Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Возможно, связи различных групп ферментов и отдельных ферментов с мембраной не вполне идентичны. Об этом свидетельствует тот факт, что при воздействии папаина солюбилизируются дисахаридазы, затем щелочная фосфатаза и с наибольшим трудом — аминопептидаза (Crane, 1968; Eichholz, 1969).
Хотя аминопептидаза, очевидно, прочно связана с мембраной, другие пептидазы, напротив, солюбилизируются очень легко (Josefsson, Sjostrom, 1966; Груздков и др., 1970; Кушак и др., 1970; Уголев, 1972).
Итак, некоторые связи собственно кишечных ферментов с мембраной оказываются чрезвычайно прочными и в норме, по-видимому, спонтанно не разрушаются; другие,— напротив, весьма лабильны.
Кроме того, приведенные данные свидетельствуют о видовой специфичности фермент-мембранных связей (Уголев, 1972).
Адсорбированные ферменты. На поверхности щеточной каймы кишечных клеток адсорбированы ферменты главным образом панкреатического происхождения, к которым относятся ос-амилаза, липазы, протеазы и др. (Уголев, 1963, 1967, 1972; Ugolev, 1965).
ГЛАВА 16. МЕМБРАННОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ
285
При более точном исследовании установлено присутствие в щеточной кайме трипсина, химотрипсина (Goldberg et al., 1968), а также эластазы.
С самого начала (Уголев, 1960а, б; Ugolev, 1960) было очевидно, что такие ферменты локализованы кнаружи от трехслойной мембраны. После работ Ито и др. (Ito, 1964, 1965, 1967, 1969; Ito, Revel, 1964; Trier, 1967; 1968) стало ясно, что не только трехслойная мембрана, но и в особенности гликокаликс могут быть адсорбирующими поверхностями, тем более что была показана адсорбция ферментов на мукополисахаридах {De Laey, 1966). По отношению к щеточной кайме гликокаликс образует ультрапористость второго порядка и, таким образом, может служить местом, где адсорбируются ферменты, а также представлять собой диффузионное сопротивление для молекул, размеры которых достаточно велики. Реальное соотношение размеров гликокаликса и адсорбируемых ферментов позволяет предполагать многослойную адсорбцию (см. рис. 106).
По пространственному распределению адсорбированных ферментов в гликокаликсе могут быть выделены три фракции: 1) поверхностная (на границе гликокаликс — химус); 2) внутригликокаликсная; 3) связанная с трехслойной мембраной (Уголев, 1972).
Природа связей адсорбированных ферментов изучена так же мало, как и энтеральных. Специальный анализ позволяет сделать вывод о важности физической адсорбции ферментов на поверхности щеточной каймы. В то же время значительная часть ферментов фиксирована при помощи химических связей (Уголев, Устинкова, 1967; Le Laey, 1967b, 1968). В частности, при изучении адсорбции ос-амилазы показано значение основных групп фосфолипидов мембраны, а также полисахаридных компонентов (De Laey, 1967а, b, 1968).
Возможно, в процессе адсорбции (по крайней мере части ферментов) играют роль стереоспецифические видовые особенности адсорбента и адсорбата (Уголев, Устинкова, 1967; Уголев, 1972).
В большинстве случаев адсорбированные ферменты обратимо связаны со структурами кишечной поверхности и могут быть сравнительно легко освобождены. В связи с этим вопрос, касающийся различий в прочности связывания с поверхностью собственно кишечных и адсорбированных ферментов, представляется важным. Однако зти различия не являются достаточно закономерными. Так, у грызунов ос-амилаза десорбируется легко, а панкреатические протеазы практически не десорбируются. Прочность связей может меняться даже у одного животного при переходе от голода к сытому состоянию (Уголев, 1967, 1972).
Характеристика ферментного аппарата в целом. Как было уже отмечено, благодаря фиксации пищеварительных ферментов на внешних структурах мембраны возможна определенная пространственная и временная организация процессов мембранного гидролиза и транспорта. С внешней поверхностью гликокаликса при перемешивании химуса контактируют как мелкие молекулы, для которых он не создает значительного диффузионного сопротивления, так и крупные, которые отбрасываются в полость тонкой кишки. Кроме того, к поверхности гликокаликса поступают молекулы разной величины, которые, соприкасаясь с адсорбированными ферментами, расщепляются и далее полностью или частично приобретают способность проникать внутрь гликокаликсного пространства. По мере продвижения молекул в глубь гликокаликсного пространства оказывается возможной их дальнейшая деполимеризация под влия-
286
МЕМБРАНЫ ВСАСЫВАЮЩИХ КЛЕТОК
нием ферментов, локализованных в этой области. На внешней поверхности липопротеиновой мембраны возможен некоторый дополнительный гидролиз с помощью адсорбированных ферментов. По-видимому, здесь локализованы в основном собственно кишечные ферменты, которые в большинстве случаев являются три- и димергидролазами, хотя некоторые другие (например, аминопептидаза и у-амилаза) способны гидролизовать более высоко полимеризованные продукты.
Таким образом, собственно кишечные и адсорбированные ферменты функционально дополняют друг друга. Вместе с тем функции частично перекрываются и дублируются, что, по-видимому, резко повышает надежность системы в целом.
