Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 10
Текст из файла (страница 10)
В кичагтва и чагтва пампа ада а и Наема элмащэпаго лвв полипептидные цепи, скрл пленные дисульфидными мостиками, а также сшивки внутри отдельных цепей, можно привести молекулу инсулина — гормона, вырабатываемого поджелудочной железой и ответственного за усвоение углеводов, в первую очередь глюкозы. Нарушения в синтезе инсулина вызывают тяжелое и, к сожалению, весьма распространенное заболевание — сахарный диабет, прн развитых формах которого необходимо ежедневно вводить в организм этот гормон.
Структура инсулина представлена па рнс. 3, Г у О!УЕСЭСС АВУСЕЬУОЬЕИУСН ) ! рунцньсевы ьуедьу с усоеворрутркд Рис. 3. Схема строения молекулы инсулина человека в однобуквенной символике. Скобкой обозначен виутрипспочсчимй двсуяьфидиый мостик, я вертикальными линиями — мсжвспочсчиые дисуяьфидные ыосиосп Важным примером модификации ампнокислотных остатков белков является превращение остатков нролина в остатки щдрохсипролкпа: СН вЂ” СО— н, сн, ~СН/ ' .Н вЂ” СН вЂ” СО— l СН, СН, СНОУ( -НН-СН-СО- — ~' — НН-СН-СОСНтОН СН ОРОз осла сл Ессоссеоь а Функции белков чрезвычайно многообразны.
При этом, как уже подчеркивалось, каждый данный белок как вещество с определенным химическим строением выполняет одну узкоспециализированную фупкцшо н лишь в отдельных случаях несколько, как правило, взаимосвязанных функций. Об одной из центральных функций, участии пх в подавляющеьл большинстве химических превращений в качестве ферментов плп важнейшего коллпопента ферментов речь уже шла в З 1.1. Ферменты в большинстве своем обеспечивают протекание необходимых для жизнедеятельности процессов прп невысоких температурах и р!1, близких к нейтральным. Кроме того, они обладают высокой, в некоторых случаях уникальной, изби- 34 Это превращение происходит, причеьл в значительном масштабе, при образовании важного белкового компонента соединительной ткани — ьоллалеха. Первоначально в организме синтезируется проколлагеп, богатый пролппом полипептид, а затем в процессе созревания коллагена происходит окисление части остатков пролина до гидроксипролина.
Еще одним весьма распространенным видом модификации белков является фосфорилирование гидроксигрупп остатков серииа, треенина и тирозина, например: рательностью. Например, ферменты, катализирующие присоединение а-аминокислот к соответствующим транспортным РНК для последующего их участии в синтезе полипептидах на рибосомах (см. з 4.6), катализируют реакции 1,-ам1лнокислот и не катализируют те же реакции )1-аминокислотч Фермент, катализирующий присоединение к соответствующей тРНК валина, практически ие катализирует присоединение к той же тРНК весьма сходного по структуре лейцина (см. табл. 2.1). В ряде случаев белки сами по себе являются катализаторами. В качестве примера можно привести ферменты, выделяемые в желудочно-кишечном тракте, которые катализируют расщепление белков, являющихся компонентами пищи, до пептидов.
Так, в желудочном соке содержатся фермент персии, разрушающий белки на крупные блоки, и ферменты трипсих и ги иотршсспп, вырабатываемые поджелудочной железой, которые 'катализируют деградацшо этих блоков на более короткие фрагменты. В то же время окончательная деградация пептидов до аминокислот, которые, собственно, и усваиваются живым организмом, осуществлиется ферментами кардохсиззельпзидаэалси, которым для выполнения их каталитических функций помимо белковой части нужен ион Хвт'. Это же имеет место в случае уже описанных в з 1.1 каталазы и цитохрома Р450, у которых непосредственное участие в катализе принимает гем, а белковая исть фермента, называемая в этом случае апоферлсезлпзо и, лишь организует работу катализирующего процесс кофактора.
Учение о ферментах является центральной частью курса биохимии. Часто это учение рассматривают как самостоятельную дисциплину, называемую Эллзижолошей. Механизм действия ферментов рассмотрен в гл. 6, остальные многочисленные аспекты энзимологии пронизллвают все содержание этого курса. Вторая важная функция белков — транспорт веществ. У одноклеточных это в основном транспорт через мембрану. Внутрь клетки долмсны поступать многочисленные вещества, обеспечивающие ее строительным материалом и энергией.
В то же время фосфолнпидпая мембрана нетлропллцаеьла для таких важнейших компонентов, как аминокислоты, сахара, ионы щелочных металлов. Их проникновение внутрь клетки из окружающей среды происходит при участии специальных транспортных белков, вмонтированных в мембрану. Например, у многих бактерий имеется специальный белок, обеспечивающий перенос через нарузкную мембрану молочного сахара — лакшоэи (б). Носледнязл представляет собой дисахарид, образованный молекуламп глюкозы н ее пзомера гш~актозы: ОН Н ОН ОН ОН и, как видно из приведенной форллулы, является ф-галактозндоьь 1зелок, обеспечивающий перенос лактозы, способен переносить внутрь клетки н многие другие !ьталактозиды, поэтому его называют д-лолактоэидоеуиеаэой.
Транспорт через мембрану мо кет происходить в некоторых спецьцшьпых случаях и против градиента коллцент!заики переносимых частиц. Ввв,пейшпм приме Ром такого рода является перенос попов натрия и калия. у многих клеток в мембрану вмонтирована система, функционирующая как насос, выкачивающий из клетки ионы натрия и накачивающий в нее ионы калия Естественно, что такой процесс требует расхода энергии и сопровождается гидролизом АТФ до АДФ и неорганического фосфата. Система представляет собой фермент, который катализирует гидролиз АТФ с одновременным переносом на каждую гидролизованную молекулу двух ионов К' внутрь клетки и трех ионов г1а' наружу. Этот фермент называют натрин-,халва-эаоисишой АТФаэой в соответстшии с номенклатурой, принятой в биохимии для гидролитических ферментов.
В итоге внутренняя часть клетки оказывается заряженной отрицательно относительно окружающей среды. Помещая внутрь клетки микрозлектроды, можно замерить зту разность потенциалов, которая в случае нервных клеток может достигать нескольких деснтков к1илливольт Она получила название потенциала покоя. Наличие такого потенциала играет важную роль при передаче нервного импульса вдоль аксонов — длинных, достигающих в отдельных случаях (у особенно крупных животных) нескольких метров в длину отростков, соединнющих нервные клетки между собой и с исполнительными клетками, например клетками мышечной ткани.
Нервный импульс представляет собой перемещающийся вдоль аксона потпснзиал действия, возникающий в результате локального повышения проницаемости участка аксона для ионов натрия. В результате повышения проницаемости ионы натрия устремляются внутрь клетки, нейтрализуя ее отрицательный зарнд, что в итоге приводит к повышению потенциала до + 40е50 мВ, после чего в течение порядка миллисекунды на этом участке аксона восстанавливается потенциал покоя.
Потенциал действия может распространяться вдоль аксона со скоростью нескольких метров и даже десятков метров в секунду. У многоклеточных организмов существует система транспорта веществ от одних органов к другим по кровеносной системе. В З 1.1 уже шла речь о входящем в состав зритроцитов гемоглобине, комплексе белка глобниа с гемом, способном связывать 02 и доставлять его в различные ткани и органы. Гемоглобин обратимо связывает молекулы Оз, который в данном случае выступает в качестве лиганда центрального иона Гез' гема. В легких, куда поступает свежий воздух и парциальное давление 0 достаточно высоко, гемоглобин связывает Ол а в тканнх, интенсивно потребляющих его для различных окпслительных процессов, где парциальное давление 0 является низким, комплекс О.
с гемоглобином, так называемый оксигемоглобин, диссоциирует, в результате чего Оэ поступает в ткань. В качестве еще одного важного примера можно привести транспорт большого числа гидрос)юбных молекул в кровяном русле с помощью важнейшего компонента плазмы крови — сыоэрошо пьесе алъбужина. Этот белок обладает уншсальной способностью образовывать прочные комплексы с хшрными к|илотамп, образующимися при переваривангп1 жиров, с некоторыын гидрофобнымп аминокислотами, например с триптофапом, со стеронднымп гормонамн, а также со многими лекарственными препаратами, такими, как аспирин, сульфаниламиды, некоторые пенициллины. В кровеносной системе имеютсн и некоторые другие белки, обеспечивающие транспорт определенных компонентов по организму, например тралсфсррин, являющийся переносчиком ионов железа, и Чсрулоалаэ,иип — переносчик ионов меди.
Нелепое знячгина в л л ъ ь. -..- . организмов, имеют разнообразные белки-рецепторы, вмонтированные в плазматическую мембрану клеток и служащие длн восприятия и преобразования различных сигналов, поступающих от соседних клеток и от других органов по кровеносной системе и из окружающей среды. В качестве одного из наиболее детально исследованных примеров можно привести рецепторы ацетилхолина, находящиеся на поверхности воспринимающих клеток в ряде межнейронных контактов, в том числе контактов в коре головного мозга, и у нервно-мышечных соединений.
Сииапсы, в которых медиатором является ацетилхолин, называют холинзргическнми. Воспринимающая клетка в таком синапсе содержит на поверхности многочисленные молекулы сложного, состоящего из нескольких полипептидных цепей белка — речеашора ачеспилгелнна. Этот белок специфично взаимодействуег с ацетилхолином и отвечает на зто взаимодействие передачей сигнала внутрь клетки, преобразуя его либо в потенциал действия, распространяющийся далее по воспринимающему нейрону, либо в сигнал, запускающий мышечное сокращение. После получения и преобразования сигнала нейромедиатор должен быть удален, чтобы клетка подготовилась к восприятию следующего сигнала.
Поэтому в холинзргических синапсах функционирует специальный фермент — ацеглилголинэстераэа, катализирующая гидролиз ацетилхолппа до холина и ацетата. Кроме того, существуют системы активного, т.е. требующего затраты зперпш, обратного транспорта ацетилхолипа в нейрон для его повторного использования. Многие гормоны не проникают внутрь клеток-мшпеней, а связываются со специфическими рецепторами на поверхности этих клеток. Это свнзыванпе является сигналом, запускающим в клетке определенные физиологические процессы. Например, гормон адрепалин, вырабатываемый надпоче пшками, включает в клетке-мишени ключевую стадию окисления полисахарпдов — превращение полимерного углевода гликогена в мономерное производное глюкозы, глюкозо-1- фосфат, который далее подвергается окислительпой деструкции, сопровождающейся фосфорилированием большого числа молекул ЛДФ. Важную роль в живой природе, особенно у многоклеточных организмов, играют различные процессы преобразования энергии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
