Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

дит к ?-аминокислотам. Утилиза-

цитозин +н,о

-NH,

урацил

nadph + н+

О

II

?? ^ch,

? ? ¦

o=c^n/Ch2

?

ВигиЭроурацип

О

метилцитозин |+н2о

-??,

"i

О

II

/С.

к

??

I

о=с

"СН,

?

Эигибротимин

,hsoJ

О

HjjN—С—NH—СН2—СН2—СООН ?-карбамоилпропиновая кислота н,о

H2N—СН2—СН2—СООН + NH3 + со2

р-аланин

СН3

I '

?,?—С—??—СН2—СН—СООН ?-карбамоилизомаслянвя кислота

Jh,C

СН,

I

?,?—СН2—СН—СООН + ??3 + СОг

?-аминоизомасляная кислота

Рис. 24.6. Метаболизм свободных пиримидинов.

24. МЕТАБОЛИЗМ ПУРИНОВЫХ И ПИРИМИДИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ 999

цня и судьба ?-аланина уже обсуждались (разд. 22.5.2). ?-Амино-изобутнрат может превращаться в метилмалонат; судьба СоА-про-изводного этого соединения уже обсуждалась (разд. 17.5.9). р-Аминобутират был обнаружен в моче некоторых особей в количестве до'200—300 мг в день или вследствие наследственных особенностей, или заболевания. Он выделяется в повышенных количествах после кормления пищей, богатой ДНК. Повышенный уровень обнаруживается также у некоторых раковых больных.

ЛИТЕРАТУРА

Книги

Davidson J. N. The Biochemistry of the Nucleic Acids, 8th ed., R. P. L. Adams, R. H. Burdon, A. M. Campbell, and R. S. Smellie, eds., Academic Press, Inc., New York, 1977.

Greenberg D. M., ed. Metabolic Pathways, vol. IV, chaps 19 and 20, Academic Press, Inc., New York, 1970.

Henderson J. F. Regulation of Purine Biosynthesis, Am. Chem. Soc. Monog. 170,

Washington, D. C, 1972. Henderson I. F., Paterson A. R. P. Nucleotide Metabolism, Academic Press, Inc.,

New York, 1972.

Romberg A. DNA Synthesis, W. H. Freeman and Company, San Francisco, 1974. Reichard P. The Biosynthesis of Deoxyribose, John Wiley and Sons, Inc., New York, 1967.

Stanbury J. В., Wyngaarden J. В., Fredrickson D. S., eds. The Metabolic Basis of Inherited Disease, 3d ed., McGraw-Hill Book Company, New York, 1972 (See Part VI, Disorders of Purine and Pyrimidine Metabolism).

Обзорные статьи

Buchanan J. M., Hartman S. C. Enzymic Reactions in the Synthesis of Purines, Adv. Enzymol., 21, 199—261, 1959.

Hilchings G. H. Indications for Control Mechanisms in Purine and Pyrimidine Biosynthesis as Revealed bv Studies with Inhibitors, Adv. Enzvme Regul., 9, 121 — 129. 1974.

Jones ?. E. Regulation of Pvrimidine and Arginine Biosynthesis in Mammals, Adv.

Enzyme Regul., 9, 19—49, 1971. Jones ??. ?. Regulation of Uridylic Acid Biosvnthesis in Eukaryotic Cells Curr

Top. Cell. Regul., 6, 227—265, 1972. Kornberg A. Pvrophosphorvlases and Phosphorvlascs in Biosvnthetic Reactions,

Adv. Enzymol., 18, 191—240, 1957. Larsson ?.. Reichard P. Enzymatic Reduction of Ribonucleotides, Prog Nucleic

Acid. Res. Mol. Biol., 7, 303—347, 1967. Murray A. W., The Biological Significance of Purine Salvage Annu. Rev Biochem ,

50, 811—836, 1971.

Murray A. W., Elliott D. C., Atkinson M. R. Nucleotide Biosynthesis from Preformed Purines in Mammalian Cells: Regulatorv Mechanisms arid Biological Significance, Prog. Nucleic Acid. Res. Mol. Biol.. 10. 87—119, 1970.

Reichard P. The Enzymic Synthesis of Pyrimidines, Adv. Enzymol., 21, 263—294, 1959.

Seegmillcr J. E., Diseases of Purine and Pyrimidine Metabolism, pp. 655—774. in: P. K. Bondy, ed. Duncan's Diseases of Metabolism, 7th ed., vol. 1, W. B. Saunders Company, Philadelphia, 1974.

Номенклатура

Номенклатура ферментов: Vitamins, Coenzymes and Related Compounds, J Biol Chem., 241, 287, 1966; 245, 4229, 1970.

Глава 25

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. I

Природа гена. Синтез и репарация ДНК. Модификация и рестрикция ДНК-Хромосомы и хроматин. Манипуляции генетическими элементами.

Отношение последовательности ДНК к последовательности и структуре белка

Правильное понимание химических основ наследственности требует ответа на следующие вопросы: 1) Из какого материала построены гены? 2) Как гены реплицируются таким образом, что при клеточном делении каждая дочерняя клетка получает тот же комплект генетического материала, что и родительская клетка? 3) Как происходит экспрессия генов, т. е. с помощью каких механизмов гены определяют химические, метаболические и морфологические характеристики индивидуальной клетки или организма?

25.1. Гены и метаболизм

Наследственность обусловлена генами. Способ наследования характерных признаков, обусловленных отдельными генами, сейчас хорошо изучен экспериментально на многих видах, которые имеют половую дифференцировку — необходимое условие для выявления наличия и поведения отдельных генов в диплоидных организмах. Менделевские законы наследственности справедливы для человека, как и для остальных видов, и были описаны многие проявления различий в отдельных генах.

Общее представление о том, что один ген может контролировать только один этап метаболизма, возникло при изучении низших организмов (см. ниже) и аномалий у человека и других животных, у которых блокированы метаболические реакции. Прекрасным примером является метаболический дефект, называющийся алкаптонурия (разд. 23.2.11), который рецессивно наследуется у человека и обусловлен неспособностью окислять гомоген-тизиновую кислоту, нормальный промежуточный продукт метаболизма тирозина. Другие аномалии метаболизма фенилаланина и тирозина у человека, такие, как фенилкетонурия, тирозиноз и альбинизм, также являются наследственными и обусловлены единич-

25. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. I

1001

ными генными факторами. В каждом из этих случаев изменение одного гена — мутация — приводит к неспособности клетки проводить специфическую метаболическую реакцию.

Генетические исследования 'на хлебной плесени Neurospora crassa подтвердили информацию, ограниченно доступную на других объектах, относительно влияния отдельных генов. Так как споры Neurospora гаплоидны, они содержат по одному экземпляру всех семи хромосом и, следователыно, (всех генов. Каждый аск дикого типа содержит (восемь идентичных опар, каждая из которых может быть выделена и проанализирована индивидуально. При скрещивании мутанта с диким типом четыре споры проявляют свойства дикого типа, а четыре —мутаитного. Штамм дикого типа можно .культивировать .на минимальной среде, содержащей глюкозу, неорганический источник азота, соли и биотин. Мутанты могут быть «получены облученном ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами. Если облученная спора может расти «а 'минимальной среде, то мутация не произошла. Если не может, но (растет на среде, обогащенной аминокислотами, витаминами, пуринами, пиримидинами или другими добавками, то она подвергается дальнейшему исследованию для определения того, чем является недостающий фактор — (витамином, аминокислотой и т. д. Тестирование проводят сначала, па большие группы соединений, затем «а меньшие и, наконец, на индивидуальные вещества. Таким образом можно обнаружить индивидуальные мутанты, утратившие способность синтезировать определенную аминокислоту, один из (витаминов группы В, пурин или пиримидин.

Допустим, что для роста некоторого 'мутантного штамма необходимо соединение D. Так как синтез может включать ряд стадий, то метаболический блок может быть в любой точке цепи синтеза, начиная от предшественника А.

-> В

-> С-¦—-> ?

Ген 1 ген 1 ген 3

Если изменен ген 3 и блокировано превращение С—>-D, то для того, чтобы восстановить рост, необходимо добавить вещество D. Если изменен ген 1, то мутант будет расти при добавлении любого из продуктов — В, С или D. Таким образом, изменения нескольких различных генов приводят к потребности в соединении D, хотя метаболический блок может затронуть любую стадию. Например, Neurospora дикого типа .может синтезировать аргинин из аммония, а некоторые мутанты не могут расти, если в среду не добавить аргинин. Некоторые из этих штаммов могут расти только в -при-

30—1358

1002

III. МЕТАБОЛИЗМ

сутствни аргинина, другие могут использовать цитруллин и аргинин, а третьи — орнитин, цитруллин или аргинин. Очевидно', что последовательность 1стаднй в ????? случае должна быть X—юрни-ти1н—^цитруллин—»-арги,нин, точно такая же, как и у млекопитающих (разд. 21.4.3.6). Такого рода исследования сильно ускорили выяснение путей биосинтеза таких аминокислот, ,как лизин, триптофан, гистидин и т. д.

Во всех исследованных случаях было 'показано, что мутация одного гена .ведет к утрате активности одного специфического фермента. Таким образом, гены контролируют определенные (метаболические реакции, контролируя биосинтез ферментов. Это нашло отражение в утверждении «один ген—один фермент»*. Такие же исследования, как «а Neurospora, были проведены на мутантах вирусов, бактерий, высших растений и животных.

25.2. Материальный носитель генов — ДНК

Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что гены контролируют синтез ферментов, но не дают (никакой информации о химической природе 'гена. Множество данных указывает на то, что материальным носителем генов является ДНК.

1. Содержание ДНК в клетке строго постоянно для каждого вида, что согласуется с ролью ДНК как носителя генетической информации.

2. Мутации генов могут быть вызваны ультрафиолетовым облучением. Спектр действия образования мутаций хорошо соответствует спектру поглощения нуклеиновых кислот. Сходным образом физические и химические агенты, способные вызвать мутации, изменяют нуклеиновые кислоты.

3. Различные вирулентные штаммы пневмококков имеют химически различные капсульные полисахариды. Беокапсульные клетки одного типа могут быть трансформированы в культуре в капсуляр-ные клетки другого типа введением ничтожного количества ДНК, выделенной из капсульных организмов. Этот эффект называется трансформацией. Так, ничтожное количество ДНК из катасулярных пневмококков типа III индуцирует образование бескапсульным пневмококком типа II полисахаридов типа III. Аналогичным образом ДНК из различных штаммов бактерий использовали для

* Следует подчеркнуть, что само понятие «ген» в последние годы существенно изменилось (показано перекрывание структурных генов у некоторых бактериофагов, а именно одни и те же последовательности генома могут кодировать боле

страница 93
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.11.2019)