Дж. Уилсон, Т. Хант - Молекулярная биология клетки - Сборник задач (1120987), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Внутренние поверхности ядерной оболочки и мембраны энда плазматического ретикулума (ЭР) топологически эквиваленпв наружной поверхности клетки. Все белки, предназначенные для внутриклеточных, ограниченны мембранами компартментов, поступают по мере нх синтез внутрь ЭР и затем переносятся к местам использования.
Все секретируемые белки проходят одинаковый путь от рибоса в полость ЭР и оттуда в аппарат Гольджи, а затем в секреторни везикулах выводятся из клетки. В. Г. 8-1 Заполните пропуски в следующих утверждениях. А. Внутреннее пространство любой внутриклеточной органеллы, на. зываемое его ,— это своего рода отдельный химическв1 микрореактор, выполняющий специальные функции. Б.
В секреторных клетках, например в экзокринных клетках пол желудочной железы, большие количества синтезируемых иьп и предназначенных для выделения соединений накапливаюта в , содержимое которых в ответ на внешний снгнм быстро выбрасывается из клеток. В.
секреция вызывается внешним сигналом, тогда ка~ секреция происходит непрерывно, при отсутспня стимулирующего фактора. Г. На некоторых этапах сортировки белков сигналом служит учаспя аминокислотной последовательности, называемый этот пептид часто отщепляется от синтезированного белка пр~ поступлении его в соответствующие органеллы клетки.
Д. На некоторых этапах сортировки белков соответствующие снгна лы представляют собой трехмерную структуру на поверхносп белковой молекулы; эти обычно сохраняются в бела после завершения сортировки. Внутриклвточная сортировка макромолекул 101 Чтобы эффективно функционировать, каждая транспортная везикула должна селективно поглощать только соответствующие белки и сливаться только с соответствующей мембраной-мишенью. Внутренние стороны мембран клеточных органелл, сообщающихся между собой с помощью транспортных везнкул, топологически эквивалентны друг другу н наружной поверхности клетки. В зависимости от типа белка сигналом для его поступления в ЭР, митохондрии, хлоропласты илн ядро служит сигнальный пептид или сигнальный участок.
Сигнальные пептнды, присоединенные к белкам, имеющим одинаковое предназначение, функционально взаимозаменяемы, хотя нх аминокнслотные последовательности могут сильно варьировать. Если ограниченная мембраной органелла, например ЭР или аппарат Гольджи, утрачена эукарнотической клеткой, то последняя способна восстанавливать эту органеллу по информации, заключенной в ДНК. И. на- сий од.ми тся тал гок трн насти лке ка- кой ься ько ша- ли.
ни- Б. это В. пах еза Шероховатый эндоплазматическнй ретикулум (ЭР) — это место синтеза различных мембранных белков. Некоторые из них остаются в ЭР, другие распределяются по различным компартментам, например в аппарат Гольджн, лнзосомы, плазматическую мембрану. Сложность проблемы сортировки зависит от того, какая степень «очистки» должна быть достигнута при переносе из ЭР в другие компартменты. Например, если мембранные белки, предназначенные для плазматической мембраны, составляют 90% всех имеющихся в ЭР белков, то требуется лишь небольшая степень очистки (и проблема сортировки данного белка представляется сравнительно легкой). С другой стороны, если белки плазматической мембраны составляют только 0,0!% всех белков в ЭР, то понадобится значительная очистка ~н проблема сортировки становится гораздо более трудной). Каковы масштабы процессов сортировки? Какая доля мембранных белков, находящихся в ЭР, предназначается для других компартментов? Несколько простых допущений позволяют количественно оценить эти процессы.
Предположим, что все белки на пути следования в другие компартменты остаются в ЭР в среднем в течение 30 мнн до того, как выйдут из него, н что соотношение белков и липидов в мембранах всех клеточных органелл одинаково. В типичной растущей клетке, которая делится каждые 24 ч, через ЭР должны каждые сутки проходить все белки, необходимые для сборки новой плазматнческой мембраны. Если мембрана ЭР по площади в 20 раз больше плазматической мембраны, то каково соотношение между белками плазматнческой мембраны н другими мембранными белками в ЭР? Если в одной и той же клетке площадь мембран аппарата Гольджн втрое больше площади плазматической мембраны, то каково соотношение между белками мембран Гольджи и другими мембранными белками в ЭР? Если площадь мембран всех других компартментов (лизосом, эндосом, внутренней ядерной мембраны, секреторных везикул), которые получают мембранные белки из ЭР, в сумме равна площади плазматической мембраны, то какова доля в ЭР тех мембранных белков этой клетки, которые постоянно присутствуют в мембране ЭР? 102 Глава 8 ЦИТОЗОс»Ь (МБК 8.2) Е.
Рталак» Рвс 8-1. Гибридные белки, кодируемые тремя дрожжевыми плазмидами (задача 8-6). Пря экспрессии в клетках дрожжей эти белки рас»цспляютсл по пептилным связям, указанным стрелкой. Молекулы б-галактозцлаз, освобождающиеся пря этом, различаются только ло 3Ч-концам. Расщепление увикитин л м 8(38Ы Б — м Б и 81)Р»»»с и — 1 в м с))(ббпр Б — а 78 аминокислот Рве. 8- 13-гала1 взаям» телам» Сок ра» цсвых столба (3-гала» Рглллктозидлзл 1045 аминокислот 8-4 Заполните пропуски в следующих утверждениях.
А. определяет форму клетки, обеспечивает движени» цитоплазмы и образует общую сеть, которая упорядочивает (организует) ферментативные реакции в цитозоле. Б. При деградации белков (протеолизс) в эукариотичес. ких клетках многочисленные копни небольшого белка ковалентно связываются с белком-мишенью, подлежащим дегра. лацин.
В. Если клетки подвергаются воздействию повышенных температу1 или других неблагоприятных факторов, они начинают синтезнр»ь вать специальный набор белков ( ). Укажите, какие из следующих утверждений правильные, а кх. кие -нет. Если утверждение неверно, объясните почему. Отдельные филаменты цнтоскелета выполняют роль «речьсове, направляющих транспортные везикулы (пузырьки) к соответст. вующей мембране-мишени, с которой везикулы сливаются. При всех посттрансляционных модификациях белков изменяетс» их ковалентная структура. Белки, прикрепленные к мембране при участии миристиново) кислоты, заякорены своим )т3-концом; белки, прикрепленны» к мембране при участии пальмитиновой кислоты, заякорены вбли.
зи своего С-конца. Ключевые регуляторные белки, например такие, которые ката»п». зируют реак»шн, определяющие скорость метаболизма, обычн» являются долгоживущими белками, что соответствует их особо) важности для клетки. Убикнтин — это АТР-зависнмая протеаза, которая быстро расщеп ляет белки, маркированные для деградации.
Наиболее надежный путь для выяснения полной аминокислотно) последовательности цитозольного белка в его функциональна форме †э секвенирование его гена, Время жизни молекулы белка обычно соответствует той функции которую он выполняет »п у»уо; например, структурные бели относятся к долгоживущим, тогда как регуляторные белки — эш как правило, короткоживущие молекулы. Время жизни бела в эукариотической клетке может сильно зависеть от его )ь3-ко»н1» вой аминокислоты. В опытах, с помощью которых было показав влияние »н-концевых аминокислот на стабильность белка, испол» зовалн гибридный белок, состоявший из убикитина, ковале»пн» сшито»о с В-галактозидазой.
Исследователи, обнаружившие эт» явление, изучили разнообразные плазмиды, кодируюшие разлит ные варианты гибридного белка. Три такие плазмиды схематх чески представлены на рис. 8-1. Когда эти плазмиды вводил Рис. 8. тремя белках фо рот» актив» ченяо» мошы амино столб» ции 13- щения 13-гала центах имсвю синтез и. АКРМПАМИДНЫИ ГЕЛЬ Д КИНЕТИКА РАСЩЕПЛЕНИИ а $100 л 8 л о 10 1 0 ЗО 60 00 арами, мин ясона осгансаки трансляции йй ай а о о ко и с о 'аг а Щ Ь" ой к но к и с оы к 8 :а гс 1- ю гй зй ~.гмакюаиаааа Рлс. 8М Элсцтрофорез исмсченой ).галактозкдазы и последующее малмодсйсглае с мечеными антитсламл к убикитииу 1залача 8-7). Сокращенные обозначения 11-конлсвмх аминокислот указаны аал столбиками.
Положение нагавкой )Ьгмлмтозилазы указано сгрелкой. ги, ки о, ка ге но но то 1Ч- ги. ли Рлс. 8-2. Рсзульгагы опытов с тремя различными г ибрилиыми бслкама (задача 8-6). А. Элсктро- форстичсское выделение радио- активной б-галактозядазы, полу- чсллой путем осаждения с по- мощью антител, )Ч-концевые аминокислоты указаны мал каждым столбиком. 28 Динамика леграла- ллл б-галакзозилазы после завср- щслкл синтеза белка. Уровень 8-галактозиаазы выражается в про- лслтал от начального количества, имевшегося сразу после остановки сккгсза белка.
Внутрмклеточная сортировка ыакроыолекул 103 в дрожжевые клетки, последние синтезировали гибридные белки, но убикитин отщеплялся (неидентифицированным ферментом) точно по месту его соединения с )3-галактозидазой. В результате возникали молекулы )3-галактозидаз с разными )ь)-концами (см. рис. 8-!). Чтобы оценить период полужизни этих В-галактозидаз, дрожжи выращивали на протяжении нескольких поколений в присутствии радиоактивной аминокислоты.
Затем синтез белков блокировали с помощью соответствующего ипгибитора. Для определения скорости деградации В-галактозидазы из культуры отбирали пробы в разные моменты времени, проводили очистку В-галактозидазы с помощью специфических антител и измеряли количество радиоактивной б-галактозидазы после гель-электрофореза с детергентом-додецилсульфатом натрия (ДСН). Результаты электрофореза для пробы, отобранной через 5 мин после добавления ингибитора, представлены на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
