Cтраница 1
Специализированные белки высших организмов - гамма-глобулины защищают организм от чужеродных биополимеров, выполняя иммунологическую функцию. [1]
РНК требует десятков различных ферментов и специализированных белков, в то время как для создания не несущей информации макромолекулы, например гликогена, достаточно всего лишь нескольких ферментов. Далее мы рассмотрим механизм биосинтеза белка, самого сложного из известных биосинтетических процессов, в котором принимает участие больше 200 различных ферментов и других специализированных макромолекул, необходимых для расшифровки и перевода символов генетического кода в трехмерную структуру белков. [2]
Специализированные белки выполняют одну и ту же функцию в разных организмах и могут использоваться для установления генеалогии организмов. Однако следует отметить, что специализация белков не направляет эволюцию организмов. Дифференциация белков - это процесс, ведущий к функциональному разнообразию гомологичных белков. Таким образом, можно внести определенный порядок в огромный перечень существующих - белков и вместе с тем выявить аспекты эволюции метаболических путей. Важным механизмом дифференциации белков является мультипликация и слияние генов. [3]
Химотрипсин катализирует гидролиз пептидных связей, образованных карбоксильными группами ароматических аминокислот. Специализированные белки соединительной ткани - эластин и коллаген - перевариваются с помощью панкреатических эндопептидаз - эластазы и коллагеназы. [4]
Многие белки защищают организм от вторжения других организмов или предохраняют его от повреждений. Иммуноглобулины, или антитела, образующиеся у позвоночных-это специализированные белки, вырабатываемые в лимфоцитах; они обладают способностью распознавать проникшие в организм бактерии, вирусы или чужеродные белки других видов, а затем нейтрализовать их или связываться с ними, вызывая образование осадка. Фибриноген и тромбин-белки, участвующие в процессе свертьшания крови; они предохраняют организм от потери крови при повреждении сосудистой системы. Змеиные яды, бактериальные токсины и токсичные белки растений, например рицин, по-видимому, также выполняют защитные функции. [5]
Клетки в зародыше нематоды по мере пролиферации начинают синтезировать различные специализированные генные продукты, т.е. дифференцируются. Даже если подавить деление клеток ( точнее, цитокинез), синтез специализированных белков может начинаться в надлежащее время. Более того, при этом в одной клетке могут экспрессироваться гены, активность которьв в норме характерна для разных типов дифференцированных клеток. [6]
Если говорить о способности клеточных органоидов к биосинтезу белка, то оказывается, что все они в той или иной степени обладают этой способностью. Однако наибольшей активностью в отношении синтеза белка обладают самые маленькие клеточные гранулы - рибосомы. По-видимому, вся массовая белковая продукция клетки сосредоточена именно в рибосомах, в то время как в других клеточных гранулах ( ядра, митохондрии, пластиды), вероятно, синтезируются только некоторые специализированные белки. [7]
Отметим, что этот метод дает сведения об аминокислотной последовательности предшественников в точках разветвления. Именно этот этап является основным в упоминавшемся выше методе предшествующих последовательностей. При сравнении более чем четырех ( поли) пептидов в общем случае точного решения получить нельзя. В таких случаях, в частности, например, для цитохрома с ( 70 специализированных белков) и для сериновых протеаз ( 20 дифференцированных белков, см. ниже), метод предшествующих последовательностей [513] используется для достижения возможно лучшей подгонки при построении на основе имеющихся данных наилучшего - филогенетического дерева. Очевидно, что в таком дереве будет наблюдаться тем больше неопределенностей в некой предшествующей последовательности, чем более удалена во времени точка разветвления. [8]
У высших организмов процессы биосинтеза белка регулируются значительно сложнее. Хотя каждая клетка позвоночного содержит полный геном данного организма, в клетке данного типа экс-прессируется только часть структурных генов. Почти во всех клетках высших животных присутствуют наборы основных ферментов, необходимые для реализации главных путей метаболизма. Однако клетки разных типов, например клетки мышц, мозга, печени, содержат свойственные только им структуры и выполняют только им присущие биологические функции, реализация которых обеспечивается наборами специализированных белков. Например, клетки скелетных мышц содержат огромное количество ориентированных миозиновых и акти-новых нитей ( разд. Точно так же клетки мозга содержат ферменты, необходимые для синтеза большого числа различных веществ-медиаторов нервных импульсов, в то время как клетки печени этих ферментов вообще не содержат. Вместе с тем в печени млекопитающих присутствуют все ферменты, необходимые для образования мочевины, тогда как в других тканях этих ферментов нет и они не обладают способностью синтезировать мочевину ( разд. Кроме того, биосинтез разных наборов специализированных белков должен быть точно запрограммирован в последовательности и времени их появления в ходе строго упорядоченной дифференцировки и роста высших организмов. Пока нам сравнительно мало что известно о регуляции экспрессии генов в эукариотических организмах с их многочисленными хромосомами. Однако сегодня мы располагаем значительной информацией о регуляции синтеза белка у прокариот. [9]
На рис. 14 - 10 видно, что у каждой миозино-вой молекулы толстой нити имеется головка. Эти головки миозиновых молекул, равномерно распределенные вдоль толстых нитей, представляют собой не что иное, как ферменты. Многократно приходя в контакт с тонкими нитями, они вызывают гидролиз АТР, в результате чего благодаря скользящему усилию толстые нити смещаются вдоль тонких к концам саркомера. Гидролиз АТР сопровождается, как полагают, изменением формы, или конформации головки мио-зиновой молекулы, что и приводит к возникновению механической силы. Таким способом миозин и актин, а также другие специализированные белки сократительной системы переводят химическую энергию АТР в механическую энергию мышечного сокращения. [10]
У высших организмов процессы биосинтеза белка регулируются значительно сложнее. Хотя каждая клетка позвоночного содержит полный геном данного организма, в клетке данного типа экс-прессируется только часть структурных генов. Почти во всех клетках высших животных присутствуют наборы основных ферментов, необходимые для реализации главных путей метаболизма. Однако клетки разных типов, например клетки мышц, мозга, печени, содержат свойственные только им структуры и выполняют только им присущие биологические функции, реализация которых обеспечивается наборами специализированных белков. Например, клетки скелетных мышц содержат огромное количество ориентированных миозиновых и акти-новых нитей ( разд. Точно так же клетки мозга содержат ферменты, необходимые для синтеза большого числа различных веществ-медиаторов нервных импульсов, в то время как клетки печени этих ферментов вообще не содержат. Вместе с тем в печени млекопитающих присутствуют все ферменты, необходимые для образования мочевины, тогда как в других тканях этих ферментов нет и они не обладают способностью синтезировать мочевину ( разд. Кроме того, биосинтез разных наборов специализированных белков должен быть точно запрограммирован в последовательности и времени их появления в ходе строго упорядоченной дифференцировки и роста высших организмов. Пока нам сравнительно мало что известно о регуляции экспрессии генов в эукариотических организмах с их многочисленными хромосомами. Однако сегодня мы располагаем значительной информацией о регуляции синтеза белка у прокариот. [11]