Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основные механизмы регуляции метаболизма микроорганизмов. Учебное пособие
.pdf
101
заражению E.carotovora трансгенные растения табака с включенным аiiАгеном.
4.5 Бактериальные цитокины
Выяснено, что некоторые прокариотические микроорганизмы
обладают способностью к синтезу веществ, похожих на гормоны
позвоночных (включая стероиды и полипептидные гормоны, такие, как
инсулин). При этом новыми исследованиями подчеркивается важность
химически опосредованных межклеточных взаимодействий в бактериальных
культурах для таких процессов, как конъюгация, споруляция,
биолюминесценция и вирулентность. Все это служит посылом для
большинства исследователей в области микробиологии пытаться
расшифровать принципы взаимодействия между микроорганизмами, которые
основаны на использовании бактериальных цитокинов.
Известно, что микроорганизмы имеют способность гибко
адаптироваться к изменениям условий окружающей среды, например, к
недостатку питательных компонентов. При этом некоторые микроорганизмы
обладают генетически закрепленной специфической организацией
метаболизма, которая позволяет существовать при очень низких
концентрациях питательных веществ (олиготрофы). Клетки другой категории
(копиотрофы) способны включать специальные программы переживания
неблагоприятных условий при истощении среды обитания. Часть из них
образуют специализированные структуры (споры и цисты), чрезвычайно
устойчивые к различным стрессам, неспорулирующие же бактерии, оставаясь
вегетативными клетками с пониженной метаболической активностью,
способны переживать неблагоприятные условия, то есть переходя в особое
VBNC (viable but nonculturable – жизнеспособные, но некультивируемые)
состояние. Естественно, что некультивируемые бактерии из-за
102
невозможности высева их на плотные и жидкие питательные среды и
невозможности их в результате обнаружить остаются за рамками
общепринятых методов исследований. Например, склонны образовывать
некультивируемые формы возбудители таких опасных заболеваний, как
холера и кампилобактериоз. При выделении из окружающей среды (почва,
речные и морские воды и т.д.) образцов и при их микроскопическом
исследовании было обнаружено множество клеток, обладающие
метаболической активностью и не способные образовывать полноценную
культуру, то есть некультивируемые. К настоящему времени известно всего
несколько примеров превращения таких бактерий в нормальные
культивируемые клетки. Концепция цитокин-зависимого роста
микроорганизмов позволяет по-новому рассматривать проблему подбора
сред для восстановления некультивируемых форм.
Некультивируемые формы патогенных бактерий обнаруживаются не
только в окружающей среде, но и в тканях и органах животных и человека,
чаще всего достаточно сильно отличающиеся биохимически и
морфологически. Так например, в тканях возбудитель туберкулеза образует
нетипичные кокковидные формы. Вероятно, данные клетки являются
особыми переживающими формами, которые способны к активации и
размножению. Периодически возникающие рецидивы болезни у, казалось
бы, вылеченных больных, может объясняться существованием таких
покоящихся форм. Было продемонстрировано, что клетки Mycobacterium
tuberculosis могут переходить в микроаэрофильных условиях in vitro в
нереплицируемое кокковидное состояние, которое часто возникает in vivo
(например, в гранулемах). Также кокковидные формы были обнаружены для
Helicobacter pylor и Campylobacter jejuni. Вероятно их образование в тканях
связано с воздействием лекарств и, выдвинуто предположение, что они
являются покоящимися клетками, которые устойчивы к действию
антибиотиков. Однако существующие данные о культивировании данных
103
форм весьма противоречивы. Предполагается, что такие бактерии могут быть
активированы какими-то специфическими ростовыми факторами, роль
которых, возможно, выполняют цитокины хозяина. Например, внутри
моноцитов рост туберкулезных бацилл существенно стимулировался
трансформирующим ростовым фактором (TGF-1), а рост клеток M.avium и
М.tuberculosis внутри макрофагов значительно ускорялся в присутствии
эпидермадьного ростового фактора. В связи с этим, цитокинные факторы
хозяина могут играть важную роль как в активации покоящихся бактерий,
так и в размножении активных возбудителей. К значительному
размножению клеток Pseudomonas pseudomallei, являющихся возбудителями
мелиоидоза,приводит снижение уровня инсулина в крови больных сахарным
диабетом, а трансферрин имеет большое значение для роста и переживания
внутри мышиных макрофагов клеток Francisella tularensis.
Специфические бактериальные цитокины, вероятно, играют выжную
роль в образовании покоящихся форм и их восстановлении в вегетативные
активные делящиеся клетки. Таким образом, принимая во внимание
проблемы возникновения устойчивости к антибиотикам, сложно переоценить
важность поиска автокринных ростовых факторов, которые необходимы для
роста патогенных бактерий, и, которые будут являться мишенью для
воздействия принципиально новых антибиотиков, которые не оказывают
токсичности на больного.
Существенно улучшить ситуацию с выращиванием
некультивируемых бактерий на средах, не вполне подходящих для их
размножения, можно в результате применения специфических
бактериальных цитокинов. Например, микрококки которые обычно не растут
на минимальной сукцинатной среде начинают нормально в ней размножаться
в присутствии автокринного фактора Rpf (resuscitation-promoting factor), а
отмытые клетки Mycobacterium smegmatis, растущие на минимальной среде
только при добавлении Rpf, который был выделен из Micrococcus luteus,
104
можно рассматривать в качестве модели популяции «голодающих» бактерий
в почве, которые требуют для начала деления присутствия специфического
цитокина. Применение специфических бактериальных цитокинов также
может существенно улучшить ситуацию с выращиванием некультивируемых
бактерий в средах, не вполне подходящих для их размножения. Гены,
сходные с геном, который кодирует белок Rpf у М.luteus, широко
распространены среди грамположительных бактерий с высоким
содержанием G+C, к которым относятся стрептомицеты,микобактерии и
коринебактерии. Данный факт открывает новые возможности для
предупреждения и лечения болезней, вызванных микробными агентами, а
также позволяющие по-иному взглянуть на сложный комплекс межвидовых
бактериальных взаимодействий в природных местах обитания
микроорганизмов.
105
5 Тестовые задания для контроля уровня знаний
Тесты по теме «Регуляция активности ферментов»
1 Наиболее специфическое действие на активность ферментов
оказывают:
а) физические факторы;
б) химические факторы;
в) биологические факторы;
г) действие всех факторов равнозначно.
2 Наименее специфическое действие на активность ферментов
оказывают:
а) физические факторы;
б) химические факторы;
в) биологические факторы;
г) действие всех факторов равнозначно.
3 Химические вещества, регулирующие активность фермента, могут
связываться с:
а) белковой частью фермента;
б) небелковой частью фермента;
в) активным центром фермента;
г) аллостерическим центром фермента.
4 Аллостерические ферменты представляют собой:
а) мономеры;
б) олигомеры;
в) полимеры;
106
5 Аллостерические ферменты в своем составе имеют центры:
а) активный и регуляторный;
б) субстратный и регуляторный;
в) каталитический и регуляторный;
г) субстратный и каталитический.
6 Эффекторами, изменяющими активность ферментов, могут быть:
а) активаторы;
б) индукторы;
в) репрессоры;
г) ингибиторы.
7 График зависимости скорости реакции от концентрации субстрата у
неаллостерических ферментов представляет собой:
а) сигмоидную кривую;
б) гиперболу;
в) пораболу;
г) линейную зависимость.
8 График зависимости скорости реакции от концентрации субстрата у
аллостерических ферментов представляет собой:
а) сигмоидную кривую;
б) гиперболу;
в) пораболу;
г) линейную зависимость.
9 В случае, когда фермент находится в двух формах, по-разному
подверженных конформационным изменениям в присутствии субстрата
называется ________________________________________________________.
107
10 В случае, когда эффектор, присоединившись к одной субъединице,
воздействует на активные центры других субъединиц, которые при этом
переходят из состояния низкого сродства к субстрату в состояние высокого
сродства, означает, что присоединился:
а) положительный эффектор;
б) отрицательный эффектор.
11 В случае, когда эффектор, присоединившись к одной субъединице,
воздействует на активные центры других субъединиц, которые при этом
переходят из состояния высокого сродства к субстрату в состояние низкого
сродства, означает, что присоединился:
а) положительный эффектор;
б) отрицательный эффектор.
12 Модель Моно предполагает, что фермент существует в:
а) серии промежуточных состояний;
б) виде равновесной смеси двух форм.
13 Модель Кошланда предполагает, что фермент существует в:
а) серии промежуточных состояний;
б) виде равновесной смеси двух форм.
14 Примером регуляции конечным продуктом активности первого
фермента неразветвленного пути является:
а) треониндезаминазы изолейцином;
б) треониндезаминазыСТР;
в) аспртаттранскарбамилазы изолейцином;
г) аспртаттранскарбамилазыСТР.
108
15 При регуляции конечным продуктом активности аллостерического
фермента разветвленного пути предполагает, чтобы:
а) перепроизводство одного конечного продукта приводило к
прекращению синтеза других, связанных с ним конечных продуктов;
б) перепроизводство двух конечных продуктов приводило к
прекращению синтеза других, связанных с ними конечных продуктов;
в) перепроизводство всех конечных продуктов приводило к
прекращению синтеза конечных продуктов.
16 Если первую реакцию биосинтетического пути регулирует один
фермент, то на поверхности данного фермента имеются:
а) один регуляторный центр и несколько субстратных;
б) один активный центр и несколько регуляторных;
в) один регуляторный центр и несколько активных;
г) один каталитический центр и несколько субстратных.
17 Регуляция разветвленных путей биосинтеза ингибированием
аллостерических ферметов конечными продуктами этих путей сводится к
тому, что:
а) в регулировании принимают участие все конечные продукты
других биосинтетических путей;
б) в регулировании принимают участие два конечных
продуктаданного биосинтетического пути;
в) в регулировании принимают участие все конечные продукты
данного биосинтетического пути;
г) в регулировании принимают участие один конечный продукт
данного биосинтетического пути.
109
18 Регуляцию первого этапа биосинтеза аминокислот из
аспартатаосуществляют три изофермента, активность которых
контролируются:
а) тремя конечными продуктами;
б) двумя конечными продуктами;
в) конечными и промежуточными продуктами.
19 Примером регуляции активности ферментов путем кумулятивного
ингибирования по типу обратной связи является:
а) биосинтез ароматических аминокислот из фосфоенолпирувата и
эритрозо-4-фосфата у Escherichia coli;
б) биосинтеза ароматических аминокислот из фосфоенолпирувата и
эритрозо-4-фосфата у Bacillus subtilis;
в) биосинтеза ароматических аминокислот из фосфоенолпирувата и
эритрозо-4-фосфата Alcaligenes eutrophus.
20 Регуляцию первого этапа биосинтеза ароматических аминокислот
из фосфоенолпирувата и эритрозо-4-фосфата осуществляют три
изофермента, активность которых контролируются:
а) тремя конечными продуктами;
б) двумя конечными продуктами;
в) конечными и промежуточными продуктами.
21 Конкурентное и неконкурентное ингибирование относится к:
а) обратимому ингибированию;
б) необратимому ингибированию.
110
22 При кумулятивном ингибировании по типу обратной связи
1) каталитические реакции
А) скорость постоянна
2) цепные реакции
Б) скорость может возрастать
1) каталитические реакции
А) расходуются ингибиторы
2) цепные реакции
Б) не расходуются ингибиторы
активности ферментов разветвленных путей биосинтеза остаточная
активность рассчитывается как:
а) сумма остаточных активностей при ингибировании каждого
конечного продукта;
б) произведение остаточных активностей при ингибировании
каждого конечного продукта;
в) активность смеси аминокислот, присутствующих в среде.
23 Примером аллостерической регуляции неразветвленных путей
биосинтеза является ингибирование:
а) треониндезаминазы изолейцином;
б) треониндезаминазыСТР;
в) аспртаттранскарбамилазы изолейцином;
г) аспртаттранскарбамилазы СТР.
24 Конкурентное ингибирования является одним из видов:
а) обратимого ингибирования;
б) необратимого ингибирования.
25 Соотнесите ингибиторы реакций с конечной скоростью реакции
26 Соотнесите ингибиторы реакций с их количеством после
прохождения реакции
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]