Cтраница 2
Типы связей между функциональными доменами ( ковалентная, невалентная), так же как и их отсутствие, можно коррелировать с физиологической средой, в которой существует белок. Большинство внутриклеточных белков олигомерны, белки плазмы крови - - крупные мономеры, состоящие из нескольких функциональных доменов, а белки, действующие вне организма, представляют собой небольшие мономеры. [16]
Механизм обратимого включения аминокислотных остатков в тканевые белки неизвестен; очевидно, этот процесс тесно связан с процессом биосинтеза белка. Отражает ли динамическое состояние тканей динамическое состояние молекул внутриклеточных белков, также окончательно не установлено. Эти вопросы обсуждаются ниже ( см. стр. [17]
Часто высказывалось предположение, что все внутриклеточные и внеклеточные белки животных тканей подвергаются непрерывному распаду и синтезу. Однако фактически не получено однозначных данных, показывающих, что все внутриклеточные белки обновляются. [18]
Дальнейшая цепь событий не вполне ясна, но считается, что они протекают по механизму с участием цАМФ [ Burke G. Далее следует активация аденилат-циклазы, что в свою очередь влечет за собой активирование и фосфорилирование множества внутриклеточных белков и ферментов. [19]
В течение всей своей жизни человек существует в пределах очень ограниченного и активно защищаемого диапазона внутренних температур тела. Максимально допустимые пределы для жизнедеятельных клеток: от О С ( образование кристаллов льда) до 45 С ( тепловая коагуляция внутриклеточных белков); однако в короткие промежутки времени человек может переносить температуру тела ниже 35 С или выше 41 С. Чтобы поддерживать температуру своего организма в этих пределах, человек выработал очень эффективные и в некоторых отношениях весьма специфические физиологические реакции, с помощью которых он обычно реагирует, на резкие перепады, связанные с сильным перегревом организма. В основе этих реакций, вызванных необходимостью купировать, инициировать или устранять перегрев организма, - механизм тонкой координации различных систем человеческого организма. [20]
Очевидно, что важную роль в ко-трансляционном сворачивании белка может играть образование дисульфидных связей между цистеиновыми остатками. Дисульфидные связи, скрепляющие третичную структуру, особенно распространены у секреторных белков эукариот. Наоборот, внутриклеточные белки чаще характеризуются свободными сульфгидрильными группами цистеиновых остатков. Действительно, условия внеклеточной среды, по сравнению с внутриклеточной, являются более окислительными. Дисульфидные связи, по-видимому, могут завязываться между цистеиновыми остатками растущей полипептидной цепи уже по мере ее прохода через мембрану в межмембранный просвет. Такие связи могут возникать спонтанно при достаточно окислительных условиях среды. Однако, во-первых, скорость спонтанного образования дисульфидных связей в белке, по сравнению со скоростью его синтеза и сворачивания, не велика; во-вторых, в процессе сворачивания всегда существует вероятность образования дисульфидных связей между не теми остатками цистеина, которые должны образовать мостики в законченной свернутой белковой молекуле. [21]
Жиры также входят в состав клеточных мембран. Белки, которые также входят в состав клеточной мембраны ( и которые вместе с жирами регулируют проникновение химических веществ в клетку и из нее), находятся и внутри клетки, в так называемой цитоплазме, содержащей растворенные в воде химические вещества. Некоторые из этих внутриклеточных белков, называемых ферментами, ускоряют ход многих химических реакций обмена веществ, которые в противном случае проходили бы недостаточно быстро для поддер жания жизни клетки. Нуклеиновые кислоты в основном находятся внутри особой клеточной структуры, называемой ядром. Ядро представляет собой сферическую структуру, расположенную примерно в центре каждой клетки. Нуклеиновые кислоты бывают двух основных типов: дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, и рибонуклеиновая кислота, или РНК. Обе представляют собой длинные, сложные цепочки атомов. [22]
Эти данные можно объяснить либо различиями в скорости оборота белков, либо различной скоростью их синтеза. Поэтому такие опыты не позволяют решить вопрос о наличии внутриклеточного оборота белков. Результаты недавних исследований на животных объектах подтверждают гипотезу о динамическом состоянии внутриклеточных белков. [23]
Внутриклеточный компонент, в котором осуществляется процесс трансляции, называется рибосомой. Шероховатый эндоплазматический ретикулум - это компартмент клетки, в котором мембрансвязанные полисомы продуцируют как мембранные белки, так и белки, подлежащие экскреций и транспорту. По-лирибосомные структуры присусствуют и в свободной форме - в цитозоле, где они синтезируют внутриклеточные белки. Рибосомы - это субклеточные частицы, состоящие из рРНК и белков. По константе седиментации различают 708-рибосомы прокариот и 808-рибосо-мы эукариот. Рибосомные РНК синтезируются в ядрышке в виде предшественника 458 - рРНК, который затем расщепляется эндонуклеазами на рРНК нужной длины. Рибосомные белки образуются в цитоплазме и переносятся в ядрышко. [24]
Пищеварительные ферменты уже ряд лет используют в качестве препаратов для компенсации их недостаточности при некоторых заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Лекарственная форма обычно содержит смесь ферментов - пепсина, трипсина, химотрипсина, а-амилазы, липазы. Протеолитические ферменты применяют для лечения осложненных рай и пюйно-некротических процессов, поскольку они гидролизуют денатурированные белки в омертвевших тканях, в то же время мало затрагивая нативные внутриклеточные белки, отделенные клеточными мембранами и менее чуствительные к действию протеаз благодаря компактной третичной структуре. Некоторые специальные протеазы, например фермент фибринолизин, катализирующий гидролиз фибрина - основного белка кровяного сгустка, образующегося при свертывании крови, используют для рассасывания тромбов, возникающих в кровяном русле и угрожающих закупоркой кровеносных сосудов. [25]
Часто высказывалось предположение, что все внутриклеточные и внеклеточные белки животных тканей подвергаются непрерывному распаду и синтезу. Однако фактически не получено однозначных данных, показывающих, что все внутриклеточные белки обновляются. Опыты с применением меченых аминокислот показали, что, как правило, в тканях, у которых скорость смены клеток и скорость секреции белков невелики ( например, в мышцах), оборот белка происходит относительно медленно, тогда как ткани, которым свойственны быстрая смена клеток и активная секреция белка ( например, ткани печени и слизистой кишечника), характеризуются высокой скоростью обновления. Возможно, что молекулы внутриклеточных белков остаются стабильными до тех пор, пока они не секретируются клеткой или пока клетка не разрушается. Включение изотопа во внутриклеточный блок, согласно этой концепции, происходит лишь в связи с синтезом молекулы белка. Такой синтез может происходить во время активного роста ткани или представлять функцию процесса изнашивания ткани. [26]
С другой стороны, сравнительный анализ позволяет отметить, что дефицит незаменимых аминокислот в организме в какой-то мере усиливает влияние больших количеств витамина А на мембраны клеток и субклеточных структур. Как уже отмечалось, такая форма дисбаланса в диете сначала несколько угнетает, а затем значительно повышает активность ферментов лизосом печени - РНК-азы, ДНК-азы, катепсина. Ингибирование их активности на первом этапе воздействия диеты, по всей вероятности, обеспечивает бережное расходование белков, в том числе аминокислот, в условиях их дефицита. Стимуляция лизосомальных ферментов на этапе, когда белковая недостаточность достигает выраженной степени, усиливает деградацию наименее важных в этой ситуации белков, нуклеиновых кислот и субклеточных структур и использование образовавшихся фрагментов для синтеза новых, необходимых для клетки макромолекул. Подобная динамика изменений по своему значению представляется компенсаторной. Последнее согласуется с гипотезой А. А. Покровского и В. А. Тутельяна ( 1968) о реконструктивной роли лизосом, которая в свою очередь согласуется с точкой зрения Spadoni ( 1972), который, рассматривая молекулярные основы регуляции синтеза белка при длительной белковой недостаточности в эксперименте, указывает на развивающуюся в этих условиях перестройку синтезирующего белок аппарата печени, приводящую к снижению синтеза на экспорт и к сохранению синтеза внутриклеточных белков. [27]