Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
ГЛАВА 16. МЕМБРАННОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ
281
периодически свободный переносчик будет образовывать с конечным ферментом гидролитической системы комплексы, которые диссоциируют после перехода транспортируемой молекулы на контактную площадку переносчика (возможно, в случае аминокислот и сахаров при участии натрия). Можно предположить, что между последним ферментом и переносчиком существуют взаимодействия аллостерического типа, которые облегчают присоединение субстрата к контактной или акцепторной площадке переносчика (Уголев, 1970, 1972). Такое представление в сущности отражает синтез современных данных о мембранном гидролизе, высокоэффективном пищеварительно-транспортном конвейере и мобильном переносчике (Уголев, 1972; Ugolev, 1972). В случае правильности эстафетной гипотезы
/ Z 3 Ч ' S 6
Рис. 107. Ступени взаимодействия конечного фермента и переносчика в пищеварительно-транспортном конвейере
ф — фермент; -п — переносчик; с — субстрат; м — мембрана; 1 — исходное состояние; 2 — образование комплекса субстрат-переносчик; 3 — транслокация; 4 — распад комплекса; 5,6 — возвращение переносчика
может эффективно функционировать тот же механизм, но при этом представления о челночных движениях переносчика должны быть заменены представлением о конформационных изменениях на входе транспортной системы, которая также контактирует с конечным ферментом или лидирующей субстанцией (Уголев, 1972).
Недавно удалось показать прямое взаимодействие между переносчиком глюкозы и инвертазой на поверхности мембран в условиях хорошей сохранности пищеварительно-транспортного механизма энтероцитов (Ugolev, Gositte, 1971).
На основе этих наблюдений высказано предположение о существовании пищеварительно-транспортных ансамблей (Уголев, 1972; Ugolev, 1972). Для такого ансамбля характерно пространственное и структурное взаимодействие одного или нескольких ферментов (полиферментный ансамбль) с группой переносчиков. Подобная организация создает возможность эффективной передачи веществ с фермента на вход транспортной системы.
Во многих случаях, по-видимому, существуют двусторонние взаимодействия между ферментом и переносчиком, в результате которых переносчик не только сам подвергается конформационным изменениям, но влияет на конформацию активного центра фермента, что было показано
282
МЕМБРАНЫ ВСАСЫВАЮЩИХ КЛЕТОК
В рамках гипотезы ферментно-транспортного ансамбля находят свое объяснение: 1) явления облегченного транспорта мономеров (аминокислот и гексоз), образующихся при гидролизе олигомеров; 2) различия таких кинетических характеристик, как Км и FMaKc для транспорта готовых мономеров и мономеров, образующихся в процессе мембранного гидролиза олигомеров (Уголев, 1972; Ugolev, 1972).
В заключение отметим еще раз, что большая часть веществ, резорби-руемых кишечными клетками, первоначально включена в состав более или менее сложных структур, разрушение которых начинается в полости пищеварительного канала. Окончательное освобождение транспортируемых продуктов осуществляется в зоне мембранного гидролиза ферментами, которые пространственно и функционально взаимодействуют с переносчиками, образуя пищеварительно-транспортные ансамбли. Благодаря специальной организации и взаимодействию мембранного гидролиза и транспорта конкуренция на этапе всасывания и избыточное образование продуктов конечного гидролиза предупреждаются или, по крайней мере, сводятся к минимуму.
Ферментный аппарат мембранного пищеварения
Собственно кишечные (энтеральные) ферменты. Как было указано выше, ?ферменты, осуществляющие едембранное пищеварение, имеют двоякое происхождение: это — ферменты, синтезируемые клетками кишечного эпителия и структурно связанные с внешней поверхностью мембраны, а также ферменты, адсорбированные из полости тонкой кишки.
Большинство пищеварительных ферментов, синтезируемых энтеро-цитами, осуществляют свои функции на наружной поверхности мембраны микроворсинок в том случае, если они включены в последнюю. К их числу относятся ди- и трисахаридазы (а- и |3-глюкозидазы) и у-амилаза. ?С внешней поверхностью мембраны связаны также тетра-, три- и дипептидазы, аминопептидаза и, возможно, карбоксипептидазы. Было показано также участие в мембранном пищеварении изоэнзимов щелочной фосфа-тазы и кишечных липаз (Уголев, 1972; Ugolev, De Laey, 1973). Если ферменты, действующие в полости, являются преимущественно эндогидро-лазами и полимергидролазами, то энтеральные поверхностные ферменты представлены главным образом экзогидролазами, расщепляющими преимущественно олигомеры и димеры с образованием транспортируемых продуктов.
После электронно-микроскопических исследований (Oda, Sato, 1964; Oda, Seki, 1966; Johnson, 1967, 1969; Nishi et al., 1968; Gitzelmann et al., 1970; и др.) были уточнены пространственные взаимоотношения мембраны и ферментов, в частности дисахаридаз. Оказалось, что на внешней стороне мембраны локализованы гранулы («кнопки») размером около 40— 60 А, обладающие дисахаридазной активностью, которые могут быть отделены от мембраны при обработке папаином. Было также установлено, что при различных препаративных процедурах дисахаридазная активность определяется во фракции солюбилизированных «кнопок», а не во фрагментах гладких мембран.
