Регуляция первичных метаболических процессов - Реферат

Живая клетка - открытая система, постоянно обменивающаяся с внешней средой веществами и энергией: в нее поступают питательные вещества, которые подвергаются превращениям и используются в качестве строительного и энергетического материала, из клетки выводятся конечные продукты метаболизма.МЕТАБОЛИЗМ - это обмен веществ, химические превращения, протекающие от момента поступления питательных веществ в живой организм до момента, когда конечные продукты этих превращений выделяются во внешнюю среду. К метаболизму относятся все реакции, в результате которых строятся структурные элементы клеток и тканей, и процессы, в которых из содержащихся в клетках веществ извлекается энергия. Иногда для удобства рассматривают по отдельности две стороны метаболизма - анаболизм и катаболизм, т.е. процессы созидания органических веществ и процессы их разрушения. Анаболические процессы обычно связаны с затратой энергии и приводят к образованию сложных молекул из более простых, катаболические же сопровождаются высвобождением энергии и заканчиваются образованием таких конечных продуктов (отходов) метаболизма, как мочевина, диоксид углерода, аммиак и вода. Ферменты важны для метаболизма, потому что они позволяют организмам проводить желаемые химические реакции, которые требуют энергию и не возникают сами по себе за счет соединения в спонтанные реакции, которые выделяют энергию.Содержатся в ней и крупные макромолекулы, которые могут распадаться на более мелкие компоненты в результате гидролиза (расщепления под действием воды). В клетке обычно много калия и очень мало натрия, хотя клетка существует в среде, где натрия много, а калия относительно мало, и клеточная мембрана легко проницаема для обоих ионов.Одновременно в ней выполняется и иная работа, связанная со взаимодействием со средой, например: в мышечных клетках - сокращение; в нервных клетках - проведение нервного импульса; в клетках почек - образование мочи, значительно отличающейся по своему составу от плазмы крови; в специализированных клетках желудочно-кишечного тракта - синтез и выделение пищеварительных ферментов; в клетках эндокринных желез - секреция гормонов; в клетках светляков - свечение; в клетках некоторых рыб - генерирование электрических разрядов и т.д.В клетке постоянно происходит большое количество разнообразных химических реакций, которые формируют метаболические пути - последовательное превращение одних соединений в другие. Среди всех метаболических путей, протекающих в организме, выделяют противоположно направленные процессы: катаболизм и анаболизм. Метаболические пути согласованы между собой по месту, времени и интенсивности протекания.Оптимальная активность ферментов, катализирующих реакции одного метаболического пути, достигается благодаря определенной пространственной организации в клетке. Все ферменты одного метаболического пути, как правило, находятся в одном отделе клетки. В метаболических путях продукт первой ферментативной реакции служит субстратом второй и так далее до формирования конечного продукта. Промежуточные продукты метаболического пути могут высвобождаться из последовательности реакций и использоваться в других метаболических путях, т.е. метаболические пути связаны между собой промежуточными продуктами. В ряде случаев пространственная организация ферментов настолько сильно выражена, что продукт реакции ни при каких условиях не может быть вычленен из метаболического пути и обязательно служит субстратом следующей реакции.Эти ферменты (один или несколько в метаболическом пути) называются регуляторными ферментами; они катализируют, как правило, начальные реакции метаболического пути, необратимые реакции, скорость-лимитирующие реакции (самые медленные) или реакции в месте переключения метаболического пути (точки ветвления). Количество молекул фермента в клетке определяется соотношением 2 процессов - синтеза и распада белковой молекулы фермента: Синтез белка - многостадийный процесс. Важнейшее значение в изменении скорости метаболических путей играет регуляция каталитической активности одного или нескольких ключевых ферментов данного метаболического пути. Аллостерическими ферментами называют ферменты, активность которых регулируется не только количеством молекул субстрата, но и другими веществами, называемыми эффекторами. Такая регуляция представляется логичной, так как при накоплении конечного продукта он (конечный продукт) может действовать как аллостерический ингибитор фермента, катализирующего чаще всего начальный этап данного метаболического пути: Фермент, катализирующий превращение субстрата А в продукт В, имеет аллостерический центр для отрицательного эффектора, которым служит конечный продукт метаболического пути F.В промышленных масштабах ферменты получают из растений, животных и микроорганизмов.

Содержание

Введение

1. Категории метаболизма

1.1 Клеточный метаболизм

1.2 Потребность в энергии

2. Регуляция первичных метаболических процессов

2.1 Организация химических реакций в метаболические пути

2.2 Принципы регуляции метаболических путей

Заключение

Литература

Живая клетка - открытая система, постоянно обменивающаяся с внешней средой веществами и энергией: в нее поступают питательные вещества, которые подвергаются превращениям и используются в качестве строительного и энергетического материала, из клетки выводятся конечные продукты метаболизма. В многоклеточном организме клетка реагирует не только на изменение окружающей среды, но и на функциональную активность соседних клеток. При этом она стремится сохранить неизменным свой внутренний состав. Это состояние называют стационарным или клеточным гомеостазом.

В клетке постоянно происходит большое количество разнообразных химических реакций, которые формируют метаболические пути - последовательное превращение одних соединений в другие.

1.

В промышленных масштабах ферменты получают из растений, животных и микроорганизмов. Использование последних имеет то преимущество, что позволяет производить ферменты в огромных количествах с помощью стандартных методик ферментации. Кроме того, повысить продуктивность микроорганизмов несравненно легче, чем растений или животных, а применение технологии рекомбинантных ДНК позволяет синтезировать животные ферменты в клетках микроорганизмов. Ферменты, полученные таким путем, используются главным образом в пищевой промышленности и смежных областях. Синтез ферментов в клетках контролируется генетически, и поэтому имеющиеся промышленные микроорганизмы-продуценты были получены в результате направленного изменения генетики микроорганизмов дикого типа.

метаболизм обмен вещество

1. Микробиология. 2006. Т. 75. № 4. С. 483.

2 .Волков М.Ю., Ткаченко Е.И., Воробейников Е.В., Синица А.В. Метаболиты Bacillussubtilis как новые перспективные пробиотические препараты // 5.Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2007. № 2. С. 75-80.

3.Вахитов Т.Я., Момот Е.Н., Толпаров Ю.Н. Динамика и функции экзометаболитов в процессе роста периодической культуры Escherichiacoli М-17 // Журн. микробиол 2005а - № 1- С. 16-21.

4.Биотехнология: Учеб./ И.В. Тихонов, Е.А. Рубан, Т.Н. Грязнева и др.// Под ред. Е.С. Воронина. - СПБ.: ГИОРД, 2005.

5.Биотехнология: Учеб. пособие/ Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева// А.В. Катлинского. - М.: Издательский центр «Академия», 2006.

6.Биотехнология в 8-ми томах/ Под ред. Н.С. Егорова, В.Д. Самуилова. - М.: Высшая школа, 1988.

7.Биотехнология: принципы и применения/ Под ред. И. Хиггинса, Д. Беста, Дж. Джонса - М.: Мир, 1988.

8.Бекер М.Е. Введение в биотехнологию/ Пер. с латышского. - Рига: Издательство «Звайгэне», 1978.

9. Волова Т.Г. Биотехнология// Под ред. И.И. Гительзон. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 1999.

10.Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение// Пер. с англ. - М.: Мир, 2002.

11.Голубев В.Н., Жиганов И.Н. Пищевая биотехнология. - М.: ДЕЛИ принт, 2001.

12.Евтушенков А.Н., Фомичев Ю.К. Введение в биотехнологию: Курс лекций. - Минск: БГУ, 2002.

13.Елинов Н.П. Основы биотехнологии. СПБ.: ИФ Наук, 1995.

Размещено на .ru