Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Эту программу иногда называют запрограммированной смертью клеток. По достижении этого числа делений клетки претерпевают сложную систему процессов деградации, называемую аеаьппоэож. Очевидно, что нарушение программы, ответственной за регуляцию клеточного деления, должно приводить к неограниченному делению, что означает возникновение злокачественной опухоли. С этой точки зрения, очень важной стадией в эволюции высших животных было появоониа к,к а о ....... ~л ошибки в процессе репликации составляет примерно 10 з. Это означает, что в среднем одна из 1 млрд. клеток будет содержать ошибку.
С большой вероятностью эта ошибка может повредить внутриклеточную систему, которая препятствует неограниченному делению, а следовательно, способствовать возникновению злокачественной опухоли. В случае многоклеточного организма, состоящего из более чем 1 млрд, клеток, необходимо избежать образования злокачественных опухолей по меньшей мере до достижения репродуктивного возраста, Например, число клеток у взрослого человека порядка 10зз.
Следовательно, должна существовать специальная система для того, чтобы уничтожать неправильные клетки, которые появились из-за репликационных ошибок. Эту роль выполняет иммунная система. Иммунная система млекопитающих состоит из тимуса, селезенки и сети лимфатических узлов, соединенной с кровеносной системой. Элементами, которые осуществляют иммунологическое наблюдение за организмом, являются специальные клетки иммунной системы — ли.афочитм. Так же как и эритроциты, они происходят из стволовых клеток костного мозга, но развиваются согласно другой программе — лил фон оэз у. Иммунная система обладает уникальной способностью отвечать на появление чужеродных частиц выработкой огромного числа лимфоцитов, способных специфически повреждать именно зти частицы.
Этими частицами могут быть чужеродные клетки, например патогенные бактерии, ошибочно измененные клетки организма, включая те, которые вызывают злокачественные новообразования, надмолекулярные частицы, такие, как вирусы, макромолекулы, включая чужеродные организму белки. Одна из групп лпмфоцитов, так называемые 7ьлизифочити, представляет собой популяцию лимфоцитов, производство которых контролируется тимусом. Одна субпопуляция Т-лимфоцитов, называемая Т-киллсражи, непосредственно узнает чужеродные частицы и участвует в их уничтожении, Другая группа, называемая В-лилзфопитажи, продуцирует особые белки, выделяемые в кровеносную систему, которые узнают чужеродные частицы, образуя высокоспецяфичный комплекс на первой стадии их уничтозкения.
Эти белки называют илзжуяозлобулиналзи. Чужеродные вещества, которые вызывают иммунный ответ, обычно называют антизена ви, а соответствующие иммуноглобулины— антитела.аи. Установлено, что каждый В-лимфоцит продуцирует только один тип антител. Следовательно, предполагается, что все В-лимфоциты, продуцирующие идентичные антитела, происходят из одной родительской клетки, образуя, таким образом, один клон. Стимулирование интенсивного деления такой клетки является ответом на появление определенного антигена Следует отметить, что зто деление хотя и интенсивно, но всегда ограничено и, видимо, общее число В- лимфоцитов, продуцирующих определенный тнп антител, подвергается регуляции подобно тому, как регулируется рост.
определенного органа, будь то развитие или регенерация, Прекращение регуляции приводит к неограниченному росту клона, что наблюдается в случае злокачественного заболевания иммунной системы, называемого жиеложой. Это приводит к сверхпродукции определенного вида иммуноглобулина. Следует в заключение отметить, что иммунная система, в первую очередь ее способность производить иммуноглобулины, предоставляет биохимикам незаменимый материал для исследования. Некоторые аспекты получения и применения ГЛАВА 2 ГЛАВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ИОМПО11Е1ГГЫ ЖИВЫХ ОРГАПИЗМОВ 2.1. БЕЛКИ И ИХ ГЛАВНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУ!!КЦИИ Большинство наиболее тонких биологических функций выполняется белками или по меньшей мере при их непосредственном участии.
Белки представляют собой полимеры, построенные из а-аминокислот, общую формулу которых в водном растворе при значениях рН, близких к нейтральным, можно записать в виде НН;СНКСОО . Остатки аминокислот в белках соединены между собой амидными связями между а-амина- и а-карбоксильной группами. Общая структура одной полимерной цепи белковой молекулы может быть представлена в виде НН.;СНК' " СΠ— ННСПК'22 СΠ†1~ОС'э' СО в ... †НОС' "" СΠ†НОС' "' СОО 3 н Нлн с СОО / сн сн сн, — Н вЂ” СН вЂ” СО— / сн сн СН2 При дальнейшем изложении структурные формулы аиннакислотных л)грагментав в составе палипептидиых цепей будут изображаться в соответствии с правилами, принятыми для проекций Фишера, но в предположении, чта главной цепью яваяется не углеродный Амидная связь между двумя а-ачи22окислотпылн2 остатками обы шо называется пептидкай сояэыо, а полимеры, построенные пз остатков а-аминокислот, соединенных пентидными связямп, называют 22ая222ле22222ида.илл 1)елок, как биологически значимая струкгура, молкет представлять собой как один полппептид, так и несколько полппептидов, образующих в результате неков;иеитных взаимодействий единый коллплекс, а иногда дополнительно связанных лнчкду собой ковален— тными сшивками.
В состав белков входит мполкество различных амшкш2юлот, отличающихся строением радикала К. Главными из иих являются девятнадцать аминокислот, приведенных в табл. 2,1 как фрагллЕНт ПОЛНПептпдной цепи *, а также иминакпслота прояви: нн Рис. 1. Ь- и П-изомеры а-лминакиспаг Все а-аминокислоты, кроме простейшей аминоуксусной кислоты — глицина (ЯН'СН2000 ), имеют хнральный атом С и могут существовать в виде двух энан- тиомеров. В состав всех изученных в настоящее время белков входят только аминокислоты С-ряда, у которых, если рассматривать хиральный атом Са со стороны атома П, группы пН', 000 и радикал К расположены по часовой стрелке (рис.
1). Соответственно если рассматривать С со стороны радикала К, то связан- ные с ним атомы Н, С и Н расположатся также по часовой стрелке. Необходимость при построении биологически значимой полимерной молекулы строить каждое ее звено из строго определенного энантиамера очевидна — из смеси двух энантиомеров получалась бы невообразимо сложная смесь диастереомеров. Вопрос, почему жизнь на Земле основана на беяках, построенных именно из 1-, а не Р-а- аминокислот, до сих пор остается интригующей загадкой.
Следует отметить, что О-аминокислоты достаточно широко распространены в живой природе и, более того, входят в состав ряда биологически значимых коротких олигопептидов. Любой функционально значимый белок представляет собой в очищенном виде индивидуальное вещество, состоящее нз идентичных молекул, не только содержащих один и тот же набор различных алппюкислатных ойтаткав и одинаковое число остатков каждого вида, но и характеризу2ощихся одной и той же последовательностью, в которой эти остатки собраны в линейную полппептндную цепь. Эту последовательность называют переич22ай сп2рухтурой белка.
К настоящему времени установлены последовательности аминокислот для нескольких тысяч различных белков. Запись структуры белков в, виде развернутых структурных формул громоздка и не наглядна, поскольку. многие белки построены из сотен аминокислотных остатков. Поэтому в хямии белка широко используется сокращенная форма записи аминокислотных остатков — трехбуквенная или однобуквенная.
Сокращения для всех двадцати главных мономерных компонентов белновой молекулы приведены в табл 2.1. При записи последовательности аминокислот в полипептидных или олигопептидпых цепях с помощью сокращенной символики предполагается, если это особо не оговорено, что а-аминогруппа находится слева, а а-карбокспльная группа — справа от сил2вола, т.е. полипептидпая цепь начинается с остатка, имеющего свободную а-аминогруппу, и заканчивается остатком, имеющим свободную карбоксильную группу.
Соответствующие участки полипептидной цепи называют Н-концом н С-концом или карбокснльным концом полипептидной цепи, а аминокислотные остатки — соответственно Н-концевь2л2 и С-концевым остатками. В качестве примера использования сокращенной символики и для демонстра- ян гт+ СО "Н-~Н-СО-ИН-СИНСО-НН, Н СН, Си, гсвг э сн нн ерин л нн' Обозначение Структура радикала Нэ ~хну сн — соо ! нл Название трехбук- венное однобук- венное 01у 11а Глицин Алании стл тн"Рьл-сна — аел стз-Р б Ст РОИСРИН-ы, -сн, ,СНэ — СН сн Сиз -СН СН сн .гснэ Снэснз Уа1 Валин Рис.
2. Молекула вазопресснна: Лейцин Изолейцнн 11е -СНэ СНэ-бСН Мегнонин Бег -сн,он Серии Т С Р Тйг Сув Р1эе Треоннн Цистеин Фенилаланин †сном †-СНэзН -сн;( ) -си;-( )-он -СНэ н Туг Тирознн Триптофан Тгр Н Е Н Ц Н 1эр 01п 1зээ 01в Нгз — сн-соо — СН;СН,— СОО- -сн;сонн, -сн -сн -сони Аспартат Глутамат Аспарагин Глутамин Гистидин -~снэ!л — нн,' -ын ~-нн-с, нн, э 3 ~ ° э +н'н э ~Н СН вЂ” С0— ! СНз Я ! СН,— Е ! СЕ С0— Лизин Аргиннн Рго г,снтч С:Нэ Иминокислота пролин Т а 6 л н ц а 2.1. Аминокислоты, входящие в состав балкон который производится гипофизом и регулирует кровяное давление, сужая напил ляры и усиливая ресорбцию воды в почках.
Как уже отмечалось, принцип построения белковых молекул обеспечив а г в частггос а — в виде структурной формулы, б — записанная с помощью трезбуклениой спмв енио символики;б — записанная с помощьы аднобуквенной символики Линия, соедивпощая симво между ними лисульфиднага мостика; С вЂ” кон ев щая символы остатков пианина в фармулак б, в, означает наличие — концевая карбокеильиая эруппа аминокислоты амидиравана означает, что за всю исто ию с е р ущ ствования жизни на Земле могла появи быть п ове ена на р р кполезность> и отобрана в процессе эволю ии л а и явиться, ная доля от всех м т всех мыслимых белковых молекул.
Следовательно, все фантастичес- кое разноо азие о м жив р ф р ой материи, в том числе и впутрнвидовое многооб а- зие, основанное, как б ет пок уд звано ниже, в первую очередь на многооб азии белковых молек л, возникл у , возникло в результате действия естественного отбо а в п оо раэии делах с авнительно случа ной выборки из р ьно небольшой и, скорее всего, достаточно сл чай б неисчерпаемого множества мыслимых белковых структур. Приведенные в табл. 2.1 аминокислоты являются нентами белков, тся не просто главными компо- Именно из этих дв ати бел, резко преобладающими в подавляющем боль льшинстве елков. менно из этих двадцати аминокислот образуются белки в живых живых организмах.
Все остальные, достаточно азнооб р разные аминокислоты, которые, как правило, в незначительном количестве встречаются в тех или иных белках, образуются в результате химических превращений каких- б -ли о из этих двадцати аминокислот- ных остатков уже в составе белковой молекулы. ди ф Среди таких превращений в пе в р ую очередь следует откэетить образование сульфидныя ягосэцикоо и и ог с о ми ' . тате р сислении двух остатков цистеина в сост ф р рованных пептидных цепей. В результате аве уже тате из двух остатков цистеина обра- зуется остаток диаминодикарбоновой кислоты чисэнина (4); 4 Ври этом возникает сшивка либо ибо внутри одной полипептидной цепи, либо между двумя овзличными пепямн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
