Свойства регуляторных ферментов

Регуляторные ферменты. Свойства регуляторных ферментов намного более сложны. Кривые насыщения субстратом для большинства этих ферментов отклоняются от гиперболической формы и часто становятся сигмоидными (рис. 16,9, А и Б). У таких кривых имеется область значительно большей крутизны, чем у кривых насыщения для простых ферментов. В этой области, примерно между и и регуляторные ферменты очень чувствительны-даже небольшого изменения концентрации субстрата достаточно, чтобы сильно изменить скорость реакции. [c.487]

Для регуляторных биомолекулярных систем характерны нелинейные соотношения между обобщенными силами и потоками. Яркий пример нелинейного поведения — кооперативные свойства аллостерических ферментов. Именно вследствие нелинейности, присущей химико-диффузионным системам, далеким от равновесия, в клетках и организмах возникают колебательные и волновые процессы и оказываются возможными процессы развития. [c.610]

Генетическая инженерия — важнейший прогрессивный способ изменения генетической программы организма в целях создания высокопродуктивных штаммов промьпштенных микроорганизмов. Успехи современной генетической инженерии сушественно влияют на промышленную биотехнологию. Яркий пример больших возможностей генетической инженерии — создание во ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов штамма Е. oli для получения треонина. В результате были изменены не только регуляторные свойства фермента аспартаткиназы, но и питательные потребности штамма. Введение в геном бактерии нового гена обеспечило бактерии возможность использования в качестве источника углерода сахарозу, основного дисахарида традиционного промышленного сырья — свекловичной мелассы. Перечисленные манипуляции наряду с амплификацией плазмид, содержащих оперон треонина, позволили значительно увеличить производительность штамма бактерии и получить за 40 ч ферментации 100 г L-треонина на 1 л культуральной жидкости. Учитывая исключительные способности штамма Е. соН к сверхсинтезу L-треонина, японская фирма Адзиномото приобрела в 1982 г. лицензию на использование российского штамма — продуцента треонина для организации собственного производства. [c.50]

Исследование регуляторных свойств мембранных ферментов на примере Са—АТФазы саркоплазматического ретикулума. [c.503]

Обнаружены мутантные клетки бактерий и млекопитающих, в которых регуляторные ферменты имели существенно иные регуляторные свойства, чем ферменты из клеток дикого типа, но обладали в точности такими же каталитическими свойствами. Отсюда следует, что структура аллостерического и каталитического центров детерминируется разными участками гена. [c.107]

Изучение регуляторных свойств фермента [c.356]

Однако по мере изучения природы белков и биологической роли каждого из них классификация сильно изменялась и стала основываться на свойствах, которые связаны с их большим функциональным разнообразием и распространенностью. Белки организма в целом представлены широким спектром веществ на долю белков, входящих в состав клеток, обычно приходится более половины сухой массы. Можно выделить некоторые отдельные группы ферменты, которые обеспечивают катализ биохимических реакций в клетке резервные белки структурные белки транспортные белки мышечные белки антитела токсины гормоны и регуляторные белки. Возможно также несколько более широкое понимание биологических функций белков для того, чтобы их классифицировать на три основные категории (табл. 23.1.2)—резервные белки, структурные, или механические белки и белки, проявляющие свои различные биологические свойства при комбинации или связывании с ионами или другими молекулами. [c.221]

До сих пор речь шла о моделях аллостерической регуляции активности ферментов, в которых ферментативный олигомер считается недиссоциирующим. Однако регуляторные ферменты способны в определенных условиях диссоциировать на отдельные субъединицы, причем степень диссоциации, как правило, зависит от присутствия субстратов и аллостерических эффекторов. Это свойство регуляторных ферментов позволяет предложить модель, в которой аллостерические взаимодействия опосредуются смещением равновесия между олигомерными формами фермента под действием субстрата или эффекторов. Подобные представления были впервые развиты в 1967 г. в работах Б. И. Курганова [94, 77, 95], американского ученого Frieden [96, 97] и австралийских ученых [98]. Принципиальное отличие работ Б. И. Курганова от этих работ состоит в том, что в них изложены принципы анализа диссоциирующих ферментативных систем, позволяющие выделить кинетические эффекты, связанные с изменением степени диссоциации ферментативного олигомера под действием субстрата и алло-стерческих эффекторов. Кинетическое поведение регуляторного фермента, для которого аллостерические взаимодействия опосредуются смещением равновесия между олигомерными формами фермента, должно зависеть от концентрации фермента. [c.109]

Известно больщое число ферментов со < сложной негиперболичес-кой кинетикой. Одна из причин отклонения от кинетики Михаэлиса— Ментен может быть связана с аллостерическими свойствами фермента. Для регуляторных ферментов кривая зависимости скорости реакции от концентрации субстрата часто имеет сигмоидальную форму. При наличии 5-образности резкое увеличение активности происходит в узкой области концентрации субстрата, что может иметь важное значение для функционирования фермента в клетке. В аллостерической регуляции ферментативной активности принимают участие не только [c.214]

Эти три олигомерных белка-три фермента-имеют с гемоглобином одно общее свойство. Все они участвуют в биологической регуляции того или иного типа, и в этом состоит неотъемлемая часть их функции. Г ексокиназа, лактатдегидрогеназа и глутаминсинтетаза из Е. o/i-представители особого класса ферментов, носящих название регуляторных ферментов. Как мы увидим в следующей главе, они не только катализируют специфические реакции, но и помогают регулировать скорость того метаболического пути, в котором принимают участие как катализаторы. Гемоглобин тоже играет [c.204]

У разных организмов и в разных тканях гексокиназа представлена различными изоформами (разд. 9.23). Хотя все эти изоформы катализируют одну и ту же реакцию (рис. 15-3), они различаются между собой по своим кинетическим свойствам. Гексокиназа мышечных клеток характеризуется, например, низкой величиной Км для глюкозы (около ОД мМ), поэтому она фосфорилирует глюкозу крови (4-5 мМ). с максимальной скоростью. Мышечная гексокиназа резко ингибируется продуктом катализируемой ею реакции-глюкозо-6-фосфатом. Это обстоятельство наряду с некоторыми другими данными позволило сделать вывод, что гексокиназа вьшолняет в мышцах функцию регуляторного фермента. Глюкозо-6-фосфат является при этом одновременно и продуктом реакции, и аллостерическим ингибитором. Когда концентрация глюкозо-6-фосфата в клетке поднимается выше нормального уровня, он временно и обратимо ингибирует гексокиназу, так что скорость его образования приводится в соответствие со скоростью утилизации. [c.447]

На глобуле регуляторного фермента имеется несколько специфических сайтов взаимодействия с низкомолекулярными веществами. Такими сайтами являются активный центр, аллостерические центры, центры посадки на мембрану. У некоторых ферментов количество таких специфических сайтов к различным веществам достигает десяти. Таким ферментом является, например, глутаминсинтетаза, у которого имеется активный центр и по крайней мере восемь центров для связывания различных веществ [10]. В основном количество сайтов определенного типа равно количеству субъединиц в ферменте, а на каждой субъединице имеются все сайты специфичности. В результате мутации может измениться один из таких сайтов, и тогда фермент, состояпц й из субъединиц только такого типа, изменит свои регуляторные свойства. Такими изменениями могут быть полная или частичная утрата чувствительности к эффектору, появление более сильного сродства к тому же самому или возникновение специфичности к новому эффектору. Если в клетке присутствуют нормальный и мутантный аллели, то в ней будут находиться изоферменты как нормальные, так и с мутантными субъединицами., У гибридных изоферментов изменение активности в зависимости от концентрации эффектора будет промежуточным по сравнению с белком, составленным из одних только нормальных субъединиц, и максимально измененным для белка, составленного из субъединиц только мутантного типа. При этом закон изменения активности под действием эффектора у фермента, состоящего из мутантных субъединиц, будет определяться типом взаимодействия между специфическими центрами. [c.101]

Фермент является тетрамером и в тканях млекопитающих представлен тремя изоформами, среди которых наиболее распространены L-пируваткиназа, или печеночный изозим, и М пируваткиназа, иначе мышечный изозим. Общепризнанным является представление о L-пи-руваткиназе печени как об одном из ключевых ферментов гликолиза. Проблема регуляторной роли jWi-пируваткиназы в контролировании гликолиза в скелетной мышце остается нерешенной. Отчасти это связано с тем, что к пируваткиназе мышечной ткани применимы не все критерии, согласно которым, по современным представлениям, фермент может выдвигаться на роль ключевого. В частности, является спорным вопрос об аллостерической природе фермента, а также о проявлении им кооперативных свойств при взаимодействии с субстратами. Возможная причина противоречий связана, по-видимому, с выраженной конформационной подвижностью [-изозима пируваткиназы, вследствие чего фермент утрачивает кооперативные свойства при изменении pH или ионного состава среды. [c.333]

Регуляторные ферменты, имеющие четвертичную структуру, содержат несколько активных и аллостерических центров. Связывание специфического субстрата на одном из активных центров или связывание эффектора на одном из аллостерических центров вызывает существенные кон-формацнонные изменения и связанные с ними изменения свойств остальных активных и аллостерических центров. Для регуляторных ферментов характерна олигомерная структура, т. е. наличие нескольких субъединиц [29]. В каждый активный центр таких ферментов входят функциональные группы от нескольких субъединиц, поэтому изменение агрегатного состояния фермента влияет на активность ферментов при диссоциации олигомерного фермента на мономеры происходит его инактивация. [c.436]

Появление вторичных изоферментов (группы 4—6 в табл. 12.4) может быть обусловлено рядом причин. Они образуются в результате модификации одиночной полипептидной цепи, причем эта модификация может иметь, а может и не иметь биологическое значение. Например, свойства нескольких ферментов, участвующих в обмене гликогена, зависят от того, в каком состоянии они находятся, фосфорилированном или де-фосфорилированном [818]. В результате гликоген-фосфорилаза,, киназа фосфорилазы и гликоген-синтаза существуют по крайней мере в двух формах — фосфорилированной и дефосфорили-рованной — и различаются по каталитической активности и свойствам эти группы ферментов должны быть включены в группу 4а. Ферменты, которые могут находиться в разных конформациях, например в результате аллостерических превращений, должны быть отнесены к группе 6, хотя специфика этих взаимопревращений и легкость, с какой они происходят, крайне затрудняет разделение таких форм. Конформационные изменения, по-видимому, совершенно необходимы для функционирования большинства ферментов они участвуют в осуществлении каталитического и регуляторного действия, но предположение о том, что ферменты могут находиться в более чем одной стабильной конформации, не связанной с катализом, не получило особого признания. Изоферменты этого типа, так называемые конформеры , пытались обнаружить с помощью метода обратимой денатурации [1273], и обычно эти попытки оказывались безуспешными. Тем не менее можно привести пример фермента такого рода — это кислая фосфатаза эритроцитов [1790]. [c.113]

Следует отметить, что индукция мутагенами ревертантов используется для получения комутаций, которые возникают одновременно с реверсией мутации, блокирующей синтез целевого продукта, и имеЮт положительный эффект на его образование. Комутации могут изменять регуляторные свойства ключевых ферментов или затрагивать регуляторные участки соответствующих генов. Для получения комутаций чаще всего используют нитрозогуанидин. [c.79]

Гл. 7 содержит основные сведения по кинетике действия ферментов, занимающих ключевые позиции в клеточном метаболизме, — аллостерических ферментов. Необычные кинетические свойства аллостерических ферментов, важные для выполнения ими регуляторных функций (положительная или отрицательная кинетическая кооперативность по субстрату, т. е. случаи, когда коэффициент Хилла больше или меньше единицы), связаны с их субъединичной структурой и как следствие с наличием в молекуле фермента нескольких активных центров. Если каталитическая эффективность активных центров изменяется по мере насыщения их субстратом в молекуле фермента (это означает, что существуют взаимодействия между активными центрами), то зависимость скорости ферментативной реакции (1 ) от концентрации субстрата (8) обнаруживает отклонения от закона Михаэлиса— Ментен. Следует подчеркнуть, что положительная и отрицательная кинетическая кооперативность по субстрату не являются единственными типами кинетического проявления взаимодействия активных центров в аллостерических ферментах Аллостерические взаимодействия могут приводить также к появлению максимумов и промежуточных плато на кривых зависимости I от [8]о. Для исследования подобных сложных зависимостей потребовалось изменить привычную стратегию постановки кинетического эксперимента, пригодную для изучения гиперболических зависимостей V от [З] во-первых, зкспериментаторам пришлось [существенно увеличивать интервал концентраций субстрата, в котором проводились измерения начальных скоростей ферментативной реакции, и, во-вторых, более густо располагать точки по оси концентраций субстрата. Кроме того, потребовалось повысить точность кинетических экспериментов. Применение подобной измененной стратегии к изучению ферментов, не являющихся объектом аллосте-рической регуляции в клетке, показало, что утверждение, гласящее, что большинство ферментов следует кинетике Михаэлиса— [c.6]

При изучении механизмов регуляции наибольшую информацию дают два типа экспериментов анализ свойств изолированных ферментов и исследование бактериальных мутантов, у которых отсутствуют определенные ферменты. Именно исследование таких мутантов оказалось решающим при выяснении вопроса о том, функционируют ли in vivo регуляторные механизмы, постулированные на основании исследовании in vitro. [c.31]

В настоящее время трудно ответить на вопрос о том, почему фракционирование на ионообменнике сопряжено с разрущением четвертичной структуры НАД-киназы из сердца голубя. Можно высказать лишь предположение, что по аналогии с ферментом яз проростков гороха в процессе ионообменной хроматограф 1и от НАД-киназы отделяется фактор в отсутствие которого последняя утрачивает свойства регуляторной диссоциирующей ферментной системы. Принципиальная возможность регуляции степени ассоциации фермента при помощи специфического фактора показана для 3-фосфоглицераткиназы из ряда объектов [31]. Авторы ра-<боты установили, что молекулярный вес частично очищенного фермента может колебаться от 43 000 до 160000 в зависимости от условий гель-фильтрации через колонки с сефадексом G-100 или G-150, а после фракционирования на ионообменнике ДЭАЭ-сефадексе А-50 фермент утрачивает способность к ассоциации — диссоциации, и независимо от условий гель-фильтрации молекулярный вес его остается неизменным и равным 43000. При этом было замечено, что в процессе ионообменной хроматографии с колонки смывается фракция, содержащая низкомолекулярныи, тер-мостабильный фактор, при добавлении которого к очищенному ферменту с молекулярным весом 43000 последний вновь приобретает утраченную способность образовывать более высокомолеку- [c.149]

Большинство протеинкиназ клетки — регуляторные ферменты. Рассмотренная выше классификация в большей степени касается свойств активного центра или каталитической субъединицы, в составе которой он функционирует. Весьма удобна классификация протеинки- наз по их регуляторным свойствам. Эта классификация указывает на возможную физиологическую роль протеинкиназ (например, 1 стимуляция циклическим АМФ свидетельствует об участии фермента в реализации гормональной регуляции), а также отражает каталитические свойства фермента, поскольку определенные [c.193]

Протеинкиназы (ПК) обладают цАМФ-связывающими и фосфорили-руюпщми свойствами. Эти ферменты (ПК) состоят из четырех субъединиц двух регуляторных и двух каталитических. Связьшание пДМФ с ПК обеспечивается 8Н группами бе]жа. [c.49]

Из1вестно, что в одном конформационном состоянии фермент лучше связывается с субстратом, чем в другом. Этот простой факт, а также тенденция мономеров белков ассоциировать приводит к ряду интересных эффектов, природа которых долгое время оставалась загадкой для ученых. Сейчас мы знаем, что кооперативные изменения конформации в олигомерных белках лежат в основе многих важных аспектов регуляции активности ферментов и метаболизма. Эти изменения вносят элемент кооперативности в связывание малых молекул (например, кислорода гемоглобином), а также субстратов и регуляторных молекул с ферментами. Вполне возможно, что многие фундаментальные свойства живых организмов непосредственно связаны с кооперативными изменениями в фибриллах, мембранах и других структурах клетки. По этим причинам было бы весьма полезно рассмотреть этот вопрос (в частности, его количественную сторону) более подробно. [c.297]

Реакция протекает с выделением энергии (ЛС = —7,5 ккал/моль). В тканях млекопитающих известны три изозима пируваткиназы, каждый состоит из четырех идентичных субъединиц. Изозимы имеют молекулярную массу от 200 000 до 250 000 Да молекулярная масса субъединицы — от 50000 до 61 000 Да. Фермент характеризуется высокой специфичностью по отнощению к фосфоенолпирувату, менее специфичен к нуклеотидному субстрату. Пируваткиназа относится к группе аллостерических ферментов. Изозимы пируваткиназы отличаются своими регуляторными свойствами. Ферментативная реакция, катализируемая высокоочищенной пируваткиназой из скелетных [c.269]

Цель задачи заключается в изучении регуляторных свойств фруктозо-1,6-дифосфатазы печени крысы как фермента-участника субстратного цикла. Фруктозо-1,6-дифосфатаза (D-фруктозо-1,6-дифосфат-1-фосфогидролаза, КФ 3.1.3.11) катализирует реакцию гидролиза фруктозо-1,6-дифосфата с образованием фруктозо-6-фосфата [c.354]

Участие малонил-КоА-основного субстрата биосинтеза жирных кислот в образовании мевалоновой кислоты и различных полиизопреноидов показано для ряда биологических объектов печени голубя и крысы, молочной железы кролика, бесклеточных дрожжевых экстрактов. Этот путь биосинтеза мевалоновой кислоты отмечен преимущественно в цитозоле клеток печени. Существенную роль в образовании мевалоната в данном случае играет ГМГ-КоА-редуктаза, обнаруженная в растворимой фракции печени крысы и неидентичная микросомному ферменту по ряду кинетических и регуляторных свойств. Регуляция второго пути биосинтеза мевалоновой кислоты при ряде воздействий (голодание, кормление холестерином, введение поверхностно-активного вещества тритона VR-1339) отличается от ре- [c.399]

Несмотря на относительную стабильность, мембранные компоненты химически не инертны. Они сами подвержены метаболическим превращениям под действием окислительных ферментов, локализованных внутри мембран или на их поверхности. Мембраны содержат также хиноны и другие низкомолекулярные катализаторы. Окислительные реакции играют важную роль в модификации гидрофобных компонентов мембран. Например, стерины, простагландины и другие вещества, обладающие регуляторными свойствами, первоначально синтезируются в форме гидрофобных цепей, связанных с водорастворимыми переносчиками (гл. 12). В мембранах могут накапливаться гидрофобные продукты биосинтеза (так, предшественниками простаглан-динов служат полиненасыщенные жирные кислоты фосфолипидов). Однако при взаимодействии с кислородом в молекулах этих соединений образуются гидроксильные группы, что приводит к постепенному увеличению их способности растворяться в воде. По мере того как гидрофильность соединения возрастает благодаря последовательному гидроксилированию, гидрофобные компоненты мембран неизбежно переходят в водный раствор и полностью включаются в процесс метаболизма. Другим процессом, в котором липиды мембран активно разрушаются, является гидролиз под действием фосфолипаз. [c.356]

Природа негистоновых белков пока не достаточно выяснена. Негистоновые белки в настоящее время интенсивно изучаются. В их состав входят сложные белки, ферменты, а также регуляторные белки. По своим свойствам последние отличаются от гистонов и представлены кислыми белками. [c.87]

Одним из уникальных свойств живых организмов является удивительная их способность к сохранению сбалансированности катаболических (биодегра-дативных) и анаболических (биосинтетических) процессов. При этом в клетках одновременно совершаются процессы синтеза, распада и взаимопревращения сотен и тысяч разнообразных веществ, которые в свою очередь регулируются множеством механизмов, обеспечивающих постоянство внутренней среды организма. Некоторые из этих регуляторных механизмов, среди которых важная роль принадлежит механизмам регуляции синтеза и каталитической активности ферментов, будут рассмотрены далее. [c.152]

Наиболее общее положение биологической механохимии состоит в ее обязательной связи с ферментативной активностью рабочих веществ — сократительных и регуляторных белков. Как мы видели (гл. 6), ферментативная активность определяется копформа-циоиными свойствами белка, электрон-ио-конформационными взаимодействиями. Отсюда следует, что принудительное конформационное изменение, вызванное механическим воздействием на белок, должно менять его ферментативную активность. Это доказано прямыми опытами. При деформации миозина в гидродинамическом поле динамооптиметра (с. 83) меняется его АТФ-азиая активность. Ультразвук сильно влияет на активность ферментов. [c.416]

Однако полное подавление пероксидных процессов вряд ли является целесообразным. Важное биологическое действие супероксида связывают с его регуляторным действием на КО-синтазу — фермент, приводящий к образованию радикала N0, обладающего свойством вторичного посредника (активатора растворимой гуанилатциклазы). Известно, что супероксидный радикал участвует в формировании клеточного иммунитета, способствует высвобождению жирных кислот из мембранных липидов, индуцирует апоптоз — запрограммированную гибель клеток, оказавшихся вредными или просто ненужными для организма. [c.209]

Регуляторная. Некоторые липиды являются предшественниками витаминов, гормонов, в том числе гормонов местного действия — эйкозаноидов простагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов. Регулярная функция липидов проявляется также в том, что от состава, свойств, состояния мембранных липидов во многом зависит активность мембрано-связанных ферментов. [c.285]

Изоэимы (изоферменты) — множественные формы фермента, отличающиеся друг от друга по сродству к субстрату, по максимальной активности или по регуляторным свойствам. [c.117]