Ферментный аппарат

Cтраница 2

Содержание белка в некоторых пищевых продуктах. [16]

Весь сложный процесс переваривания пищевых белков в пищеварительном тракте настроен таким образом, чтобы путем последовательного действия протеолитических ферментов лишить белки пищи видовой и тканевой специфичности и придать продуктам распада способность всасываться в кровь через стенку кишечника. Примерно 95 - 97 % белков пищи всасывается в виде свободных аминокислот. Следовательно, ферментный аппарат пищеварительного тракта осуществляет поэтапное, строго избирательное расщепление пептидных связей белковой молекулы вплоть до конечных продуктов гидролиза белков - свободных аминокислот. Гидролиз заключается в разрыве пептидных связей - СО-NH - белковой молекулы. [17]

К числу особых процессов, осуществляемых микробными ферментами, относится также их участие в действии патогенных микроорганизмов, вызывающих различные болезни. Эта развивающаяся область, в которой взаимосвязаны проблемы ферментологии, микробиологии и медицины, базируется на следующем положении. Бесспорно, что ферментный аппарат бактериальной клетки является основой всей ее жизнедеятельности; все процессы обмена в ней и основывающиеся на них вирулентность, антигенная структура и патогенность зависят от набора и локализации ферментов. Многие из ферментов, в частности бактериальных, обладают сильным токсическим действием; влияние ферментных белков, вырабатываемых возбудителями инфекций на течение, исход болезни и иммунитет очень велико. Ферменты микробов, паразитирующих в организме, могут образовывать разнообразные ядовитые продукты как разрушением веществ животного организма, так и за счет распада или выделения своих собственных составных частей. [18]

Лишь около 0 1 % всех молекул участвует в фотохимических превращениях. Остальные молекулы ( их может быть более тысячи), поглощая световую энергию, передают ее той, которая в конечном счете отдает электрон ферментативной системе. Таким путем достигается равномерный темп фотосинтеза: даже если квант не попадает в молекулу хлорофилла, связанного с ферментным аппаратом, энергия кванта все равно будет доставлена к надлежащему пункту. Группы молекул хлорофилла в хлоропластах, действующие указанным образом, называются фотосинтетической единицей. [19]

Мы, однако, проявили бы легкомыслие, если бы утверждали, что изолированное изучение биокатализаторов - ферментов - достаточно для получения исчерпывающей информации о том, что такое биокатализ. Этим термином обозначают одну из сторон жизни; особенность ферментов состоит в том, что, отделенные от других элементов клетки, они обычно все же продолжают действовать и побуждают химика заняться механизмом соответствующих реакций. Получая фермент в чистом виде и с облегчением выбрасывая остатки исходных материалов, мы жертвуем новым ради привычного - разрушенная клетка со всем ее ферментным аппаратом, конечно, более интересный объект, чем одна, грубо удаленная из нее деталь. Разумеется, с методической точки зрения иначе поступить нельзя - аналитические приемы вполне законны, и сложные объекты подлежат на первых этапах их изучения также и прямому разложению. Важно, тем не менее, не останавливаться на данных анализа и попытаться связать в одно целое сведения, относящиеся к деталям. Тогда окажется, что биокатализ нельзя отделить от проблем биогенеза и какими бы трудными ни казались эти вопросы, у исследователя остается утешение, что, не теряя их из виду, он все же сделает меньше ошибок, чем если вовсе забудет об их существовании. [20]

Репликация ДНК представляет полуконсервативный процесс, в котором дочерние клетки получают по одной нити материнской и одной нити вновь синтезированной ДНК. Репликация хромосомы начинается в участке, называемом oriC ( от англ, origin), присоединением белковых факторов инициации. Это сопровождается расплетением двойной спирали ДНК с образованием двух репликативных вилок, на каждой из которых начинается встречный синтез второй нити. Для синтеза существует сложный ферментный аппарат; обеспечивающий расплетение нитей ( ДНК-гиг раза или топоизомераза), хеликаза, праймаза с праймером РНК, ДНК-полимераза I и ДНК-полимераза III. Для ее функционирования необходимо поступление предшественников в виде праймеров РНК, в свою очередь образуемых из пентоз, оснований, АТФ - из цитоплазмы и ферментов -: изрибосомального аппарата. [21]

С точки зрения биохимической эволюции такая близость свойств фермента, выполняющего у разных животных одну и ту же химическую функцию - каталитическое расщепление ацетилхолина, не является неожиданной. Ацетилхолиновый механизм передачи возбуждения в специализированных нервных структурах, возникший, по-видимому, на самых ранних стадиях эволюции нервной системы, мог закрепиться только благодаря тому, что одновременно вызвал образование высокоэффективного приспособления-ацетилхолинэсте-разы для быстрого разрушения медиатора. Качественная неизменность в эволюции одного из медиаторов нервного возбуждения - ацетилхолина - и служит причиной стабильности фермента, специфически настроенного на разрушение этого медиатора с необходимой скоростью. Поскольку, однако, эволюция функций нервного аппарата была связана с увеличением числа структурных элементов нервной системы и усложнением схем соединения их в общую самонастраивающуюся систему, эволюция ферментного аппарата шла, по-видимому, двумя путями. Первый путь - это увеличение количества и концентрации ацетилхолин-эстеразы в проводящих возбуждение структурных элементах для обеспечения достаточной скорости разрушения любых количеств ацетилхолина, которые могут выделиться. [22]

Нетрудно найти примеры таких зон, когда речь идет о человеке и об изменении окружающего мира, отмечающем его целеустремленную деятельность. Даже модели мозга типа счетных машин обладают в глазах их творцов этой особенностью, создавая вокруг себя зону организации. Вполне очевидно, что различные формы высшей интеллектуальной деятельности характеризуются громадной способностью к созданию зон организации. Образование в результате действия организационного потенциала зоны организации облегчает живым клеткам формирование их собственной структуры из менее организованных материалов. Все механизмы клетки, действие которых направлено на саморепродукцию или развитие, функционируют так, что на каждом этапе всей последовательности реакций организационная работа минимальна. Синтез белка осуществляется только тогда, когда и пространственные и энергетические условия таковы, что ферментному аппарату остается лишь замыкать цепочки аминокислот. [23]

Фотосинтез, требующий такой сложной последовательности реакций, связан и со сложной структурной организацией. В растениях фотосинтетический аппарат сосредоточен в хлоропла-стах - частицах, имеющих размеры около 5 мк. В хлоропластах находятся молекулы хлорофилла и других пигментов, необходимых для фотосинтетических реакций. Лишь около 0 1 % всех молекул участвует в фотохимических превращениях. Остальные молекулы ( их может быть более тысячи), поглощая световую энергию, передают ее той молекуле, которая направляет электрон в ферментативную систему. Таким путем достигается равномерный темп фотосинтеза: даже если квант не попадает в молекулу хлорофилла, связанного с ферментным аппаратом, энергия кванта все равно будет доставлена к надлежащему пункту. Группы молекул хлорофилла в хлоропластах, действующие указанным образом, называются фотосинтетической единицей. [24]

Бактерии, принадлежащие к этому и другим близким родам, чрезвычайно широко распространены в природе. Типичные гетеротрофы, расщепляющие целлюлозу в растительных остатках, систематически поступающую в почву с растительным спадом. Многие из них способны разлагать парафин и циклические соединения. В лабораторных условиях успешно культивируются на фильтровальной бумаге, наложенной на питательную среду в аэробных условиях. Роль этой группы микроорганизмов исключительно велика, так как они обеспечивают распад важнейшего природного вещества - целлюлозы - и перевод его в соединения, доступные для других организмов, не обладающих ферментным аппаратом, позволяющим расцеплять целлюлозу. Более того, целлюлоза является главным энергетическим материалом, поступающим в природные субстраты за счет основного процесса на пашей планете - фотосинтеза. Затем следует цепочка превращений органических веществ, заканчивающаяся их полной минерализацией. Это обеспечивает нормальный круговорот веществ в природе. [25]

Так же как и при воздействии многих других стрессов, вызванных неблагоприятными условиями, первой линией обороны здесь могут быть поведенческие и физиологические пути адаптации. Когда человек взбирается на большую высоту, неприятные ощущения, обусловленные нехваткой кислорода, - головная боль, головокружение, иногда и тошнота - побуждают его снизить мышечную активность и уменьшить таким образом потребности в кислороде. На физиологическом уровне может отмечаться учащение ритма сердца и дыхания, приводящее к увеличению количества кислорода, доставляемого тканям данным количеством гемоглобина. Однако необходимость в этих поведенческих и физиологических реакциях в значительной части отпадает, когда наступают адаптивные сдвиги на молекулярном уровне. Первое изменение, повышающее способность крови переносить кислород, состоит в увеличении числа циркулирующих эритроцитов в результате сокращения селезенки, которая может содержать значительный резерв этих клеток. Кроме того, возрастает способность гемоглобина отдавать кислород тканям, что достигается путем увеличения концентраций 2 3 - ДФГ в эритроцитах; это происходит в первые два дня высотной адаптации. При длительном пребывании на больших высотах может также увеличиться образование самих эритроцитов, что помогает поддерживать высокий уровень гемоглобина в циркулирующей крови. Таким образом, приспособительные изменения, происходящие в системе транспорта О2 при адаптации к большим высотам, аналогичны многим изменениям ферментного аппарата, которые были рассмотрены ранее, например связанным с адаптацией к температуре и солености. Во всех этих случаях адаптивная реакция включает, во-первых, изменение общей функциональной способности той или иной системы и, во-вторых ( что не менее важно), тонкую регуляцию ее функции, которая по-прежнему остается под жестким физиологическим контролем. [26]

Страницы: 1 2