Белок, определение скорости синтеза

За время клеточного цикла должны быть реплицированы не только ДНК и связанные с ней белки. Клетка должна между двумя последовательными делениями удвоить все свои компоненты, а значит, и свою массу. Не удивительно поэтому, что в отличие от ДНК подавляющее большинство клеточных белков и молекул РНК синтезируется в клетке на протяжении всей интерфазы. На рис. 11-30 показана типичная кривая, характеризующая в равной мере прирост массы, суммарного клеточного белка или суммарной РНК за время клеточного цикла. Поскольку биосинтетический потенциал клетки увеличивается по мере ее роста, скорость синтеза различных компонентов возрастает в период от Gl до Gj. Методом двумерного гель-электрофореза белков, синтезируемых в синхронных культурах клеток млекопитающих, было показано, что из более чем тысячи выявленных белков лишь очень немногие синтезируются в определенное время цикла (рис. 11-31). [c.169]

Количество определенного фермента в клетке может регулироваться на нескольких уровнях на этапе транскрипции, трансляции, а также в процессе сборки и разрушения ферментного белка (см. рис. 28). В иерархии регуляторных воздействий наиболее сложный механизм, контролирующий количество ферментов в клетке, связан с процессом транскрипции. Специфические химические сигналы могут инициировать или блокировать транскрипцию определенного участка ДНК в иРНК. В случае индукции образованная иРНК участвует в определенной последовательности реакций, называемой трансляцией и заканчивающейся синтезом полипеп-тидных цепей. Регуляция белкового синтеза на уровне трансляции может осуществляться на любом из ее этапов, например на этапе инициации, элонгации и др. Не исключена также возможность изменения времени жизни иРНК под воздействием разных эффекторов, в том числе конечных продуктов метаболических путей. Хотя механизмы регуляции синтеза белка на уровне трансляции еще точно не установлены, ясно, что на этом этапе имеются широкие возможности для регуляции скорости синтеза различных белков. [c.117]

Интерпретация данных, полученных изотопным методом, затрудняется тем, что мы не можем установить, была ли использована введенная в организм меченная изотопом аминокислота только однократно, для синтеза 1 молекулы белка, или же она многократно принимала участие в синтезе молекул белка, освобождаясь при распаде одних белков и входя в состав других. Опыты с N 5-глицином, при обработке которых принималось во внимание это усложняющее обстоятельство, показали, что в течение суток у человека образуется примерно 0,2 г, а у крысы около 1 г белков плазмы на 1 кг веса тела [45]. В ряде исследований для определения скорости образования альбуминов и глобулинов животным скармливался С -лизин, причем было найдено, что глобулины плазмы образуются быстрее, чем альбумины, и быстрее, чем альбумины, исчезают из крови [46]. В течение 24 час. обновляется около 10% белков плазмы [46]. Скорость обновления белков мышц значительно меньше скорости обновления белков плазмы и печени [47]. Медленнее всех остальных белков регенерирует гемоглобин, так как в течение суток обновляется только 2,5% этого белка [43, 47]. Период полураспада гемоглобина приблизительно равен 25—30 дням. [c.389]

Для определения скорости синтеза белков определяют включение в НИХ аминокислот. Ход эксперимента осуществляется согласно [c.91]

Кажущаяся стабильность химического состава целостного организма является результатом существования определенного равновесия между скоростями синтеза и распада его составляющих. Внедрение в биохимическую и клиническую практику метода меченых атомов позволило доказать, что белки нужны не только растущему, но и сформировавшемуся организму, когда его рост прекратился, т.е. имеются доказательства существования в организме механизма постоянного обновления химических составных частей тела. При нормальных физиологических условиях, как и при патологических состояниях, скорости синтеза и распада специфических веществ определяются, помимо нервно-гормонального влияния, химической природой веществ и внутриклеточной их локализацией. В растущем организме скорость синтеза многих компонентов органов и тканей преобладает над скоростью их распада. Тяжелые изнуряющие болезни, а также голодание, напротив, характеризуются преобладанием скорости катаболизма над скоростью синтеза. Почти все белки тела, включая структурные белки, гемоглобин, белки плазмы и других биологических жидкостей организма, также подвергаются постепенному распаду и синтезу. Например, более половины белков печени, сыворотки крови и слизистой оболочки кишечника подвергается распаду и ресинтезу в течение 10 дней. Медленнее обновляются белки мышц, кожи и мозга. [c.410]

Третий тип механизмов, регулирующих метаболизм, связан с изменением концентрации данного фермента в клетке. Концентрация всякого фермента в любой данный момент определяется соотношением скоростей его синтеза и распада. Скорость синтеза некоторых ферментов при определенных условиях резко возрастает соответственно увеличивается и концентрация данного фермента в клетке. Если, например, животное получает рацион, богатый углеводами, но бедный белком, то в печени у него оказывается крайне низким содержание ферментов, катализирующих в обычных условиях распад аминокислот до ацетил-СоА. Поскольку при таком рационе эти ферменты практически не нужны, они и не вырабатываются в больщих количествах. Стоит, однако, перевести животное на рацион, богатый белком, и уже через сутки в его печени заметно повысится содержание ферментов, которые потребуются теперь для расщепления перевариваемых аминокислот. Клетки печени, следовательно, обладают способностью включать или выключать биосинтез спе- [c.390]

Первый тип регуляции свойствен многим метаболическим путям. Как правило, одновременно регулируется синтез многих ферментов, относящихся к одному и тому же пути. Цель этой регуляции - обеспечить нужное соотношение между скоростью синтеза определенных ферментов и скоростью синтеза суммарного клеточного белка. Эта скорость определяется частотой транскрипции структурных генов. [c.472]

Но они обладают поразительной способностью синтезировать новые ферменты, что позволяет им не просто приспосабливаться к новым условиям, но и извлекать из этого максимальную пользу. Поскольку они являются одноклеточными организмами, они не нуждаются в гормонах и их обмен веществ связан с делением клеток. Когда бактерии не делятся, у них осуществляется как синтез, так и распад белка, однако во время экспоненциального роста имеет место только синтез, но не распад белка. У взрослых многоклеточных организмов ситуация совсем иная. Во многих органах митоз происходит редко, и синтезированный сверх необходимого белок должен быть удален из организма, так что обмен белка в этом случае является обычным и необходимым явлением. Когда бактерии в новых внешних условиях начинают синтезировать новые ферменты, то количество ненужных старых ферментов быстро уменьшается в результате деления клеток. Можно показать, что количество определенных ферментов в различных органах млекопитающего будет меняться в зависимости от состава пищи, но куда более сложно выяснить, происходит ли это в результате увеличения скорости синтеза, или уменьшения скорости распада ферментов, или за счет действия этих обоих ферментов. В случае же бактерий увеличение скорости синтеза фермента в результате индукции или дерепрессии может быть просто и наглядно объяснено с помощью модели оперона. [c.75]

В тесной связи с вопросом о биологической ценности белка находится представление о так называемых жизненно необходимых, или незаменимых, аминокислотах. Значение определенных аминокислот для нормального роста было выяснено в опытах на людях и некоторых животных. В этих опытах потребность в белках удовлетворялась смесью чистых аминокислот, из которой исключались те или иные аминокислоты, и, в зависимости от того, тормозился при этом рост или совершался нормально, делали вывод о значении исследуемых аминокислот для роста. Так, было установлено, что жизненно необходимыми (незаменимыми) аминокислотами для роста крыс являются следующие 10 аминокислот валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин, гистидин, аргинин (рис. 40 и 41). Незаменимость указанных аминокислот для роста, видимо, связана с тем, что организм неспособен их синтезировать. Они должны быть введены извне вместе с пищей. Скорость синтеза аргинина, который может быть синтезирован в организме, невелика. Поэтому при отсутствии аргинина в пище рост не прекращается, но идет медленнее, чем при наличии аргинина. Отсутствие в пище остальных аминокислот (например, гликокола, аспарагиновой кислоты) не влияет на рост, так как организм способен их синтезировать. [c.308]

В цитоплазме клеток разных органов есть белковые рецепторы, способные избирательно присоединять глюкокортикоиды. После связывания с рецептором гормон перемещается внутрь клетки, где в составе транспортных комплексов с белками переносится в ядро и взаимодействует с хроматином, изменяя скорость транскрипции определенных генов, влияя тем самым на скорость синтеза соответствующих белков. Таким образом, глюкокортикоиды влияют на генетический аппарат клеток. Глюкокортикоиды преимущественно воздействуют на обмен углеводов усиливают синтез гликогенсинтетазы, вследствие чего ускоряется синтез гликогена. Они также мобилизуют триацилглицерины из жировой ткани и подавляют синтез антител, уменьшая чувствительность организма к чужеродным веществам и предотвращая развитие аллергических реакций и воспалительных процессов. В результате действия глюкокортикоидов в крови повышается содержание глюкозы, аминокислот, жирных кислот, глицерина, кетоновых тел. [c.303]

Условия культивирования. К факторам, влияющим на жизнедеятельность микроорганизмов, относятся температура среды и ее активная кислотность. В зависимости от используемого продуцента оптимальная температу-р а питательной среды для выращивания кормовых дрожжей может быть в пределах 32—40° С. При температурах среды ниже 32° С наблюдается замедление процесса обмена веществ и снижение активной жизнедеятельности дрожжевой клетки. С увеличением температуры повышается скорость синтеза белков, но это происходит до определенных пределов, так как наряду с процессами синтеза идут процессы распада, скорости которых также увеличиваются. [c.189]

Регуляция синтеза ферментов. В живых клетках на уровне генетического аппарата запрограммировано относительное постоянство количества белков, в том числе так называемых конституционных ферментов. Однако при изменении питания, длительном голодании, спортивных тренировках количество отдельных белков изменяется. Существует адаптивный контроль биосинтеза белка на уровне отдельных генов, вызывающий индукцию (усиление) или репрессию (уменьшение) скорости синтеза РНК. Индукторами или репрессорами могут быть субстраты ферментов либо продукты данной реакции. Индукция синтеза определенного фермента приводит к его накоплению при увеличении концентрации его субстрата либо при необходимости усиления скорости его обмена. Репрессия происходит в случаях, когда отсутствует субстрат и фермент уже не нужен или когда клетка экономит свои энергетические ресурсы. [c.271]

При недостатке незаменимых аминокислот тормозится образование белка и не используются на синтез заменимые и незаменимые аминокислоты. В таком случае они расходуются нерационально на энергетические цели, И это в то время, когда организм постоянно обновляет белки. В организме идет непрерывное обновление белков. Правда, скорость обновления различных белков неодинакова. Гемоглобин, например, остается неизменным в течение жизни эритроцита. Другие белки распадаются и вновь синтезируются с некоторой определенной скоростью. Так, за один день обновляется около 1% альдолазы. В течение суток обновляется до 10% белков плазмы крови, а за неделю —около половины белков печени. [c.121]

Порядок расположения пар оснований в молекуле ДНК служит одом. Место тройки расположенных рядом пар нуклеотидов, так называемого триплета , в молекулах ДНК определяет — через )яд промежуточных реакций — место соответствующей аминокислоты в молекуле белка (сборка которой происходит в цитоплазме).. Аминокислоты — это блоки, из которых построены белки. Ферменты представляют собой важный класс белков, обладающих каталитическим действием в качестве катализаторов они контролируют специфические химические реакции в клетке. Для образования таких структур, как цветок растения, конечность животного или даже волос, для возникновения окраски цветочного лепестка необходим целый ряд сложных химических реакций. Моменты включения и выключения каждой из этих реакций и их скорости контролируются определенным ферментом, синтез которого зависит от определенного гена или набора генов. Однако большая часть химических реакций, протекающих в клетках в процессе развития, например крыла насекомого, связана не только с этой структурой. Структуру задают, вероятно, лишь последовательность, относительная важность и скорости. А следовательно, нетрудно понять, что в развитии какого-либо одного признака могут участ- вовать не один, а несколько генов (рис. 4.9) и что один ген может действовать не на один, а на несколько признаков. [c.65]

Главный механизм регуляции метаболизма-контроль количества некоторых ферментов. Этот механизм широко исследовался у бактерий. Регуляция скорости синтеза (3-галактозидазы и других белков, необходимых для использования лактозы, представляет собой классический пример, который детально рассматривается в гл. 28. Исследования, проведенные в последние годы, показали, что регуляции подвержена также скорость расщепления некоторых ферментов. Регуляция метаболизма достигается и путем контроля каталитической активности определенных ферментов. Общий и важный механизм регуляции - обратимый аллостерический контроль. Например, во многих биосинтетических процессах имеет место аллостерическое ингибирование первой реакции конечным продуктом процесса это взаимодействие называют ингибированием по принципу обратной связи, или ретроингибированием. Активность некоторых ферментов модулируется также путем ковалентных модификаций, таких, как фосфорилирование специфического серинового остатка. [c.19]

Некоторые активированные рецепторы, связавшись с хроматином, регулируют транскрипцию определенных генов. Однако лишь немногие гены в любой клетке-мишени находятся под прямым влиянием стероидных гормонов. Напримф, через 30 мин после добавления кортизола к культуре печеночных клеток крысы из тысячи белков, которые можно разделить с помощью двумерного гель-электрофореза, затронутыми оказываются всего семь количество шести из них увеличивается, а количество одного падает. После удаления гормона скорость синтеза этих белков возвращается к норме. Предполагая, что указанный метод позволяет выявить около 10% клеточных белков. [c.257]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ ПРЕПАРАТА НА СКОРОСТЬ СИНТЕЗА БЕЛКА В КЛЕТКАХ [c.288]

Чтобы оценить период полужизни этих р-галактозидаз, дрожжи выращивали на протяжении нескольких поколений в присутствии радиоактивной аминокислоты. Затем синтез белков блокировали с помощью соответствующего ингибитора. Для определения скорости деградации р-галактозидазы из культуры отбирали пробы в разные моменты времени, проводили очистку р-галактозидазы с помощью специфических антител и измеряли количество радиоактивной р-галактозидазы после гель-электрофореза с детергентом-додецилсульфатом натрия (ДСН). Результаты электрофореза для пробы, отобранной через 5 мин после добавления ингибитора, представлены на рис. 8-2, А. Динамика деградации за весь период отбора проб показана на рис. 8-2, Б. [c.103]

Интенсивность действия невыключенных генов регулируется путем индукции или репрессии. Сигналом для увеличения или уменьшения скорости синтеза белков служит изменение концентрации определенного вещества — гормона, некоторых метаболитов и др. Такие изменения обычно непродолжительны, и клетка возвращается в базальное состояние после прекращения действия сигнала. [c.146]

Регуляция скорости синтеза белков. Такое действие оказывают стероидные и тиреоидные гормоны они проникают в клетку и взаимодействуют со специфическими рецепторами. Гормонрецепторный комплекс проникает в ядро, связывается с хроматином и увеличивает скорость синтеза белков на уровне генов (рис. 51). Активные гены усиливают синтез определенной РНК, которая выходит из ядра, поступает к рибосомам и запускает синтез новых белков, которые могут быть структурными или сократительными белками мышц и других тканей, а также ферментами или гормонами. В этом состоит их анаболическое действие. Однако скорость белкового синтеза в клетках — относительно медленный процесс, так как требует большого количества энергии и пластического материала. Поэтому такие гормоны не могут осуществлять быстрый контроль процессов метаболизма. Основная их функция сводится к регуляции процессов роста, развития и дифференцировки клеток организма. [c.138]

При определении скорости синтеза различных веществ учитывают и другие факторы. Прежде всего это разбавление добавляемых извне субстратов немечеными предшественниками, имеющимися в клеточных пулах. В кинетических экспериментах необходимо определить скорость насыщения пула радиоактивными предшественниками. В описанных выше методиках при использовании для оценки распределения радиоактивности С-соединений некоторые клеточные компоненты не учитываются. Например, во фракции РНК оказываются продукты гидролиза тейхоевых кислот и полифосфатов а вместе с белком осаждается пептидогликан. [c.291]

Дело в том, что скорость синтеза данного фермента в клетке регулируется в очень широких пределах. Для двух белков Е. oli (щелочной фосфатазы и 3-галактозидазы) установлено, что скорость синтеза в соответствующих условиях вырастает в тысячу раз, а подобный особенно интенсивно синтезируемый фермент составляет до 5—10% всей массы белка, производимого клеткой (против нескольких сотых процента в обычных условиях). Подобные изменения в кинетике синтеза какого-либо определенного белка вызываются изменением среды, например заменой глюкозы в окружающей среде на лактозу (так называемое действие индуктора). Реакция клетки на изменения в окружающей среде очень быстрая. За 40 сек. устанавливается новая скорость синтеза фермента (3-галактозидазы, соответствующая действию индуктора на синтетический аппарат клетки. Так как 40 сек. — время малое по сравнению с временем генерации культуры, то и число рибосом, синтезированных клеткой за это время, ничтожно. [c.461]

Интересные наблюдения имеются в отношении изменения содержания компонентов микробной клетки на протяжении начального периода роста популяции. При постоянстве содержания ДНК в микробной клетке и, естественно, при отсутствии их деления, сразу же после пересева инокулята в новую питательную среду наблюдается резкое увеличение числа рибосом, которое в конце начального периода достигает максимального значения (почти 10-кратное увеличение их по сравненнию с содержанием в клетках в стационарной фазе роста). При этом образование РНК в лаг-фазе идет опережающими темпами по сравнению с синтезом белка. Однако согласно ряду данных это обусловлено не столько увеличением скорости синтеза РНК, сколько распадом внутриклеточного белка, продукты которого становятся субстратами энергетических и пластических процессов. Вообще при рассмотрении процессов роста популяции, а также биосинтетических процессов, происходящих в клетках, надо иметь в виду тот факт, что одновременно с образованием новых структур происходит и распад старых. При установившемся определенном [c.35]

Регуляция метаболизма осуществляется различными путями. Количество некоторых лимитирующих ферментов контролируется скоростью синтеза и распада белка. Кроме того, каталитическая активность ряда ферментов регулируется аллостерическими взаимодействиями (как при ингибировании по принципу обратной связи) и ковалентными модификациями. Компартментация и разобщение путей биосинтеза и расщепления также вносят определенный вклад в регуляцию обмена веществ. Энергетический заряд, зависящий от относительных количеств АТР, ADP и АМР, также участвует в механизмах регуляции. Высокий энергетический заряд ингибирует процессы, связанные с генерированием АТР (катаболиче-ские пути), но стимулирует использование АТР (анаболические пути). [c.21]

Для определения скорости образования белка в живом организме широко используются два метода. Один из этих методов основан на плазмофорезе, т. е. иа уменьшении содержания белков в плазме крови путем повторных кровопусканий (красные кровяные тельца обычно вводятся обратно в вену животных, поэтому при плазмофорезе заметно уменьшается только содержание белков плазмы крови). У животных, подвергнутых такой процедуре, можно определить скорость синтеза белков плазмы [29, 30]. [c.387]

Пташке надеялся, что в этих условиях значительная часть остаточного синтеза белка будет приходиться на образование продукта гена с1 супер-инфицирующими бактериофагами, так как синтез белков клетки-хозяина был подавлен предварительной обработкой, а синтез большинства вегетативных белков фага не мог происходить из-за присутствия эндогенного иммунитетного репрессора. Действительно, после экстракции и хроматографического фракционирования радиоактивных белков из таких клеток оказалось, что одну из фракций можно идентифицировать как продукт гена с1. Эта фракция обнаруживалась, только если бактерии заражали бактериофагами Яс1+, содержащими нормальный ген репрессора, и отсутствовала при заражении атйег-мутантами по гену с1. Определение скорости седиментации этой белковой фракции в градиенте плотности сахарозы показало, что ее молекулярная масса соответствует длине полипептидной цепи примерно в 200 аминокислот, т. е. близка к молекулярной массе одной из четырех субъединиц, составляющих /ас-репрессор. [c.492]

Как можно на основе этой модели объяснить действие специфических факторов роста, которые индуцируют деление лишь определенных, чувствительных к ним клеток Прежде всего важно отметить, что клетки, остановленные в точке R, перестают не только синтезировать ДНК и делиться, но также и расти. Однако это не значит, что у них полностью прекращаются биосинтетические процессы. В частности, нормальный распад (или оборот ) белков в клетках млекопитающих (см. разд. 7.2.9) настолько интенсивен, что скорость синтеза белка в покоящихся клетках должна составлять не менее 1 /5 от его скорости у растущих клеток просто для того, чтобы поддерживать status quo. [c.146]

Способность клетки реагировать на определенные внеклеточные сигнальные молекулы зависит от наличия у нее специфических белков-рецепторов, которые связывают эти молекулы. Многие сигнальные молекулы действуют в очень низкой концентрации (обычно 10 М), и комплементарные им рецепторы, как правило, имеют к ним высокое сродство (константа связывания К > 10 л/моль см, разд. 3.1.3). Большинство клеток взрослых животных специализировано для выполнения какой-то одной главной функции, и все они имеют характерный набор рецепторов, который позволяет им реагировать на все химические сигналы, запускающие или модулирующие эту функцию. Влияние большинства химических сигналов на клетку-мишень в конечном счете сводится либо к изменению свойств или скорости синтеза уже существовавших в ней белков, либо к инициации синтеза новых белков. В различных клетках-мишенях одни и те же сигнальные молекулы часто затрагивают разные белки и поэтому оказывают различное действие. Например, ацетилхолин стимулирует сокращение клеток скелетной мускулатуры, но уменьшает частоту и силу сокращения клеток сердечной мышцы, В данном случае рецептор ацетилхолина у клеток скелетных мышц отличен от рецептора клеток миокарда. Но не всегда причиной служит различие рецепторов. Часто связывание одинаковых сигнальных молекул с идентичными рецепторами ведет к совершенно разным реакциям различных клеток-мишеней. Отсюда следует, что клетки-мшпени могут быть запрограммированы двумя способа- [c.247]

Реакция на тепловой шок наблюдается у различных прокариотических и эукариотических организмов. Она проявляется в том, что сразу же после переноса в условия повышенной темпе-paVypbi скорость синтеза белков определенного класса — так называемых белков теплового шока — резко увеличивается. [c.54]

Кальцитриол, подобно другим стероидным гормонам, связываясь с внутриклеточным рецептором, взаимодействует с хроматином, изменяет скорость синтеза определенных белков. В результате стимулируются всасывание кальция и фосфатов в кишечнике и мобилизация кальция из кости. [c.297]

Возникает вопрос чем вызываются и регулируются деграда-ционные изменения, происходящие в процессе старения листа Поскольку, по крайней мере у некоторых видов, интенсивность дыхания остается постоянной иа ранних стадиях старения, полагают, что изменений в метаболизме дыхания, которые могли бы явиться причиной старения, не происходит. Вместе с тем мы видели, что старению постоянно сопутствует заметное уменьшение содержания белка и РНК в листьях. Этим изменениям и было уделено пристальное внимание как возможному индикатору ключевых процессов старения. Так, было показано, что определенная часть содержащегося в листе белка подвергается постоянному круговороту , т. е. белок непрерывно синтезируется и разрушается, и поэтому общая скорость изменения его содержания представляет собой разницу скоростей этих двух процессов. В тех случаях, когда происходит такой непрерывный круговорот, содержание белка может отралсать сиил<ение скорости синтеза или повышение скорости распада или то и другое вместе. [c.425]

Органы-мишени кальцитриола — тонкий кишечник и кости. В тонком кишечнике гормон стимулирует всасывание кальция и фосфатов, в костях — мобилизацию кальция. Подобно другим стероидным гормонам, кальцитриол взаимодействует с хроматином, изменяя скорость синтеза определенных белков. В частности, в клетках кишечника при введении витамина ускоряется синтез специального белка, связывающего кальций и участвующего в его всасывании. Таким образом, паратгормон и витамин В являются синергистами в отношении мобилизации кальция из костей и повышения его концентрации в крови. [c.424]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология