Старение и биологические возможности организма - Фрольнис В.В.
Скачать (прямая ссылка):
2. Подавление активности генетического аппарата, вызываемое различными факторами в разных клетках, предупреждает развитие гиперполяризации. С целью подавления активности генетического аппарата были использованы: актиномицин Д, блокирующий синтез РНК на ДНК; рибонуклеаза, расщепляющая РНК; ионизирующее облучение, подавляющее и разрушающее ДНК. На рис. 18 показано, что различные гормоны (инсулин, эстра-диолдипропионат, дезоксикортикостеронацетат) вызывают значительный рост мембранного потенциала одиночных мышечных волокон. После введения рибонуклеазы все эти факторы не вызывают гиперполяризации (рис. 18 Б).
3. Между уровнем мембранного потенциала и ионной асимметрией существует взаимосвязь. Оказалось, что при активации генетического аппарата содержание калия внутри клетки часто растет, а натрия — снижается. Ингибиторы генетического аппарата предупреждают эти ион-
140
48
Время, часы
Рис. 17. Активация биосинтеза белка в печени после кровопотери 1 — содержание РНК, 2 — содержание белка в печени, 3 — величина мембранного потенциала клеток печени
__і—і—I_^1_- і ¦_І її'_і і і і ¦
Контроль 1 2 З Ч Контроль 1 2 3 4 5 Время, часы
Рис. 18. Влияние рибонуклеазы на развитие гиперполяризацпи одиночных мышечных волокон, вызываемой гормонами А — после введения инсулина: 2 — 0,16 ед/100 г; 2 — эстрадиолдипро-пионата 100 мкг/100 г; В — после введения рибонуклеазы
ные сдвиги. Известно, что содержание калия в отличие от натрия внутри клетки больше, чем вне ее. Вот почему описанпый сдвиг в ионных соотношениях при стимуляции генетического аппарата имеет бесспорно активный характер.
Можно было полагать, что все эти сдвиги связаны не с биосинтезом белка, а с изменением энергетических процессов. Однако оказалось, с одной стороны, что ингибиторы энергетических процессов (фтористый натрий, монойод-ацетат, 2,4-динитрофенол) не снимают гиперполяризации, возникающей при активации биосинтеза белка; с другой стороны ингибиторы биосинтеза белка, снимая гиперполяризацию, существенно не влияют на обмен энергии в клетке. Специальный анализ свидетельствует, что решающее значение в осуществлении этой связи генетической активности и гиперполяризации имеет синтез рибонуклеиновых кислот на ДНК. *
Рост величины мембранного потенциала, гиперполяризация существенно изменяют многие свойства клетки: проницаемость мембраны в отношении многих веществ, включая и аминокислоты, нужные для построения белка; возбудимость клетки (процесс торможения развивается па основе гиперполяризации); течение энергетических процессов — сопряжение окисления и фосфорилирования; контакты клеток друг с другом. С мембраны клетки идет информация к клеточному ядру. Стойкий рост величины мембранного потенциала клетки тормозит ее деление. Все это позволяет прийти к важному выводу: активация генетического аппарата через мембранные механизмы, гиперполяризацию клеточной мембраны существенно изменяет функцию клетки. Следовательно, существует прямая связь между генетической активностью и электрическими свойствами клетки, ее функциональным состоянием.
Однако этим дело не ограничивается. В последние годы ряд исследователей получили данные о том, что гиперполяризация приводит к уменьшению содержания РНК, ослаблению синтеза ее в клетке. На основании наших опытов можно предполагать существование следующего механизма саморегуляции генетического аппарата и функции клетки: активизация генетического аппарата ведет к развитию гпперполяризации, которая по принципу обратной связи угнетает процессы биосинтеза белка в клетке. Это подтверждается тем, что стимуляция генетического
142
7*1 III»_|_|_I-1--1-1-
Исх 12 3 4 5 Исх. 1 2 3 4 часы
Рис. 19. Влияние малых доз гормонов на величину мембранного потенциала мышечных волокон взрослых (А) и старых (Б) крыс 1 — после введения инсулина 0,04 ед/100 г; 2 — эстрадиолдипропиона-та 50 мкг/100 г; 3 — дезоксикортикостеронацетата 250 мкг/100 г
аппарата при снятии гиперполяризации ведет к большей активизации биосинтеза белка.
Обратная связь — влияние гиперполяризации на биосинтез белка — имеет существенное значение в регуляции восстановительных процессов. Следует, очевидно, разграничивать различные уровни восстановления. Для восстановления функций клетки необходима активация синтеза белков, на основе которых п осуществляется деятельность клетки, активизация генетического аппарата. Здесь функциональное восстановление происходит за счет напряжения биосинтетических систем. Следующий уровень восстановления связан с временным подавлением активности генетического аппарата. Одним из путей регуляции этого уровня восстановительных процессов является влияние гиперполяризации на биосинтез белка. Установленный механизм существен в жизни клетки, и он имеет немаловажное значение в развитии старения.
При старении значительно изменяется сопряжение активности генетического аппарата и функций клеток. Об этом свидетельствует ряд конкретных факторов.
1. У старых животных при меньших дозах гормопов активируется биосинтез белка в клетке и на основе его развивается гиперполяризация. Как показано на рис. 19, инсулин, эстрадиолдипропионат, дезоксикортикостерон-ацетат приводят у старых крыс к гиперполяризации мы-
