Основы энзимологии (396,00 руб.)

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

В.К. Плакунов Основы энзимологии Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров и магистров «Биология», «Экология и природопользование», «Химическая технология и биотехнология», направлениям подготовки дипломированных специалистов «Биология», «Физиология», «Микробиология», «Биохимия», «Биоэкология» Москва • «Ëîãîñ» • 2002

Стр.1

УДК 577 ББК 28.072 Ï37 Рецензенты: Доктора биологических наук профессора И.М. Грачева и Д.Г. Звягинцев Плакунов В.К. Ï37 Основы энзимологии. — Ì.: Ëîãîñ, 2002. — 128 ñ.: èë. ISBN 5-94010-027-9 Рассмотрены основные положения науки энзимологии — биохимии белков-ферментов и других посредников биохимических процессов. Содержит не только общую характеристику ферментативной активности, но и разделы, связанные с регуляцией метаболизма и физиологических функций клеток. Для студентов вузов. Представляет интерес для научных сотрудников, не получивших фундаментальной биохимической подготовки. ББК 28.072 ISBN 5-94010-027-9 © Плакунов Â.Ê, 2002 © «Ëîãîñ», 2002

Стр.2

&Содержание Предисловие ....................................................................... 5 Введение ............................................................................ 6 Глава 1. Строение и состав живой клетки ................................10 1.1. Клеточные стенки и клеточные мембраны ...............................................10 1.2. Состав мембранных липидов ..................................................................12 1.3. Природа и состав жирных кислот в мембранных липидах........................17 Глава 2. Понятие о компартментации в живой клетке ................19 Глава 3. Ферменты — катализаторы биохимических реакций......24 3.1. Общие представления о ферментативном катализе............................... 24 3.2. Сравнение химического и ферментативного катализа ............................26 3.3. Методы изучения специфичности ферментов .........................................28 3.4. Природа связей между молекулами фермента и субстрата.....................30 3.5. Принципы классификации и номенклатуры ферментов...........................30 Глава 4. Кинетика действия ферментов ..................................32 Глава 5. Ингибирование ферментов .......................................37 Глава 6. Принципы биоэнергетики .........................................39 6.1. Пути и механизмы преобразования энергии в живых системах ...............39 6.2. Классификация энергетических процессов ........................................... 40 6.3. Роль АТР и ТЭП в запасании энергии ..................................................... 41 6.4. Первичные и вторичные генераторы ТЭП ............................................... 44 6.5. Энергетический заряд и энергетическая эффективность роста ............. 45 6.6. Основные типы сопряжения энергетических и конструктивных процессов .................................................................. 46 Глава 7. Аэробные энергетические процессы ..........................48 7.1. Аэробное дыхание. Дыхательная цепь ................................................... 48 7.2. Обратный перенос электронов ...............................................................50 7.3. Эволюция путей аэробного метаболизма ...............................................52 Глава 8. Анаэробные энергетические процессы .......................54 8.1. Анаэробное дыхание ............................................................................. 54 8.2. Брожения................................................................................................57 Глава 9. Фотосинтез ............................................................60 9.1. Основные процессы фотосинтеза, доноры электронов ...........................60 9.2. Путь углерода в фотосинтезе. Цикл Кальвина .........................................61 9.3. Бесхлорофильный фотосинтез ...............................................................62 9.4. Фоторецепция ........................................................................................63

Стр.3

Глава 10. Процессы конструктивного метаболизма..................64 10.1. Взаимосвязь энергетических и конструктивных процессов в клетке ................................................... 64 10.2. Азотфиксация .......................................................................................67 Глава 11. Регуляция биосинтеза белков на этапе транскрипции ...70 11.1. Основные определения.........................................................................70 11.2. Уровни регуляции .................................................................................71 11.3. Регуляция биосинтеза белков ...............................................................71 11.4. Особенности процесса репликации ......................................................71 11.5. Транскрипция генетической информации .............................................73 11.6. Регуляция процесса транскрипции ...................................................... 74 Глава 12. Регуляция биосинтеза белков на этапе трансляции.....84 12.1. Регуляция на этапе биосинтеза и сборки компонентов аппарата трансляции ........................................................................... 84 12.2. Регуляция на этапе функционирования аппарата трансляции ...............88 12.3. Регуляция биосинтеза белков путем посттрансляционной модификации .......................................................90 12.4. Регуляция круговорота белков путем избирательного протеолиза ........90 Глава 13. Регуляция активности белковых посредников биохимических процессов ....................93 13.1. Регуляция активности белковых посредников путем их ковалентной модификации ...............................................................93 13.2. Регуляция активности белковых посредников путем нековалентного взаимодействия с эффекторами.................................95 13.3. Регуляция активности белковых посредников путем пространственного разобщения и взаимодействия с мембранами ......98 Глава 14. Транспорт субстратов и продуктов ......................... 100 14.1. Механизмы клеточной проницаемости................................................ 100 14.2. Организация транспортных систем ..................................................... 102 14.3. Способы сопряжения транспорта с энергией метаболизма ................103 14.4. Регуляция транспортных процессов ....................................................105 14.5. Транспорт веществ из клетки в среду: секреция и экскреция .............. 109 Глава 15. Регуляция клеточного деления и скорости роста клеток ........................................ 112 15.1. Последовательность событий в процессе деления клетки ................... 112 15.2. Накопление критической клеточной массы и репликация ДНК ............ 113 15.3. Построение новой клеточной оболочки ...............................................113 15.4. Построение клеточной перегородки ................................................... 116 15.5. Характер взаимосвязи процессов клеточного деления .......................117 15.6. Взаимодействие регуляторных механизмов при управлении скоростью роста микроорганизмов ........................... 119 Литература ...................................................................... 126

Стр.4

&Предисловие Настоящий учебник посвящен рассмотрению основ энзимологии, т.е. принципов функционирования белковых посредников биохимических процессов — ферментов и других компонентов, осуществляющих катализ реакций, транслокацию и узнавание субстратов. Понятие «энзимология» в настоящее время расширено в связи с двумя основными обстоятельствами. Во-первых, экспериментальным путем доказано, что ферментативными свойствами обладают не только белки, но и рибонуклеиновые кислоты (так называемые рибозимы). Во-вторых, среди белковых посредников биохимических процессов обнаружены не только ферменты (катализаторы биохимических реакций), но и клеточные компоненты, «узнающие» и «транслоцирующие» (компоненты систем таксиса, транспортных систем и т.д.), которые прямо не катализируют никаких химических реакций. Предметом энзимологии в настоящее время можно считать описание любых посредников биохимических процессов, а в ее задачу входит изучение физических и химических основ функционирования этих посредников и их физиологической роли в живом организме. Автор старался избегать дублирования прекрасных многотомных учебников по общему курсу биохимии, существующих в настоящее время, многие из которых переведены на русский язык, и для изложения выбрал те разделы биохимии, которые, по его мнению, необходимы для формирования биохимического мышления у читателей, главным образом, студентов химических и микробиологических вузов, специализирующихся в области экологии и биотехнологии. Этим, в частности, объясняется большой удельный вес материалов и множество примеров из области биохимии микроорганизмов, играющих основную роль в биотехнологических процессах. Немаловажный фактор при выборе материала и, особенно, степени детализации его изложения — представления автора о том, в каких разделах биохимии он считает себя наиболее компетентным. Материалом для данного учебника послужили лекции по общей биохимии и энзимологии, которые автор длительное время читал в Московской химико-технологической академии им. Д.И. Менделеева и на биологическом факультете Московского государственного университета, где он имел возможность контролировать усвояемость материала и вносить в текст лекций необходимые улучшения и дополнения. 5

Стр.5