Индукция ферментов в норме и патологии - Крицман М.Г.
Скачать (прямая ссылка):
k2 - константы. Результирующая скорость возрастания р приблизительно
равна разности между скоростью его продукции и скоростью его потери
вследствие диффузии. Скоростью разрушения субстрата ферментом II можно
пренебречь. Если п - число присутствующих клеток, то
- ^2ei - Ьрп, (2)
где b - коэффициент диффузии. Средняя площадь поверхности бактерий
считается постоянной, так как размеры индивидуумов варьируют от больших
(перед делением) до малых (вскоре после деления).
В стационарном состоянии концентрация р будет постоянной, т. е.
Тогда из уравнения (2) следует, что
k2ei - Ьрп- (3)
Так как ферменты продуцируются аутокаталитически,
их количество изменяется, и постоянная концентрация достигается ростом
клеток.
Для фермента II можно написать:
ае2 = п,
где а - константа. Подставляя это выражение для п в уравнение (3)
получим:
k2ei - Ьрае2=0 или р = . (4)
При допущении, что в стационарном состоянии р, /г2,
а и b постоянны, - также должны быть постоянными, е2
т. е. отношение концентраций синтезированных ферментов постоянно.
Подобное уравнение (4) можно написать для каждого фермента. Расчеты
автора согласуются с рядом экспериментальных наблюдений.
18
Шпигельман, Халворсон (1956) детально обсудили вопрос о природе
предшественников индуцированных ферментов. При этом они уделили большое
внимание вопросу о возможности превращения предшественника в активную
форму фермента без участия свободных, имеющихся в клетках аминокислот.
Такого рода путь образования ферментов с их точки зрения может иметь
место в условиях, когда клетки вынуждены синтезировать новые молекулы
фермента посредством использования содержащихся в них сложных азотистых
соединений.
В ранних работах одного из авторов (Spiegelman, 1946) при инкубации
дрожжевых клеток, адаптированных к мальтозе, была установлена их
способность синтезировать "галактозимазу" при добавлении галактозы как в
присутствии экзогенного источника азота, так и в отсутствие его.
Как видно из данных табл. 3, образование индуцированного фермента
"галактозимазы" в отсутствие экзогенного
Таблица 3
ВЗАИМОЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ФЕРМЕНТАМИ (SPIEGELMAN, 1946)
Максимальная активность Q ¦ ^ СОг
Фермент без добавления азота с добавлением азота
клетки адаптированы к сахарам:
галактоза мальтоза галактоза мальтоза
"Г алактозимаза" Мальтаза 163 86 101 182 232 229 227 248
источника азота сопровождается падением активности мальтазы, а при
наличии в среде источника азота повышение активности "галактозимазы" не
связано со снижением активности мальтазы. Аналогичное явление автор
наблюдал в опытах с суспензией дрожжевых клеток, "адаптированных" к
галактозе в присутствии мальтазы (КФ 3.2.1.20).
Интересно отметить, что, согласно данным этого же автора, такая
зависимость между ферментативной активностью и составом среды наблюдается
при исследовании
2* 19
не только индуцированных ферментов, но и "конститутивных". Так, при
образовании индуцированного фермента "галактозимазы" происходит падение
активности "конститутивной глюкознмазы" (рис. 3). При наличии в среде
экзогенного источника азота синтез индуцированного фермента происходит
путем использования азота среды. В этом случае активность
"конститутивного" фермента - "глюкози-мазы"-остается практически без
изменения (рис. 4).
3. Взаимосвязь между индуцированной "галакто-зимазой" и
"конститутивной глю-козимазой" при адаптации дрожжевых клеток к галактозе
(Stanier, 1950):
1 - "глюкозимаза" неадаптированных клеток; 2 -"глюкозимаза" клеток,
адаптированных к галактозе; 3 - "галактози-маза" клеток, адаптированных к
галактозе.
Spiegelman (1946а) считает, что образование индуцированных ферментов
связано с новообразованием специфического белка и что клетки для
построения белковой молекулы индуцированного фермента активно утилизируют
неорганический азот, трансформируя его в специфический белок фермента.
Однако в случае недостатка экзогенного азота (рис. 3) образование
индуцированных ферментов сопровождается падением активности клеточных
ферментов. В этом случае, по-видимому, субстратом для построения нового
фермента служит белок "конститутивных" ферментов клетки. При добавлении к
питательной среде источника азота в количестве, достаточном для
обеспечения образования как нового индуцированного фермента, так и
ресинтеза "конститутивного", активность ферментов клетки не падает.
Кривые, приведенные на рис. 5, также могут служить доказательством
образования индуцированных ферментов за счет ферментов клеток в
отсутствие экзогенного источника азота, поскольку показано, что азид
натрия, тормо-
Время мин.
20
зящий синтез индуцированных ферментов, стабилизирует активность
"конститутивного" фермента.
Было высказано предположение (Spiegelman, Dunn, 1947), что приведенная
выше взаимозависимость между
4. Индуцированное образование "галактозимазы" в присутствии
добавленного извне источника азота (Spiegelman, 1946):
1 - активность "глю-козимазы"; 2 - активность "галактозимазы".
