Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Кашнер Д. -> "Жизнь микробов в экстремальных условиях" -> 69

Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.

Кашнер Д. Жизнь микробов в экстремальных условиях — М.: Мир, 1981. — 521 c.
Скачать (прямая ссылка): jiznmikrobovvextrimusloviyah1981.djvu
Предыдущая << 1 .. 63 64 65 66 67 68 < 69 > 70 71 72 73 74 75 .. 267 >> Следующая

диссоциация ферментов на составляющие их субъединицы приведет к увеличению объема, а не к его уменьшению и, следовательно, давление может оказывать стабилизирующее действие. Мы установили, что при высоких концентрациях субстрата давление действительно повышает активность мембранной ЛТРазы из Streptococcus faecalis, состоящей из нескольких субъединиц (Matsumura, Marquis, 1975). Очевидно, что диссоциация и инактивация этого фермента не определяют его ответную реакцию на действие давления.
Известны другие процессы агрегации полимеров, где воздействие давления на равновесие лежит, по-видимому, в основе реакций интактных организмов на давление. Например, в ходе продолжения исследований, начатых Ландау (Landau, 1967) и касавшихся действия давления на lac-оперон, было установлено, что реакция Е. coli на давление определяется равновесием между индуктором и комплексом оператор — репрессор, с одной стороны, и комплексом индуктор — оператор — репрессор — с другой (Marquis, Keller, 1975). Давление подавляет дерепрессию, а также замедляет синтез (3-галактозидазы после добавления индуктора. Кроме того, давление уменьшает степень дерепрессии, так что при 300—400 атм полной дерепрессии клеток не происходит. Дерепрессия оказалась значительно более сложным процессом, чем было принято считать раньше (Barkley et al., 1975); тем не менее влияние на нее давления можно представить себе как сдвиги равновесия, определяющие, сколько именно репрессора в активной форме связывается с оператором.
Б. ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА СКОРОСТИ
БИОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Многие реакции живых организмов на давление объясняются изменениями скоростей биохимических реакций под влиянием этого фактора, а не его воздействием на, процессы равновесия. Живые организмы никогда не находятся в состоянии термодинамического равновесия, и между клеткой и окружающей ее средой происходит постоянный обмен энергии и различных веществ. Более того, все внутриклеточные биохимические реакции в совокупности взаимосвязаны между собой сложным образом, так что каждая реакция в какой-то степени зависит от любой другой реакции. Вот почему влияние давления на скорости внутриклеточных реакций носит весьма сложный характер, и во многих случаях попытки рассматривать действие давления на какую-то отдельную реакцию могут привести к ошибочным представлениям.
Влияние давления на скорость реакции принято выражать уравнением (2). Соответствующее изменение объема является
кажущимся объемом активации, или АМф. (Развитие представлений об активированном комплексе будет рассмотрено в разд. III). К сожалению, АУФ можно определить только одним способом — изучая действие давления на скорость реакции. В настоящее время мы не располагаем возможностью измерять парциальные молярные объемы переходных активированных комплексов. Из уравнения (2) следует, что АУф не зависит от давления. Однако чаще всего — особенно в случае биологических процессов — это не так. Различия в сжимаемости реагирующих веществ и активированных комплексов приводят к тому, что величина АУФ непостоянна. В сложных биологических системах природа реакции может меняться в зависимости от давления; очень часто дополнительные осложнения возникают вследствие инактивации ферментов под действием давления. Кроме того, очевидно, что А Уф не связано с А У, несмотря на то, что процессы, приводящие к изменению объема, носят в обоих случаях один и тот же характер. Иными словами, объем меняется в процессе реакции или при образовании активированных комплексов либо из-за разрыва, либо из-за возникновения связей, а также в силу изменений взаимодействий растворителя. Тем не менее изменение объема при образовании активированного комплекса не равно изменению объема, характерного для данной реакции, и может даже иметь противоположный знак. Например, AV для гидролиза белка представляет собой отрицательную величину: в -основном это объясняется тем, что число заряженных групп в течение этого процесса возрастает. Однако при повышении давления ферментативный протеолиз обычно замедляется. Следовательно, хотя АУ реакции является отрицательной величиной, АУФ имеет положительный знак.
При любом исследовании действия давления на скорости биологических реакций необходимо пользоваться концепциями действия давления на ферменты, общие аспекты которых были разработаны в основном Лейдлером (Laidler, 1951), в то время как аспекты, связанные с регуляторными механизмами, рассмотрены Хочачкой и др. (Hochachka et al., 1972). Мы остановимся здесь лишь на нескольких основных положениях, более подробные данные читатель найдет в книге Лейдлера и Бантинга (Laidler, Bunting, 1973).
Наиболее простую ферментативную реакцию можно представить как двухстадийный процесс:
E + S^ZESX Е + Р, (3)
fe-i
где Е—фермент, 5 — субстрат, ES — фермент-субстратный комплекс, а Р — продукт. Символами k обозначены константы скоро-
сти реакции. В процессе первой стадии происходит образование фермент-субстратного комплекса или связывание субстрата, а вторая стадия заключается в превращении этого комплекса в продукты реакции. Согласно современным представлениям, вторая стадия в свою очередь состоит из двух этапов — перехода фермент-субстратного комплекса в активированное состояние и распада активированного комплекса на фермент и продукт реакции. Для большинства реакций распад активированного комплекса протекает очень быстро, и поэтому именно его образование служит стадией, ограничивающей скорость реакции. Таким образом, параметром, обусловливающим влияние давления, является изменение объема, связанное с активацией. Величина АУф, вычисленная при помощи уравнения (2) и данных, полученных при высоких концентрациях субстрата, представляет собой обычно А У^ процесса активации. Однако при низких концентрациях субстрата, которые нередко имеют место внутри клеток, положение осложняется тем, что стадией, ограничивающей скорость реакции, может оказаться исходное связывание субстрата. Лейдлер (Laidler, 1951) рассмотрел два случая: 1) когда и 2) когда k-i<^k2. В первом случае опре-
Предыдущая << 1 .. 63 64 65 66 67 68 < 69 > 70 71 72 73 74 75 .. 267 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed