Активность нейтральных протеаз в тканях животных при зимней спячке и гипотермии
Диссертация - Биология
Другие диссертации по предмету Биология
а спячки температурная зависимость активности нейтральных протеаз печени суслика представлена прямой с Еа= 32.5 кДж/моль.
Обращает на себя внимание тот факт, что энергия активации после 2го месяца спячки увеличивается как выше, так и ниже точки перелома, что свидетельствует об увеличении температурной зависимости фермента.
После 2-ого месяца мы исследовали активности нейтральных протеаз печени суслика на этапах самосогревания после индуцированного пробуждени.
Температурная зависимость общей активности нейтральных протеаз, выраженная в Аррениусовских координатах, при температуре тела 10С имеет излом при 30С: Еа выше точки излома составляет 23.9 кДж/моль, ниже - 86 кДж/моль (рис. 19).
При повышении температуры тела суслика до 25С точка излома соответствует 20С. При этом выше точки излома Еа=21 кДж/моль, ниже - 84 кДж/моль (рис. 21).
Графики температурной зависимости активности нейтральных протеаз при температуре тела животного 20С, 30С и 37С имеют прямую с энергией активации 44, 59.3 и 38.2 кДж/моль, соответственно (рис. 20, 22, 23).
Рис. 19. Температурная зависимость общей активности нейтральных протеаз печени сусликов после 2-го месяца спячки и дальнейшего самосогревания до 10С.
Рис. 20. Температурная зависимость общей активности нейтральных протеаз печени сусликов после 2-го месяца спячки и дальнейшего самосогревания до 20С.
Рис. 21. Температурная зависимость общей активности нейтральных протеаз печени сусликов после 2-го месяца спячки и дальнейшего самосогревания до 25С.
Рис. 22. Температурная зависимость общей активности нейтральных протеаз печени сусликов после 2-го месяца спячки и дальнейшего самосогревания до 30С.
Рис. 23. Температурная зависимость общей активности нейтральных протеаз печени сусликов после 2-го месяца спячки и дальнейшего самосогревания до 37С.
Кроме того, обращает на себя внимание тот факт, что характер Аррениусовских кривых у сусликов бодрствующих (лето и осень), после 3-го месяца зимней спячки (t=5-8С), а также при самосогревании до 20С, 30С и 37С, после индуцированного пробуждения, имеет общую закономерность. После1-го и 2-го месяцев зимней спячки (когда температура тела максимально снижена до -3-4С) и на этапах последующего самосогревания (10С, 25С), резко меняется характер и наклон Арениусовских кривых. Это может свидетельствовать как о конформационных изменениях в молекуле белка, так и в его микроокружении. Можно предположить, что в первом случае не изменяется характер молекул фермента, а меняется лишь их число (к 3-му месяцу их число увеличивается).
Липидному составу мембран отводится важная роль в устойчивости организма млекопитающих к действию низких температур (Коломийцева и др., 2003). Имеются данные, что при зимней спячке у млекопитающих увеличивается содержание ненасыщенных жирных кислот в фосфолипидах различных органов и тканей. Вязкость липидов биологических мембран регулируется рядом параметров, из которых важная роль принадлежит концентрации холестерина.
Таким образом, учитывая, что при активации кальпаинов происходит транслокация ферментов к мембране (Cuervo, Dice, 1998), то их функционирование, как и других ферментов, связанных с мембраной, сильно зависит от локальной вязкости микроокружения и изломы на Аррениусовских кривых, возможно, вызваны фазовыми переходами мембранных липидов. Как мы видим, из приведенных рисунков, при определенной переломной температуре наклон кривой Аррениуса резко меняется, соответственно, меняется и энергия активации.
В основе всех этих температурных изменений параметров активации и смещений точек излома, вероятно, лежит тот факт, что ферментный белок подвижен, т.е. имеет возможность изменять свою конформацию и перемещаться к мембране во время катализа (Хочачка, Сомеро, 1988).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Весьма своеобразным и интересным приспособлением млекопитающих для переживания неблагоприятных условий является зимняя спячка. (Kortner, Geiser, 2000). Уменьшение температуры тела при зимней спячке может колебаться в очень широких пределах. Температура тела гибернирующих сусликов поддерживается на несколько градусов выше температуры окружающей среды (Carey et al., 2003). При этом биохимические процессы, работа органов и систем организма гибернантов не тормозятся, а перестраиваются так, что даже при очень низкой температуре тела поддерживается определенный гомеостаз (Карманова, 1995). Существенную роль в приспособлении клеток гетеротермных животных к функционированию в различных температурных условиях может играть процесс синтеза новых, или модификация структуры и функции имеющихся в клетке белков. Особенности регуляции метаболизма у зимнеспящих связаны с повышением регуляторной нагрузки продуктов деградаций белков - пептидов, аминокислот, мочевины. (Горошинская и др., 1987). Значительную роль при адаптации клеточного метаболизма к изменяющимся условиям окружающей среды и осуществлении защитных функций организма играют протеолитические ферменты.
Результаты наших исследований показали, что у сусликов в состоянии бодрствования и в динамике зимней спячки максимальная активность нейтральных протеаз наблюдается в печени. Такая высокая активность нейтральных протеаз, видимо, обусловлена функциональными и структурными особенностями печени.
В динамике зимней спячки наблюдается следующая закономерность в изменении общей активнос?/p>