2. Классификация методов изучения регуляции метаболической активности

В зависимости от целей и методологии экспериментов по изучению проблем регуляции метаболизма различают несколько подходов к группированию методов исследования. Наиболее широкий из них - классификация по методическому признаку.

Классификация методов изучения закономерностей регуляции метаболизма:

1. микробиологические (микроскопические, ферментационные и др.);

2. биохимические (энзиматические, манометрические, колориметрические и др.);

3. химические (аналитические, радиоизотопные и др.);

4. физико-химические (спектральные, полярографические, хроматографические, электрофоретические, рефрактометрические и др.);

5. физиологические (респирометрические и др.);

6. физические (электрофизические, дезинтеграционные, седиментационные и др.);

7. математические (моделирование, расчёты и др.).

Классификацию методов исследования закономерностей регуляции метаболизма можно провести и по другим признакам: операционному, информационно-аналитическому, объекту исследования и т.д.

3. Методические особенности изучения скорости роста и активности транспортных систем у микроорганизмов

Планирование эксперимента и выбор конкретных методов исследования необходимо осуществлять, имея в виду, что у бактерий существуют два основных типа регуляции ферментативной активности - аллостерический и ковалентная модификация. Главным объектом исследования регуляции метаболизма в клетках микроорганизмов являются аллостерические белки.

Названия видам аллостерической регуляции, приведенным в таблице, даны в соответствии с тем, какое положение занимает эффектор в метаболическом пути.

Анализ процессов регуляции in vivo (то есть преимущественно физиологическими методами) при современном уровне биохимических знаний крайне затруднен, а иногда и невозможен.

При изучении аллостерической регуляции обычно проводят эксперименты in vitro. К реакционной смеси добавляют соединения, которые предположительно участвуют в регуляции - так называемые эффекторы, - и изучают их влияние на общий ход реакции. При аллостерических взаимодействиях влияние этих эффекторов наблюдается сразу же; оно обратимо и зависит от их концентрации. Для аллостерических ферментов график зависимости начальной скорости реакции от концентрации субстрата имеет сигмоидную форму, тогда как для обычных ферментов он имеет вид гиперболы. Это обусловлено тем, что субстрат, помимо собственной функции, выполняет еще и функцию эффектора.

В процессе регуляции ферментативной активности путем ковалентной модификации происходит ковалентное связывание лиганда с ферментом, а не простое обратимое, как при аллостерической регуляции. Это ковалентное связывание катализируется другим ферментом. Активный (взаимно превращаемый) фермент превращается в неактивный с помощью другого фермента (инактивирующего), который ковалентно модифицирует первый. Другой фермент (активирующий) катализирует переход фермента в исходное активное состояние путем удаления появившихся ковалентных связей.