Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 170
Текст из файла (страница 170)
Он выделил целый ряд липидов из нервной ткани, охарактеризовал многие из пих и дал им названия. Тщательно запечатанные и надписанные еще им сосуды с выделенными липидами были вновь исследованы через много лет. Анализ эксперннентальннх данных 15231 а) Как бы вы подтвердили, используя методы, недоступные Туднкуму, что сосуды с надписями «сфипгомиелип» и «цереброзил» действительно содержат эти вещества? б) Как бы вы отличили сфингомиелин от фосфатидилхолипа, используя химические, физические или фермснтативныс мстолы исследования? 22.
Нингидрин для обнаружения липидов на ТСХ-пластииках. Нингидрин специфически реагирует с первичными аминалли, образуя пурпурно-голубой продукт. При тонкослойной хроматографии фосфолипидов печени крыс пластинка проявляется путем опрыскивания нингидрином. Какие фосфолипиды можно определить таким образом? Анализ экспериментальных данных 23. Определение структуры аномального липида при болезни Тея — Сакса. На рис. 1 в доп. 10-2 показано, как происходит распад ганглиозилов у здоровых людей и у людей с определенными генетическими заболеваниями. Некоторые из приведенных данных взяты из статьи Ларса Свеннерхольма (1962). Черным ромбиком на рисунке обозначена сиаловая кислота (Неп5Ас, Х-ацстилнсйрам и новая кислота).
С вен нсрхольм сообщал, что около 90% мопосиалогапглиозидов, выделенных из нормального головного мозга, прслставляют собой вещество, состоящее из церамила, гексозьь Н-ацетилгалактозаминан Н-ацетилнейраминовой кислоты в молярном отношении 1:3: И. а) Какой из ганглиозидов (от ОМ1 до СМЗ и глобозил) на рис. 1 в доп.
10-2 соответствует этому описанию? Объясните свой ответ. б) Свеннерхольм также обнаружил, что 90% ганглиозидов пациента с болезнью Тея — Сакса состоят из тех же компонентов, но в ином молярном отношении: 1:2: И. Соответствует ли это паиным, приведенным на рисунке в доп. 10-2? Объясните свой ответ. Для более точного определения структуры ганглиозида Свеннсрхольм обработал его нсйраминилазой, удаляющей Н-ацетилнейраминовую кислоту. Образовавшийся десиалированный ганглиозид гораздо легче анализировать.
Свен- ]524] Часть 1. 1О. Липиды нерхольм обработал его кислотой, собрал церамидсодержащие продукты и определил моляриое отношение сахаров в каждом пролуктс. Он проделал данную процедуру как для нормального, так и для аномального ганглиозида. Результаты этого эксперимента представлены ниже. Гакглкоакд Церамкд Глюкоза Галакмкт Галактооомко Норма Фрагмент 1 Фрагмент 2 Фрагмент 3 Фрагмент 4 Болезнь Фрагмент1 Фрагмент 2 Фрагмент 3 в) На основании представленных результатов сделайтс вывод о структуре нормального ганглиозида.
Соответствует ли это данным, приведенным в доп. 10-2? Объясните свои рассуждения. г) Что можно сказать о структуре аномального гьпглиозида? Соответствует ли эта структура данным, приведенным в доп. 10-2? Объясните свои рассуждения. Кроме того, Свеннерхольм сообщал о работе других исследователей, которые осуществляли переметилирование нормального десиалированного ганглнозида. Перметнлированием называют исчерпывающее метилированне; при этом метильная группа присоединяется к каждой свободной гидроксильной группе сахара. Исследователи обнаружили, что в результате реакции получалнсь следующие сахара: 2,3,6-тримстилглнкопнраноза, 2,3,4,6-тетраметилгалактопирапоза, 2,4,6- три метил гала ктопираноза н 4,6-ди метил-2-дезокси-2-аминогалактопираноза.
д) Какому сахару из группы ОМ1 соответствует каждый из продуктов перметилирования? Объясните свой ответ. е) Используя все приведенные данные, ответьте, какая информация о структуре нормального ганглиозида отсутствует? Литература БтеппегЬойп, 1.. (1962) ТЬе сЬеппса1 ьспкспге о1 поппа! Ьп- тап Ьгйп апд Тау-Васйа яапфоли)со. В!осеет.
В!артуа йсл. Сотт. 9, 436 — 441. с Чем крепче забор — тем дружней соседи. Роберт Фрост, «Починка сглены» в сб. «На север от Бостона», тута Биологические мембраны и транспорт 11.1. Состав и строение мембран 52б 11.2. Динамика мембран 538 11.З. Транспорт веществ через мембраны 550 ь знв Мембранный бислой п ервая клетка, вероятно, возникла, когда сформировалась мембрана, отделяющая небольшой обьем водного раствора от остального мира. Мембраны образуют внешние границы клеток и регулируют движение молекул через эти границы (рис. 11-1). В клетках эукариот они делят внутреннее пространство на отдельные компартменты, чтобы обособить процессы н компоненты. Опи организуют сложные последовательности реакций и являются главными как для запасания биологической энергии, так и для формирования мсжклеточных контактов.
Биологические функции мембран проистекают из их замечательных физических свойств. Мембраны пластичны, способны к самогерметнзации, избирательно проницаемы для полярных веществ. Благодаря пластичности мсл1бран форма клеток может изменяться при клеточном росте и движении (например, при амебоидном движении). Обладая способностью к разрыву н замыканию, две мембраны могут сливаться, как при зкзоцитозс; единичный ограниченный мембраной компартмент без болылих утечек содержимого люжет делиться на два отдельных компартмента, как при зндоцитозе и клеточном делении. Поскольку мембраны обладают избирательной проницаемостью„они удерживают некоторые вещества и ионы внутри клеток и внутри отдельных клеточных компартментов, не пропуская внутрь другие.
Мембраны нс просто пассивные барьеры. В них содержится множество белков, предназначенных для облегчения или катализа различных клеточных процессов. Па клеточной поверхности переносчики перемещают специфические органические вещества н неорганические ионы через мембрану; рецепторы воспринимают внеклеточ- Рис. 11-1. Биологические мембраны. На поперечном срезе все клеточные мембраны имеют характерный трехслойный вид.
После окрашивания эритроцита тетроксидом осина его плазиатичесхая мембрана выглядит в электронном микроскопе хах трехслойная структура толщиной от 8 до 8 ни (50-80 А). Трехслойное изображение состоит из двух электроноплотных слоев, разделенных менее плотной центральной областью (осиий связывается с внутренней и внешней поверхностяии мембраны). 11.1. Состав и строение мембран Коннниснты С Ч но ынссс1 Стагги друомнннннга Ьсанк Шосфоанннны Сщрнны гнчгроэов 'эмоещм Печень мыши 45 47 52 56 75 25 7 27 26 7 40 25 холестерин гвлвктолипиды Листья кукурузы Дрожжи р. Раитнгсстщи (инфуэория) Е.
соа ситостерин триацилглицеринм, эфиры стеринов эргостерин стигмэстернн Примечвние: суммнрный состав нс достигает 100 %, поскольку кроме белков, фосфолини- лов и стсринов нмекгтсн и лругис вещества. Нэнрилгср, растении о1лержэт болынне коли- чества гликолипилон. ~5261 Часть 1. 11. Биологические мембраны и транспорт пые сипгалы и запускают молекулярные изменения в клетке; адгезивныс молекулы удерживают вместе соседние клетки. Внутри клетки мембраны организуют клеточные процессы, такие как синтез липидов и некоторых белков, и перенос энергии в митохондриях и хлоропластах. Поскольку мембраны состоят только из двух молекулярных слоев, они очень тонкие — практически двумерные. Мсжмолскулярные столкновения в этом двумерном пространстве гораздо более вероятны, так что эффективность фсрментативных процессов в мембране чрезвычайно увеличивается. В этой главе мы прежде всего опишем состав клеточных мембран и их химическое стросние— молекулярные структуры, которые лежат в основе их биологических функций.
Затем рассмотрим замечательные динамические свойства мембран, в которых липиды и белки взаимно перемещаются. Обсудилг динамическую роль мембранных белков при клеточной адгезии, эндоцитозе и слиянии мембран, сопровождакьщем секрецию нейромедиаторов. Потом мы обратимся к опосредованному белками перемещению веществ через мембраны при помощи переносчиков и ионных каналов. В последующих главах мы обсудим роль мембран в передаче сипилов (гл. 12 и 23), переносе энергии (гл.
! 9), синтезе липидов (гл. 21) и синтезе белков (гл. 27). Для понимания функционирования мембран важное значение имеет изучение их состава — ка- 54 гн нгв оээн обо чгщ нн 30 70 19 кис молекулы встречаются во всех мембранах, а какие уникальны для мембран со специфическими функциями. Поэтому, прежде чем перейти к структуре и функциям мембран, рассмотрим молекулярный состав биологических мембран: белки и полярные липиды, которые составляют основную часть мембран, и углеводы (гликопротеины и гликолипиды). Каждый тип мембран содержит характерные липиды и белки Опюситсльное содержание белков и липидов меняется в зависимости от типа мембран (табл.
11-1), отражая различие биолопгческих функций. Например, некоторыс нейроны имеют миелиновую оболочку — протяженную плазматическую мембрану, которая многократно окружает клетку и действует как пассивный электрический изолятор. Мислиновая оболочка в основном состоит из липидов, н то время как плазматичсские мембраны бактерий и мембраны митохондрий и хлоропластов, в которых сосредоточеньг многие фсрмснтативпые процессы, содержат больше (по массе) белков, чем липидов. Для изучения состава мембраны первой задачей является ее изоляция.
Когда клетки подвергаются механическому измельчению, их плазматическая мембрана разрывается и фраггиентируется, при этом высвобождаются цитоплазматические компоненты н мембраноснязанные органсллы— митохондрии, хлоропласты, лизосомы и ядра. Фрагменты плазматической мембраны и интактные органсллы можно выделить путем цснтрифугирования (рис. 1-8 и пример 2-1 на с. 87). мен со рнн Гьэнюоэпггилы, гщэаигьгопчи ' Внутренняя Годьджп ~~~~~ ай[[И В клетках, несомненно, есть механизмы контроля типов и количества мембранных липидов на пути от их синтеза до доставки конкретных липидов в определенные органсллы. Каждое царство, каждый вид, каждая ткань или тип клеток, а также органсллы каждого типа клеток обладают характерным набором мембранных лшпщов.
Например, плазматичсские мембраны обогащены холестерином и не содержат сколько-нибудь заметных количеств кардиалипина (рнс. 11-2); во мптохонд-;, рпальпая Наружная ",: й митохонд-4 рпальная й Ядерная [~я!',,:э[Я [жфь ба~[!ф; тй[[Д~~~2 э я 1 Шероховатый,",';;;: . '.„"!$~~т ' $ Ю ЭР ""' Гладкий эР';,";;;,:"-;. ". 3[в[В)э' 0 20 40 60 80 100 Соотношение дппидов в мембране (%) .,,',:: Холестерин ° Сфннголипиды ° Кардпоянпип ф) Фосфатидпдхолнн )Няпщпп«сзпппьп« 'Е~ Фчсймтпдпяюапоь»чпп Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
