуют специальные ферментные системы (изомеразы белковых ди-суль ов, тиоредоксин) и белки-шапероны, стабилизирующие частично развернутые макромолекулы и препятствующие их необратимым внутри- и межмолекулярным взаимодействиям (ОегМлв, ЗатЬгоок, 1992). [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология