Наука и техника Наука и техника - Регуляция обмена веществ
  13.12.2018 г.  
Главная arrow Живое arrow Белковые структуры arrow Регуляция обмена веществ
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Контакты
Поиск
Карта сайта
Философия
Сознание
Материализм
Лингво
Эволюция
Кибернетика
Био
Эмоции
Живое
Психика
Регуляция обмена веществ
Рейтинг: / 0
ХудшаяЛучшая 
29.07.2010 г.
Трансляция нуклеотидного кода в структуру белков, выполняющих сложные биологические функции, главным образом ферментативные, обеспечивает выражение или воплощение в обмене веществ наследственной информации. Однако процесс обмена веществ упорядочен как в сложном организме, так и в отдельной клетке; реакции этого сложного процесса протекают в определенной последовательности и в определенное время, адекватно реагируют на изменения внешней среды.
Управление обменом веществ, сложная регуляция его является пока наиболее невыясненной стороной этого процесса. 
Тем не менее многие механизмы регуляции Постепенно проясняются. Определённые участки молекул ДНК каким-то образом функционируют не все сразу, а друг за другом, и именно в таком порядке, который необходим для выполнения той или иной функции. Такая регуляция происходит на уровне молекул ДНК и может быть названа генетической регуляцией.
Есть и другие механизмы. Те или иные вещества подавляют функцию уже готовых ферментов и таким образом останавливают данную реакцию или, наоборот, усиливают действие того или иного фермента, стимулируя реакцию. Наконец, в сложном организме регуляция осуществляется в значительной мере механизмами, выходящими за пределы клетки или даже органа, при помощи нервной системы, передающей из центра импульсы к определенным органам, тканям и клеткам, при помощи гормонов, разносимых кровью по всему организму.
Эти известные нам способы регуляции обмена веществ, вероятно, не исчерпывают всех возможных механизмов, которые гораздо сложнее и в значительной мере не изучены.
Когда мы рассматриваем молекулярно-биологические структуры, особый интерес для нас представляет регуляция обмена веществ на молекулярном уровне. Эта регуляция происходит внутри одной клетки, и поэтому она в особенности выражена и поддается изучению на одноклеточных организмах, микроорганизмах и в особенности на бактериях.
Бактерии, способные синтезировать разные аминокислоты, находясь в среде, лишенной данной аминокислоты, например аргинина или гистидина, синтезируют эту аминокислоту из более простых веществ. Однако если к среде добавить данную аминокислоту, бактериальная клетка почти немедленно прекращает ее синтез и использует готовый продукт. Бактериальный организм, таким образом, очень быстро вырабатывает наиболее выгодный экономически режим. Оказывается, что добавленная аминокислота подавляет ферменты синтеза подобных ей молекул, причем это происходит в наиболее выгодной эконо-ячески форме. Подавляется первый фермент Цепи, например аминокислота аргинин подавляет у бактерий Mircococcus glutamicus реакцию превращения
цетилглутамата в М-ацетил у глутамилфосфат, лежат в начале цепи реакций биосинтеза аргинина. Хотя этот механизм так называемого «аллостерического подавления» и действует очень быстро, он несколько расточителен, поскольку он подавляет активность уже готового фермента, на построение которого ушли строительные материалы и энергия.
Более экономична регуляция обмена, происходящая на генетическом уровне. Добавление данного вещества подавляет синтез определенного фермента. Так, например, если к бактериям кишечной палочки добавить молочный сахар - лактозу или построенный аналогично ей р-галактозид, то бактерия начинает синтезировать фермент р-галактозидазу, расщепляющую это соединение. Стоит удалить галактозид, как синтез фермента прекращается.
Этот механизм, изученный на примере ферментов, получил название индуцированного синтеза ферментов. Среди генетически различных штаммов бактерий можно выделить бактерии, способные к такому индуцированному синтезу, неспособные к нему и синтезирующие фермент независимо от присутствия или отсутствия индуктора.
Генетический анализ показывает, что для синтеза этого фермента необходим структурный ген - цистрон, обусловливающий синтез (3-галактозидазы. Однако возможность индуцированного синтеза определяется другим участком хромосомы, передающим потомству только способность к индукции. Сложный анализ этого явления при помощи скрещивания разных штаммов привел французских ученых Жакоба и Моно к схеме. Согласно этой схеме, активность цистрона или нескольких цистронов, осуществляющих синтез ферментов одной цепи реакции, может быть включена при помощи особого участка генетического материала - «оператора» Пока оператор блокирован, вся эта система, состоящая из оператора и группы цистронов, которую авторы предложили называть «опероном», неактивна. Однако как только оператор активируется, система вступает в строй. Исследование показало, что обычно эта индукция является отрицательной, т. е. когда не происходит синтеза фермента, оператор каким-то образом блокирован. Когда блокада снимается, синтез фермента имеет место. Согласно схеме Жакоба и Моно, репрессор вырабатывается особым геном-регулятором. Соединяясь с соответствующим оператором, он блокирует данный оперон. Индуктор взаимодействует с репресеором инактивирует его и, прекращая его действие на оператор, индуцирует образование фермента благодаря тому, что оперон становится активным.
Схема Жакоба и Моно хорошо объясняет многие процессы индукции и репрессии ферментов у бактерий.
По-видимому, она в значительной мере может быть применена и к более сложным системам, для чего был предложен ряд схем, однако она еще не является полностью доказанной и вряд ли может быть универсальной. Быстрая регуляция обмена веществ у бактерий, существующих в меняющихся условиях среды, в значительной мере вытесняется более сложной организацией регуляции обмена на уровне организма у высших животных и растений.
 

Добавить комментарий

« Пред.   След. »
Техника
Техтворчество
Машины
Курьезы
История техники
Непознанное
НЛО
   
designed by sportmam