Цитозоль: перенос и биосинтез групп

Мир молекулы и клетки
Поиск по сайту
Чтобы сразу найти то, что вам нужно, введите ключевое слово в форму.
Если вам потребуется более точный поиск, воспользуйтесь опцией «расширенного поиска».
Цитозоль: перенос и биосинтез групп
Цитозоль: перенос и биосинтез групп
Какой бы ни была отправная точка АТФ, каким бы извилистым ни был маршрут этой молекулы, большинство путей АТФ в цитозоле направлено на выполнение главной функции — биосинтеза. Установив схемы движений молекул АТФ, мы находим ответы на ключевой вопрос, которого мимоходом касались в предыдущей главе: каким образом клетке удается построить тысячи различных соединений,пользуясь одним-единственным источником энергии, а именно расщеплением АТФ на АДФ и Фн — важнейшим процессом, который восстанавливается благодаря окфос-блокам? Попробуем рассмотреть эту проблему в более точных выражениях.
Большинство биосинтетических реакций представляют собой дегидратационное конденсирование между двумя молекулярными строительными блоками:
X—ОН + V—Н —к X—V + Н20.
Имеется много различных «иксов» и «игреков». В их число входят аминокислоты, комбинация которых друг с другом дает белки; простые сахара, которые объединяются в полисахариды и другие углеводные компоненты; мононуклеотиды, которые полимеризуются в нуклеиновые кислоты; жирные кислоты, которые, объединяясь с глицерином и другими спиртами, образуют липиды, а также множество других, более специализированных молекул. Для правильного их объединения необходимы два условия: информация и энергия.
Биосинтетические группировки не образуются беспорядочным образом. Они основываются на определенном типе X, который связывается с определенным типом V. Как правило, указания, согласно которым происходит правильный выбор биосинтетического партнера, закодированы в специфичности вовлеченных в процесс ферментов. При образовании самих ферментов инструкции поступают от генов, которые замыкают круг, снабжая самих себя информацией для собственного удвоения. Мы не станем сейчас подробно останавливаться на этом аспекте проблемы.
Энергетическая потребность биосинтеза обусловлена тем, что дегидратационное конденсирование не может происходить спонтанно в водной среде. Подавляющий избыток воды сдвигает равновесие такой реакции далеко в противоположную сторону, а именно в сторону гидролиза. Чтобы процесс стал обратимым, необходимо проделать работу, а для этого свободная энергия должна поступать в систему из какого-то внешнего источника. В живой клетке таким источником служит гидролиз АТФ, благодаря которому, как уже указывалось, на 1 г-моль производится 14 ккал энергии: АТФ + Н20 — АДФ + Фн.
В зависимости от типа реакции на образование каждой молекулы X—V потребляется одна или более молекул АТФ. Общий баланс свободной энергии всегда отрицательный, что не только соответствует законам энергетики, но и чаще всего делает биосинтетические процессы по существу необратимыми при любых условиях. Возникает вопрос: каким образом энергия передается из одной реакции в другую? Происходящим вначале расщеплением АТФ и последующим использованием высвобожденной в итоге энергии для связывания X и V этого не объяснить. Все, что мы можем получить в результате гидролиза АТФ, — это тепло, т. е. беспорядочное движение молекул, которое в условиях, преобладающих в живой клетке, не может направляться и использоваться для снабжения энергией специфического процесса. Расщепление АТФ и образование X—У должны быть сопряжены, только тогда один процесс будет снабжать энергией другой. Секрет такого сопряжения прост: никогда не рвать настоящую связь, всегда производить взаимный обмен с помощью механизма группового переноса.

Внеклеточные структуры. Знакомство с полисахаридами и протеинами (белками)

Мир молекулы и клетки
Поиск по сайту
Чтобы сразу найти то, что вам нужно, введите ключевое слово в форму.
Если вам потребуется более точный поиск, воспользуйтесь опцией «расширенного поиска».
Внеклеточные структуры. Знакомство с полисахаридом
Внеклеточные структуры. Знакомство с полисахаридом
Перед тем как войти в живую клетку, взглянем на ее поверхность, имеющую заслуживающие интереса особенности. Однако найти одиночную клетку нелегко, так как по большей части клетки окружены довольно развитой сетью внешней защиты и «лесами», которые часто полностью прячут клетку от глаза и значительно затрудняют подход к ней. Эти структуры не являются составными частями клетки, но они создаются ими из веществ-предшественников, которые секретируются самими клетками и впоследствии соединяются в различные комбинации практически любой возможной формы и последовательности, от мягкого геля до плотного дерева и скорлупы. Иногда они пропитаны минералами, которые могут придавать их органическому матриксу прочность камня или твердость эмали. Эти внеклеточные конструкции служат своеобразными опорами клетки; именно им клетка обязана той формой, которую жизнь создает на нашей планете. Без них не было бы ни деревьев, ни цветов, ни животных — ничего, кроме аморфной массы илистой слизи, представляющей собой мириады беспорядочно двигающихся друг по другу клеток.

Цитокости и цитомышцы

Мир молекулы и клетки
Поиск по сайту
Чтобы сразу найти то, что вам нужно, введите ключевое слово в форму.
Если вам потребуется более точный поиск, воспользуйтесь опцией «расширенного поиска».
Цитокости и цитомышцы
Цитокости и цитомышцы
У нас нет возможности освободить загроможденную клетку таким образом, но мы можем использовать антитела, направленные против белков цитоскелета, чтобы покрыть определенным образом и выявить структурные элементы, в состав которых входят эти белки. Если эти антитела несут в себе молекулы флуоресцентного красителя, то структуры, к которым они прикрепляются, будут казаться покрытыми слоем флуоресцентного красителя. Посмотрите на такие клетки в ультрафиолетовом свете, и весь цитоскелет, покрытый антителами, ярко засветится на темном фоне, словно освещенный неоновыми трубками.
Этот изящный метод, получивший название иммунофлуоресценции, нуждается в большом количестве предварительных биохимических исследований, поскольку перед тем, как белки будут использованы для получения антител, они должны быть очищены. Дополнительную трудность представляет то обстоятельство, что некоторые цитоскелетные белки — слабые иммуногены, т. е. они не так быстро вызывают образование антител при введении животным разных видов. Это объясняется тем, что гомологичные цитоскелетные белки, даже принадлежащие совершенно разным видам, имеют весьма сходную химическую структуру и поэтому не распознаются иммунной системой как чужеродные. Такое эволюционное сохранение структуры убедительно свидетельствует о том, что функциональные свойства белков зависят от специфических аминокислотных последовательностей, которые, претерпевая незначительные изменения, не теряют своих свойств. Не удивительно, что большинство мутаций, повреждающих такие белки, не совместимы с сохранением их функции и удаляются в ходе естественного отбора.
Прекрасные картины, выявленные иммунофлуоресценцией, способны передать только застывшие «кадры» мира, который постоянно меняется, ^летки неустанно изменяют форму, перемещают свое содержимое, создают цитоплазматические потоки, проталкивают некоторые гранулы в резко меняющихся направлениях, изгибают и деформируют мембраны. Они движутся во все стороны, вращаются, ползают, плавают, сокращаются, вытягиваются, уплощаются вдоль поверхности или протискиваются сквозь узкие отверстия, хватают, окружают и заглатывают крупные частицы, выпускают и втягивают обратно псевдоподии, выдавливают содержимое из гранул накопления, размахивают волнистыми вуалями и спиралевидными жгутиками и ресничками, создавая вокруг себя потоки. Какова же роль цитоскелета в столь неистовом движении?