Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 75

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 75)

1!.2.!) цптосклетным ансамблем, образуемым микрофиламептамп и микротрубочками. 11.4. Экспериментальные подходы к изучению метаболизма Ра:рлботгга многих методик преследовала пель вылепить пригону хнмнчеелнл реакпгг11, пронсходипгит в живых системах, н измерить нлиивие тех или аных пхратп тров ва скорости этих реахпнв в злоровых и болвпых организмах, Ы. ОИЦИЕ АСПЕКТЫ МЕТАЕОЛИЗМА В экспериментальной науке в отличие от теоретической исследуемую систему помешают в те нлн нные услония, измеряют некоторый(е) параметр(ы) и устанавливают связь этого(их) параметра(ов) с условнямн.

Сонременный уровень понимания метаболизма достигнут с помощью различных экспериментов, включающих такие, при которых животному не навосилось пиканих непосредственных повреждений (добавление в пищу животного ничтожного количества помеченного изотопэлги питательного вещества) н даже принесение животного в жертву (удаление органа, выделение из него фермента н измерение кинетики реакции, каталнзяруемой зтнм ферментом).

11.4.1. Уровни оргеннзацнн В иигахгиолг организме содержащиеся в нем субстраты н ферменты находятся в определенных пространственных и химических взаимоотношениях. Скорости, с которыми вещества вводятся в данную ткань нлн выводятся из иее„ зависят от активности других тканей н могут соответствующим образом меняться. Многие процессы регулируются продуктами, выделяемыми в кроноток в отдаленных от данной ткани пунктах.

Благодаря наличию мембран достигается установление опреэеленныт скоростей, с которымн с)бстраты входят в клетки и внугриклеточные отсеки (компартмснты) нлн покидают кх. Поэтому скорость, с которой в нормальной печени выполняются !и эйи разчичные реакции, может отличаться от скорости, с которой н том же органе, но после изолирования н перфузнн (разделення на срезы нли измельчения) осугцесгвляютсв те нге самые процессы. Хотя всследованне интактиого животного представляет много экспериментальных трудностей. существует ряд способов для выяснения природы происходящих в нем щюцессов.

Сюда относятся кормление пищевым рационом, в котороч отсутствует то нлн квас обычное питательное вещество, введение с пищей нлн паргнтервльно либо аномального материала, либо избытка обычною питательного вещества, введение животному какого-либо метаболнта, меченого таины образом, чтобы последующее распределенве метки могло быть исследовано. Множество хирургических методов также дает экспериментатору возможность подхода к изучению отдельных тканей или жидкостей тела. Эти методы включают создание фистул различных участков желудочно-кишечного тракта, желчных протоков нли лимфатической системы, а также взятие проб крови в различных пунктах кровеносной системы.

Исследование влияния частичного нлн полного удалении того или нного органа также оказывается результативным, хотя при этом нарушения жизяедеятельности организма намного более велики. Следующий уровень организациц на котором ведутся исследования, представлен перфузируемыми выделенными органами. Исследования на этом уровне могут сопровождаться утратой некоторых регулнторных механизмов, например гормонального и/нли нервного контроля, которые действуют на орган прн его нормальном расположении в организме.

Однако подобные эксперименты оказались результативными для выявления органа, в котором протекает та илн иная реакция, н выяснения природы продуктов, которые могут образовываться после добавления определенного предшественника в перфузнонную жидкость. Еще один уровень организации — это орган, разделенный на срезы. Печень, почки, мозг н другие ткани могут быть разделены на срезы толщиной 50 мкм; омываемая ожядкостью поверхность этих срезов достаточно велика для того, чтобы в течение нескольких часов мог поддерживаться необходимый для жизнедеятельности обмен питательных веществ н продуктов выделения.

Часть клеточных мембран налрезается в процессе изготовления срезов, но большинство клеточных компонентов остаемся внутри клеток. Хотя скорости реакций в клетке среза печени, который ннкубируется (прн встряхивании) в среде, лишь прнблизнгельио имитирующей внеклеточную, могут отличаться от скоростей в норме, этот метод оказался чрезвычайно полезным иэ-за относительной простоты 386 нь метлволизга последующих экспериментальных операций. Преимушеством рабаты иа этом уровне организации является возможность установления полного экспериментального контроля ие только пад органом и предшествующим пищевым режимом животною, но также над составом омываюгцей жидкости и газовой фа.юй, которой эта жпдкость уравновешивается.

Добавка возможных предшественников в омывшощую жидкость мажет помочь в подробном выяснении путей метаболизма. Более низкий уровень органиэации представляет изиельченная ткань. После разрыва клеточных мембран многие взаилгосвязлг. уставовленныс между частями нормальной ьлеткн, перестают существовать. Работа с измельченной тканью оказалась особенно результативной в исследованиях, направленных на выяснение лакалнзашш метабалпчески'г процессов внутре клетки, так как при юом становится нозможиым разделение многообразных структурных элементов клетки„ например ядра, мембран, митохондрий и микросом (равд. 11.4.2.2), посредством дифференциального цептряфугировапия. Добавляя подкодящие субстраты.

можно установить присутствие нлн отсутствие той пдн иной ферчснтативной активности в этих клеточных фракциях. Экспериментальная работа на еще более низком уровне организации вк.иачает изучение поведения ферментов в растворе, Только ца основе изучения очищенного фермента возможно создание полного представления о катализпруемой им реакции. Работа с очищенным ферментом позволяет исследовать его кинетические к регуляторные свойства, определить термодинамичеслпс параметры реакции и константы равновесия, а также выяснить влияние ннгибиторов и активаторов.

Обобщение пнформапип, полученной этнчи и тругими мстодачн, определило говремснный уровень поггилгаггия метабоянзма. 11.4.2. Методы, используемые при изучении метаболизма 11.4.2Д. Методы исследования )п ч(то Определение баланса. Измерение каличестпа какого-либо принимаемого с пищей вещества и количества того же вещества нли связанных с иам лютаболнтов в продуктал выделения давно используется для исследования четабоэпческпх процессон )п что.

Эта позволяет подвестн бадане между поступлением и выделением н сделать выводы отиосителыю уровни п прнроды метаболической активности для того или иного компонента шгтапия. Лабораторные животные. Сача разрабатываемая проблема может подсказать паибодсс целесообразный выбор анди животно~о для эксперимента. Важные даипыс для характеристики метаболизма при введении в питание того или иного вещества, имеющие отношение к метаболнзму человека, получены в опытах иа мышах, крысах. собаках, морских свинках, цыплятах н обезьянах.

Исследования для логорых необходнмо много жнвотпыл, обычно проводятся иа мышах и крысах, которые как экспериментальный лгагернад пчшот следующие преимущества: приспособлены для размногкении в лабораторных уславяях. всеядны, быстро растут и развиваются; к тому же пх о~носигсльио короткие времена жнзпи (пенес трех лет) позволягот исследовать несколько поколений животных.

У этик особей легко проходит иибрндинг, чго дает возчо кность падлчать чистые штаямы и исследовать раль генетических факторов. Исследования роста на крысах прслоставилп иного данных, на которых базируется наука о питании (часть шестая). Однако данные, полученные ца одних видах жзвотных, могут отличаться ог результатов сходных экспериментов с другими видамп. Для гатг шпш гчс ~сшдг. изчбгюсс прпэожвчы: к поннмашпа метаболизма человека, провалятся опыты на обезьянах и друож приматах. 11. ОБЩИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА Естественные и индуцироаанные нарушения метаболизма.

Хирургическое удаление нли серьезное повреждение органа !п з((ц один из наиболее старых подходов к изучению метаболизма. Например, роль поджелудочной железы в этиологии сахарного диабета открыта в опытах с собакой, у которой удалили поджелудочную железу. Сведения о метаболической роли печени также получены в наблюдениях иад собакамн с удаленной печенью и над людьми с различными заболеваниями печени. Некоторые метаболические расстройства названы Гарродом чврожденными ошибками метаболизма», так как они сохраняются в течение всей жизня н переда1отся по наследству.

К врожденным ошибкам, перечисленным Гарродом в 190й г., относились цистинурня, алкаптопурпя, пентозурия и альбинизм. С тех пор у люден обнаружены сопп1 нарушений метаболизма, имеющих генетическую основу (гл. 27). Обследование людей с такими нарушениями — это еще один экспериментальный подход к проблелгаМ Метаболизма, особенно к выяснению его путей. При изучении наследственной природы ошибок метаболизма у микроорганнзлшв и других видов сделан выжзд, что это следствие развития мутантных яжаммов. В этом смысле человеческие мутанты вапоминают микроорганизмы, у которых существование мутации проявляется в форме неспособности организма осуществлять отдельное мегаболическое превращение илп группу превращений (гл.

25). Такие бактернальпые мутанты оказались очень подходящими для выяснения путей бносинтеза. Большинство аномалий в чстабодизие независимо от того, вызваны лн они необычной диетой, нвркотнкамн, идем или болезнью, отражает изменения специфических скоростей одного илн негкатьхих процессов. Этн изменения а скоростях могут в сво1о очередь привести к нзменсвяям в составе тела, которые, однако, могут быть поняты только при исследовании скоростей процессов. Например„ концентрация глюкозы в крови здорового животного относительно постоянна. Однако, как известно, глюкоза быстро утилизируется, и наблюдаемое постоянство ее содержания в крови в действительности является результатом деятсльностп сложной совокупности механизмов, которые обеспечивают раввовесис между скоростямн образования и непользования гл1окозы.

Характеристики

Список файлов книги