О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
нают работать лишь после того, как эти клетки прикрепятся здесь к фосфолипидной поверхности (фосфолипиды — жироподобные вещества, содержащие фосфор). Поскольку каскадная реакция развивается только в месте прикрепления пластинок, кровь свертывается только в поврежденном участке.
Случается, однако, что сгусток крови (тромб) образуется совсем не там, где нужно, и закупоривает артерию, что приводит к тяжелым последствиям. Чтобы предотвратить это, в крови действует фермент, способный растворять фибриновые сгустки.
Противоположное патологическое состояние — это болезнь гемофилия, при которой кровь не способна свертываться. Помимо описанных выше факторов, для свертывания нужны еще ионы кальция, витамин К и два вспомогательных белка. В крови у гемофиликов именно этих белков мало или нет вовсе, и их приходится вводить искусственно. Получают их из нормальной крови.
Выключение сигнала
Если вы звоните в дверь, то ожидаете услышать звонок, но вовсе не хотите, чтобы он звучал бесконечно. Если это случится, то второй раз позвонить уже не удастся. Поэтому, если вы создаете сигнальную систему, важно не только придумать систему подачи сигнала, но и способ его выключения. В клетке это делают ферменты, которые разрушают или инактивируют сигнальные молекулы.
Если такой механизм инактивации не срабатывает, то дело плохо: это хорошо видно на примере поноса у больных холерой. У клеток кишечника есть особые каналы, которые передают с участием молекулы А сигнал: “выделять жидкость”. В норме этот канал работает слабо и выделение жидкости невелико, так как А — одна из молекул, передающих сигнал, — эффективно разрушается ферментом:
Фермент, разрушающий А
I
Сигнал-----> А-----> Секреция жидкости
Однако холерные бактерии производят токсин, который подавляет разрушение А и тем самым оставляет канал все время во включенном состоянии. У больного развивается сильнейший понос, он теряет много солей и воды и нередко от этого умирает. К счастью, есть довольно простое и эффективное лечение: больному дают соответствующий солевой раствор, чтобы восполнить потери.
Онкоген
Рассмотрим более сложный пример: регуляторное устройство
клетки, отказ которого может привести к ее злокачественному перерождению.
В клетках — от дрожжевых до человеческих — есть белок г as (от rat sarcoma — саркома крысы), который служит сигнальной молекулой. Этот фермент способен изменять конформацию некоторых других ферментов, что приводит к стимуляции роста клеток и их деления.
Белок г as может присоединять две небольшие молекулы, Xi и Х2. Он находится в активной форме, если к нему присоединена молекула Х2, и в неактивной — если Xj, Молекулы Xi и Хг могут взаимопревращаться, и белок г as бывает поэтому то в активной, то в неактивной конформации. Между двумя формами существует равновесие:
ras-Xi ?=* ras-X2
неактивен активен
В норме большая часть белка г as находится в форме ras-Xi, т. е. в неактивной форме.
У белка ras две функции:
а) в активной форме он изменяет конформацию другого фермента, Ех, который в свою очередь катализирует другие реакции А —> В, вызывающие рост и деление клетки;
б) кроме того, белок ras способен превращать Ха в Xi, переводя таким образом самого себя в неактивную форму. В целом реакция выглядит так:
(ras-Белок) - <-------> (ras-Белок) — Х2
А
Возвращение
----в неактивную <--------
форму
Х2 изменяет Ej Ў
A-j----------> А2-----> Рост и деление
Поскольку белок ras все время инактивирует сам себя, сигнал к росту и делению остается слабым. Однако при некоторых мутациях, несколько меняющих свойства этого белка, он сохраняет способность стимулировать рост и деление, но перестает инактивировать сам себя. Измененный белок может теперь многократно
подавать сигнал к росгу и делению, так что клетка получает в результате мощный стимул. Она начинает активно расти и делиться и перерождается в злокачественную, раковую клетку. При ее делении дочерние клетки получают ту же мутантную форму гена и остаются злокачествен н ыми.
В норме функция этого гена — кодировать белок, без которого клетка не могла бы существовать. Когда в нем происходит мутация, это ведет к злокачествен ному перерождению, так как в одном из звеньев регуляторного устройства “отказывают тормоза”.
Восприятие окружающей среды
Наши органы чувств посылают в нервную систему сигналы, которые говорят о том, что происходит вокруг нас. Отдельная клетка тоже обладает аналогами таких органов. На ее поверхности есть особые участки, называемые рецепторами и сходные по строению с активными центрами ферментов. Их конфигурация такова, что они способны связывать только вполне определенные молекулы. Присоединение такой молекулы к рецептору изменяет его конфигурацию и тем запускает целую серию событий, в результате которых сигнал передается внутрь клетки (рис. 9-1):
