Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 119
Текст из файла (страница 119)
Быстрые скелетные мышцы регенерируют АТР главным образом в ходе глнколиза. Фосфагеиы, такие как креатинфосфат, предотвращают быстрое истощение запасов АТР, поставляя легко используемый макроэргическнй фосфат, необходимый для ресннтеза АТР нз АВР. Креатннфосфат образуется из АТР и креатина в период расслабления мышцы, когда потребность в АТР не столь велика. Фосфорилнрование креатина катализируется креатннфосфокнназой (КФК) — специфичным для мышц ферментом, который используется при диагностике острых или хронических мышечных нарушений. Саркоплазма скелетных мышц содержит большие запасы гликогена, локализованного в гранулах, примыкающих к 1-диску.
Высвобождение глюкозы из глнкогена зависит от специфического мышечного фермента глнкогенфосфорнлазы (см. гл. 19). Для того чтобы обеспечить образование глюкозоб-фосфата, используемого в процессе гликолиза„ Сократительные и гтруктуриые белки Быстрая скелетная мыш- ца Медленная скелетная мышца Низкая Высокая Активность миозиновой АТРаэы Утилизация энергии Цвет Миоглобин Частота сокращений Длительность сокраще- ний Высокая Белый Нет Высокая Малая Низкая Красный Есть Низкая Большая гликогенфосфорилаза Ь должна быть активирована в фосфорилазу а.
Для активации требуется фосфорилнрование фосфорилазы Ь, осуществляемое фосфорилаза-Ь-киназой (см. гл. 19). Активация фосфорилаза-Ъ-киназы, которая также осуществляется путем фосфорилирования фермента, стимулируется Са". Таким образом, Са" не только стимулирует мышечное сокращение, но и усиливает образование необходимого для этого процесса источника энергии- — АТР. Мышечная глнкогенфосфорилаза Ь отсутствует при специфическом заболевании мышц (болезнь Мак-Ардля), которое представляет собой одну из форм гликогенозов. АТР в мышечной ткани образуется и в ходе окислительн ого фосфорилирования — процесса, требующего постоянного притока кислорода.
Мышцы, характеризующиеся высокой потребностью в кислороде в связи с длительным состоянием сокращения (например, для поддержания определенной позы), обладают способностью резервировать кислород в миоглобиие (см. гл. 6). Поскольку кислород связывается в многлобине с гемом, мышцы, содержащие миоглобин, окрашены в красный цвет в отличие от не содержащих его белых скелетных мышц. В табл. 56.2 приведены сравнительные данные о некоторых свойствах быстрых (или белых) и медленных (или красных) скелетных мышц. Миоадеиилаткииаза — фермент„присутствующий в мышцах, катализирует образование одной молекулы АТР и одной молекулы АМР из двух молекул АРР. Эта реакция, показанная на рис. 56.9, сопряжена с гидролизом АТР мнозиновой АТРазой во время мышечного сокращения.
На рисунке, кроме того, отражена связь между различными источниками АТР и его потреблением в ходе сокращения мышцы. У людей главным после жира источником запасенной энергии служит белок скелетных мыпщ. Это объясняет очень большую потерю мышечной массы (особенно у взрослых людей). наблюдающуюся при длительной калорической недостаточности. Изучению распада тканевого белка ш чиччо препятствует тот факт, что аминокислоты, высвобождающиеся при внутриклеточной деградации белков, могут в значительной степени реутилизироваТаблица 56.2. Характеристика быстрых и медленных скелетных мышц ться для синтеза белка в клетке нли переноситься к другим органам и вступать там в анаболическне процессы.
Однако актин и миозин после синтеза их пептидных связей метилируются с образованием . В ходе внутрнклеточного распада актина и миозина 3-метилгистидин высвобождается и выделяется с мочой. Прн введении метки крысам или человеку было показано, что экскреция с мочой метилированной аминокислоты служит надежным показателем скорости деградации белка миофибрилл в мышцах. Фракционная скорость распада мышечного белка у пожилых людей мало отличается от этого показателя у молодых, но, поскольку масса мышц при старении уменьшается, снижается и вклад этой ткани в общее возрастное увеличение распада белков в организме.
Как отмечалось выше, скелетные мышцы служат основным резервом белка в организме. Они обладают также высокой активностью в отношении деградации одних и синтеза других аминокислот. У млекопитающих именно мышцы являются главным местом катаболизма аминокислот с разветвленной цепью. Мышечная ткань окисляет лейцин до СО, и превращает углеродный скелет аспартата, аспарагина, глутамата, изолейцина и валина в интермедиаты цикла трикарбоновых кислот.
Способность мышц разрушать аминокислоты с разветвленной цепью при голодании и диабете возрастает в 3— 5 раз. Мышцы также синтезируют и высвобождают большие количества аланина и глутамина. В синтезе этих соединений используются аминогруппы, которые образуются при распаде аминокислот с разветвленной цепью и затем переносятся на а-кетоглутарат и пируват в ходе реакций трансаминирования.
Источником почти всего пирувата, идущего на синтез аланина, является гликолиз из экзогенной глюкозы. Эти реакции формируют так называемый глюкозо-аланиновый цикл, в котором алании мышц используется в процессе печеночного глюконеогенеза и в то же время доставляет в печень аминогруппы„ удаляемые в виде мочевины. Углеродный скелет аминокислот, подвергшихся деградации н включившихся в цикл трикарбоновых кислот в мышечной ткани, превращается главным образом в глутамин и пируват, который далее окисляется или превращается в лактат. Таким образом, при голодании или в период после всасывания большая часть образующихся в процессе распада мышечного белка аминокислот покидает мышцы; исключением являются изолейцин, валин, глутамат, аспартат и аспарагин: они участвуют в образовании глутамина, который высвобождается мышцами и используется другими тканями.
Давно известно, что работающая мышца высвобождает аммиак. Как установлено в настоящее время, непосредственным источником аммиака в скелетной Гарса 5б Креатинфосфат мышечное сокращение Рис. 56.9. Множественные источники АТР в мышце. Немышечный актив мышце служит АМР, который дезам пни руется в 1МР под действием аденилатдезаминазы. 1МР может вновь превращаться в АМР в ходе реакций, использующих аспартат и катализируемых аденилсукцинатсннтетазой и аденилсукциназой (см. гл. 35).
КЛЕТОЧНАЯ ПОДВИЖНОСТЬ И ЦИТОСКЕЛЕТ Совершенно очевидно, что механическую работу, включающую амебоидные движения, морфогенез, деление, эндоцитоз, экзоцитоз, внутриклеточный транспорт и изменение формы, выполняют и немышечные клетки. Эти клеточные функции осуществляются обширной внутриклеточной сетью волокнистых структур, образующих цитоскелет. Клеточная цитоплазма — это не просто мешок с жидкостью, как думали раньше.
Практически все эукариотические клетки содержат три типа волокнистых структур: актииовые филамеиты (иити) (7 — 9,5 нм в диаметре), микротрубочки (25 нм) и промежуточные нити (10 — 12 нм). Каждый из этих типов можно отличить с помощью специфических биохимических и электронно-микроскопическнх методик. Белок С-актин, выделенный из немышечных клеток, имеет мол. массу около 43000 н, подобно мышечному актину (а-актину), содержит )чметилгистидиловые остатки.
В присутствии магния и хлористого калия этот актин спонтанно полимеризуется с образованием двуспиральных Е-актииовых нитей, подобных мышечным филаментам. В немышечных клетках имеется по меньшей мере два типа актина: р-актин и у-актив. Оба они могут присутствовать в одной и той же клетке и даже„вероятно, сополимеризоваться в одну и ту же нить.
В цито- плазме клеток актин образует микрофиламенты диаметром 7 — 9,5 нм. которые часто имеют вид пучков спутанных сетей. Пучки микрофиламентов располагаются под плазматической мембраной покоящихся клеток и называются «стрессовыми» фибриллами. Эти фибриллы имеют структуру двойной спирали н декорированы миозиновым фрагментом Б-1 (рис. 56.10). Стрессовые фибриллы исчезают при увеличении клеточной подвижности, а также при злокачественной трансформации клеток химическими агентами или онкогенными вирусами. Микрофиламенты плотно упакованы в виде петлистой сети.
располагающейся под ведущим краем или «бахромой» подвижной клетки (рис. 56.11). Актиновые микрофиламенты обнаруживаются во всех клеточных микроотростках, таких, как филоподии н микроворсинки. Например, микроворсинки клеток слизистой кишечника содержат 20 — 30 актиновых микрофиламентов, расположенных продольно, как показано на рис. 56.12. Эти микрофиламенты, декорированные миозиновым фрагментом $-1, проявляют однородную полярность (рис. 56.12). В основании микроворсинок находятся миозиновые фила- менты, способные втягиваться вместе с актиновыми С огграгггггггге,гыгые и сгггрукггггтгггые белки ственно„процесса сокращения, опосредуется фосфорилированием ле~кой цепи миозина.
Актин и миозин обнаруживаются также между полюсами веретена и хромосомами и вдоль борозды дробления в телофазе митоза. Рис. 56ЛО. Электронная микрофотография фрагмента цитоскелета, к которому перед быстрым замораживанием был добавлен миозиновый субфраг мент 1 (5-1). Почти все филаменты продольных пучков н многие лежащие между ними филамснты превратились в толстые канатоподобные структуры (а кружочке). Однако некоторые филаменты, самопроизвольно расположившиеся между пучками, остались лишенными «украшений» (ст)гслкгг); зто преимущественно промежуточные филамснты. х 70000; в кружочке х200000.
(Ксргодпсед, тч(гЬ регппзх(оп, Ггогп Неиаег 3.Е., К(гасЬпег М.Ю. Е11атеп! огкапгкайоп гсче1агсс( гп р1айпцгп гср1гсаа оГ Ггсеге-г)г(ед сугок|сс1сгопз. 3. Се!1 Вю1. 1980, 86. 212.) нитями в микроворсинки. Процесс сокращения не сопровождается какими-либо изменениями длины актина или миозина и, таким образом, должен осуществляться, как и в мышцах, путем скольжения филаментов, т.е. с помощью механизма, сформулированного Хаксли.
Как и в гладких мышцах„активация актин — миозинов о го взаимодействия и, соответ- Рис. 56.11. Препараты бахромы или ламеллоподиев из фибробластов (увеличение). А. Полная фиксация. Б. Материал перед фиксацией зкстргн провал тритоном В. Экстракция тритоном проведена после фиксации. В первом случае(фого А) плазматическая мембрана интактна и внутренняя структура не видна. Во втором случае (фото Б) плазматическая мембрана удалена и видны лежащие под ней переплетения «кудрявых» филаментов.
Фото В-- плазматическая мембрана также удалена, но уже после фиксации альдегидом. Тонкая сеть подлежащих филаментов после химической фиксации выглядит более грубой. А, х 140000; Б и В, х 115 000. (Кергог!цсег), чг((Ь регпйзхгоп, Ггогп Неизег 3. Е., К(гхсЬпсг М. ЪХг. Е(1ашепг огйапыайоп гечса1ед )п р1айппгп герйсаз оГ Ггсехе-ог(ег! су!оз!се1егопа. 3. Сей В(о1..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
