Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 213
Текст из файла (страница 213)
У человека цвстоная слспота, нацримср неспособность отличать красноеотзелено>о,— ачснь пшроко распростраце>шый генетически наследуемый признак. Различные виды цветовой слепоты возникают из-за различных мутаций опсипа. Олпа из форм слепоты обусловлена потсрсй красных фоторсцспторав; нмскпцпс :>тот дефект л>оди называются минус-красными дихроматами (опп пилят только лва основных цвета). У других нс достает зеленого пигмента, оци являются минус-зелеными дихроматами. Химик Джон Дал>пан (изнеггный квк ввп>р атомной теории) страдал цветовой слепотой.
Оп счп гэл вероятным,чтагтгклавпднастсласга глаз(жидкость, которая за>влияет глазное яблока навали хрусталиков) имела тат>ч>ую окраску в отличие ат бегцветпай жидкости в нармал>»ных глазах. Он предложил, чтобы после его гмерти сга гчвзв были праанюшзираваны на предмет определения цвета стеклавид>кна тела. Еп> желание было исполнено. Через день после смерти Дальтоиа и шоле 1844 >.
Джозеф !'энгом извлек его глаза и обнаружил, что стекловидное тело была абголк>тна бсгцвстныл>. Как и лп>агие ученые, Раисам неохотна выбрасывал образцы. Он поместил глаза Дальтапа в сосуд г капгсрвантам (риг. 1 ), глс онн >к-гавел игь в тг кние полутора гталеч нй. И в>т в середине !990-х гг. английские молекулярные биологи взяли образцы гстчатки глаз Дальтона и вылелнли ДНК. Используя гсппые паслеланательпагтп, извггтпыс для антипов красных и зеленых фотоингиентав, ани амплифицнравали гаответгтву>авив 400 450 500 550 600 650 Длина волив> (им) Рис. 12-39. Спектры поглощения очищенного родоп- сина и красных, зеленых и синих рецепторов колбочек.
Спектры, полученные ат отдельных клеток- колбочек, выделенных из трупного материала„пики находятся прн 420, 530 и 550 ни, максимум поглощения радапсина — 500 ни. Человеческий глаз позволяет увидеть свет с длиной волны 380-750 нм. вк.чедавв>ельник> и (применяя методики. <нн>санные в гл. 9) п определили, чта у Дальтана был ггн ангина лля красного фатапигмспта, па пг аыла ггпв ангина для зелен>на фатапи> мента. Далыоп был лихраянпам, не различавшим зеленый цвет; зта заГм>лгн;шаг пазы вают дальтонизмам по имени учснага.
'1ак через 150 лет внтш гмерти ученого начатый им вкгиеримг>п па проверке гипотезы а причш>е ша цветовой глгпать> аьш, наконец, завершен. 16561 Часть 1. 12. Биосигнализация В некоторых случаях присутствук~т и красные, и зеленые фоторецспторы, но в них содержатся измененные амипокислотные последовательности, что вызывает сдвиги в их спектре поглощения, приводящие к аномалиям цветного зрения.
В зависимости от того, какой пигмент изменен, такие люди являются аномальными трихроматами с дефектами красного или зеленого пигмента. Проверка генов зрительных рецепторов позволила поставить диапюз цветовой слепоты у одного известного «пациента» спустя более чем столетие после его смерти (доп. 12-4)! ° Обоняние и вкус у позвоночных основаны на сигнальных механизмах, подобных механизмам зрительной системы Сенсорные клетки, ответственные за восприятие запаха и вкуса, имеют много общего с палочкал1и и колбочками, которые регистрируют свет.
Обонятельные нейроны несут ряд длинных тонких жгутиков, простирающихся от одного конца клетки до слизистого слоя, который покрывает клетку. Эти жгутики обеспечивают большую площадь повсрхности для взаимолействия с обонятельными сигналами. Рецепторы обонятельных стимулов являются белками мембраны жгутиков с хорошо знакомой структурой ОРСК с семья> трансмембранными о.-спиралямп. Обонятельным сигнальным фактором может быль любое из множества соединений, для которых имеются специфические рецспторныс белки.
Наша способность различать запахи обусловлена наличием сотен разных обонятельных рецепторов на языке и носовых каналах, аател» поступающая от рецепторов информация интегрируется в головпол~ мозге для того, чтобы распсонать общую картину; при этом набор запахов, которые мы способны различать, значительно превосходит число рецепторов. Обонятельный стимул поступает в сенсорные клетки путем диффузии через воздух. В слизистом слое, покрывающем обонятельные нейроны, молекула пахучего вещества (одоранта) связывается непосредственно с обонятельным рецептором или со специфическим связывающим белком, который переносит одорант к рецептору (рис.
12-40). Взаимодействие между одорантом и рецептором приводит к изменению конформации рецептора, результатом чего является замещение связанного С()Р на СТР на С-белке С.н, аналогов транс- дуцина и С, р-ааренсргической системы. Затем активированный С,и активирует аденишатциклазу жгутиковой мембраны, которая синтезирует сАМР из АТР и локальная концентрация сАМР повышается. сАМР-регулируемые Ха — и Саз'- каналы мембраны открываются, а вход ча' и Са' вызывает небольшую деполяризацию, называемую рецепторным потенциалом. Если па рецептор попадает достаточное число молекул олоранта, то рецепторный потенциал достаточно силен, чтобы возбудить в нейроне потенциал действия. Он передается в мозг в несколько сталпй и реглютрируется как специфический запах. Все эти события происходят за время от 100 до 200 мс.
Когда обонятельный стимул перестает действовать, передающая сигнал система откаючает сама себя различными способами. сАМР-зависимая фосфодиэстераза возвращает концентрация~ сАМР к тому уровню, который был ло действия стимула. С,н гидролизусг связанный СТР до СОР тем самым самоинактивируясь. Фос~юрилирование рецептора специфической киназой препятствует его взаимсщействию с С,х по механизму, аналогичному тому который реализуется при дссенситизации (3-адренергического рецептора и родопсина. И наконец, некоторые одоранты фермептативпо разрушаются под действием оксилаз.
Ощущение вкуса у позвоночных обусловлено деятельностью вкусовых нейронов, сгруппированных во вкусовых сосочках на поверхности языка. В этих сенсорных нейронах серпентиповые рецепторы сопряжены с гстеротримерным С-белком гастдуцином (очень похожим на трансдуцин в палочках и колбочках). Молекулы со сладким вкусом — те, которые связываются с рецепторами на «сладких» вкусовых сосочках. Когда такая молекула связывается с рецептором„ гастдуцин акгивируется путем замещения связанного СОР на СТР и затем стимулирует образование сАМР аденилатциклазой. Происходящее вследствие этого увеличение концентрации сАМР активирует РКА, которая фосфорилирует К'-каналы в плазматической мембране, заставляя их закрываться. Уменьшение выхода ионов К' деполяризует мембрану (рис.
12-41). Другие вкусовые сосочки специализируются на ощущении горьких, кислых или соленых веществ, в механизме передачи сигнала при этом используются различные комбинации вторичных мессенджеров и ионных каналов. 12.10 сенсорная передача сигнала в процессах зрения,обоняния и вкуса [657[ Ж тик Обонятельный нейрон Р,а ' 'Ф С6, ,- .ф,. ,~<(lэ ' СТР (6) .
' (о," Саз' уьч )и пмег ср<щство к<опон- О) кр< пп<к)тся Сав уира. но) о капала к сАМ Р, погпокая <ыясм«с хлорпь)с ю<пюп,. чуью вип ль<кк ть системы: Вь)ко)) С! депгюярпзугт к опора)н). кзггкд вкг!и)'юя игрим <у злы<три к ского гн< пгпю в лиыг. аээк гидр<а<му 'г ( ТР до (В)Р сам < со[я вылепя из <и рь<.! Ч) !) г <с<релиз- у<<.т гАМР Рык<го)рная ю)пжы .
<[„,<т[,< !)и:п<р)<,.). ОР пиль<.нвп! ..„ <-и). Опорам) ул:юю" и я (мстаболиз)<р)<'э< я). Рис. 12-40. Молекулярный уровень восприятия запахов. Эти взаимодействия происходят в жгутиках обонятельных рецепторных клеток. Апикальная мембрана Базолатерааьная мембрана К+ ,Я'. ,,~)! (г С!)р АТР сАМР— - - - - - - - ь;Й:;- -Р[~А )- - - - - - -' СТР (хь о-Субъсдипю<а <и<.)купина а) 'о<пир) <)т ))теин)ю пи< клаз< (АС) ап)<кальи<эй мспорапы. ув<чпюююя [гАМР[. <!) Мол<*к))ла. )<и<'ляпая сладки п вкус (С), сеяла)а<"тся г рсцспгароп сюю кого (СР).
ах) на о! гуя С-ог)юк )вг)т<уппп(Со,*<!. (ч,) РЫЛ, ьпотнюровн)пптя сЛ5(Н <[)ос<[)орп.)прус< К'-капал в баде. ю «-ральной ис)<брю<с. п(к<водя кого зак)к! п)к). ух<с<о <псюгевь< те<а К* ,к по)<ярпз)и т ык гку Вкусовая клетка Рис. 12-41. Механизм передачи внусового сигнала от сладких веществ. (() Одорант [О) достигает слизистого слоя и связывается непосредственно с обонятельным рецептором [ОР) или с соеднпяющнь< белкол< (СБ), который Оз переносит его на ОР.
.. О Лсндрит Лк< он Лктивированпый ОР катали)ирует обмен СОР-СТР ца С-белке (С„)г), вызывая еи) диссоциацию па о и дт ф~[й Сз) ч~ф~ Воздух Ф С -СТРактивируст О4 Слизистый сф адснилатциклазу, Открываются сАМР-регулируемые слой которая катализнрует катионные каналы. Саа' входит, синтез сАМР увеличивая внутрешпою [Св~<[.
увеличивая [сЯМР[. Кап и1)О1ПО1 Кой) гао)о1О11.)Ь) Кгг)охолзмооь) Ко))) ) ОО) ) ро) но) Ч)н)л н;))о)г. фа к)ор Л) йнт р)ньйы Лк)т« О)О)гн)1)уюпп)й гормон (Л Г) МОЛ;Огщощ Ог)г)ня)тл)н)1сс)31>)у и) Он)1«)Н,Ц) С)м))попон 11рошнгзсщпиы С ни (6581 Часть(. 12. Биосигнализация 6РСК сенсорных систем и гормональной сигнализации имеют общие свойства Мы рассмотрсли четыре системы передачи сигназов (гормональная сигнализация, зрение, обоняние, вкус), в которых мвмбраппыс рецепторы посрсдством С-бслки сопрягаются с ферментами, гспсрирующнми вторичные мсссенджсры.
Очсвидно, что сигнальные мсханизмы возникли на ранних стадиях эволк>ции; при псслсдоваипях гспомов было обнаружено пссколько сотов генон, копирующих СРСК у позвоночных, члснпстоногнх (у дрозофилы и комара) и круглого чсрвя Саепг)г))ОЬЖ>Ь е1е8апз. Дажс обычные пивпыс лрожжп р. 5ассаготусез использук>т ОРСК и С-бслки для обнаружения объекта лля спаривания. Основные структуры стали консервативными, а модификации дали попым организмам способность рсагировать на множество стимулов (таб)л. 12-8). Из приблизительно 29000 генов в геномс человека 1000 кодируют СРСК, вюзючая сотни рсцспторов к обонятельным стимулам, а такжс «сиротскнс» рсцспторы, для которых природныс лиганды пока нсизвестны.
Все хорошо изучснныс систсмы передачи сигнала, которые действуют посредством гстсротрил)српых С-белков, имеют нскоторыс общис особснности (рис. 12-42). Рецепторы содсржат семь трапсмембран ных сегментов, домон (обычно петля мсжду спиралями 6 и 7), взаимодсйствующий с С-бслком, и цнп>плазматичсский домсп на С-конце, который подвергается обратимому фосфорилированию по нескольким остатками лег и ') Амноомж'лн1ган н)кун) 1в (ГАМК) АЗ Р Гни)хл«"точный) ) Ь).СН)) НН) Анпупгн;)он Аи тилхолип (л)уг)о)1)пион),1)1 р)чк))гор) Врали иои . Вьзоак)з)шо 10 кпн)«.«о) п)1 Ои)тнл Вюоои гснн ВхусОга и «знл)у)))н 1,н-)зл)нн Г)у )У)»1Ц.)- 1Л)ОЬН:Оп )11)11)алн) н Тйг.
Лигаплсвязывающий сайт (илп свстовой рсцептор) погружсп глубоко в мсмбра>гу и включает в себя остатки из нескольких трапсмсмбранных ссгмснтов. Связывание лигапда (илп поглощснис света) индуцирует конформацпонное измснснис в рсцепторс, при этом открывается домон, который можст взаимодействовать с С-бслком. 1етсротримерные С-бслки актнвирук>т или ингиоируют эффекторные ферменты (адспил«п.цпклазу, РВЕ или Р1 С), которые изменя>от кошщнтраци>о вторичного мсссецджера (сАМР, сСМР, 1Р, или Са' ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
