Среда клетки

Клеточная среда

Синтез ряда ферментов зависит от условий среды, в которых находится клетка (такие ферменты называют индуцибельной). Оказалось, что сама вещество (субстрат), поступающих в клетку из окружающей среды, является индуктором включения оперона Субстрат соединяется с белком-репрессор оперона, переводит его в неактивную форму (отделяет от гена-оператора). Итак, оперон включается и начинается транскрипция из всех структурных генов, в результате чего синтезируются необходимые ферменты, которые расщепляют данный субстрат.

Хотя ген-регулятор продолжает синтез новых молекул белков-репрессор, они связываются с субстратом и ген-оператор остается свободным, а оперон - включенным. Пока в среде есть субстрат, до образуется фермент, который его расщепляет. Если же субстрат в среде будет израсходован, репросор не инактивируется. Он присоединяется к оператору ДНК и блокирует работу структурных генов. Синтез ферментов может не только индуцироваться, но и подавляться. Например, в результате цепи реакций в клетке образуется конечный продукт "Д" в большем количестве, чем это необходимо клетке. Это может нарушить нормальный ход реакций обмена, поэтому в клетке возникает необходимость остановить данный процесс. Вещество "Д" вступает в реакцию с соответствующим белком-репрессор и переводит его в активное состояние.

После этого происходит присоединение репрессор до гена-оператора, тем самым выключается вся система оперона и синтез ферментов прекращается. Таким образом, торможение синтеза осуществляется конечным продуктом, образующегося в результате реакции. Это пример положительной регуляции. Такой механизм действия называется регуляцией по принципу обратной связи. На основе этого контролируется синтез тех ферментов, которые нужны при данных условиях. Например, согласно имеющейся генетической программы кишечная палочка может синтезировать несколько десятков ферментов, расщепляющих различные вещества, поскольку состав среды, который окружает бактерии, очень изменчив.

В этих условиях постоянное образование ферментов было бы неэкономичным для клетки, так как нецелесообразно образовывать одновременно 60-80 ферментов, из которых при данных условиях среды могут потребоваться лишь 6-8. В природе отбор происходит по принципу наибольшей экономии, поэтому клетки, функционирующих более экономически, лучше приспосабливаются и быстрее размножаются. Это привело к возникновению и совершенствования системы регуляции метаболизма.

 


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+