Дихайте! Не дихайте

 

Конспекти 10 клас за новою програмою 2018 року
 

Конспекти 10 клас за новою програмою 2018 року. Всі предмети! Детальніше...

 

Голий землекоп. (Фото: Pierson Hill/Flickr.com.)

Голих землекопів важко назвати чарівними істотами, але у фахівців вони користуються величезною популярністю. По-перше, ці гризуни живуть дуже довго: голий землекоп може прожити 28-31 рік, що в десять разів довше, ніж живе звичайний пацюк. По-друге, вони не хворіють на злоякісні пухлини. По-третє, вони нечутливі до деяких видів болю.

Є у землекопів ще одна незвичайна властивість — вони легко переносять нестачу кисню. Причому «нестача» — ще слабо сказано: в статті в Science йдеться, що вони можуть витримувати без кисню цілих вісімнадцять хвилин. Звичайна миша, яка за розмірами приблизно така ж, як і землекоп, гине без кисню дуже швидко, всього за одну хвилину. Землекопи ж втрачають свідомість, їх серцевий ритм сповільнюється з 200 ударів в хвилину до 50, але потім, коли кисень знову з’являється, вони приходять до тями, причому після цього у них немає ніяких непоправних фізіологічних змін.
Гері Льюин (Gary Lewin) з Центру молекулярної медицини Макса Дельбрюка, давно вивчає землекопів, і його колеги з Іллінойського університету в Чикаго і ряду інших наукових центрів з’ясували, що обходитися мінімумом кисню землекопи можуть завдяки своєрідному біохімічному фокусу.

Як відомо, кисень потрібен для отримання енергії. Основним джерелом енергії служить глюкоза; якщо її мало, печінка зробить її з амінокислот або з гліцерину (який, в свою чергу, можна отримати з жирів-тригліцеридів). Коли клітина розщеплює молекулу глюкози, щоб витягти наявну в її хімічних зв’язках енергію, то глюкоза спочатку проходить через довгий ланцюжок біохімічних реакцій, який називається гліколізом. На цьому етапі глюкоза розщеплюється до залишку піровиноградної кислоти, або пірувату. Якщо кисень є, то піруват відправляється в цикл Кребса, де за допомогою кисню і величезної кількості ферментів окислюється до вуглекислого газу.

Якщо ж кисню немає, то піровиноградна кислота, що утворилася в результаті гліколізу, перетворюється в молочну кислоту, або лактат. Молочна кислота пригнічує реакції гліколізу, так що в безкисневих умовах клітина швидко гине — її біохімічна фабрика з виробництва енергії зупиняється. Деякі мікроби, що пристосувалися жити в анаеробних, тобто безкисневих, умовах, знайшли тут різні обхідні шляхи, але звичайна, «середньостатистична» тваринна клітина без кисню не виживе — її задушать продукти гліколізу.

Фокус же голих землекопів полягає в наступному. Дослідники звернули увагу на те, що в крові у гризунів, які перенесли брак кисню, різко підвищений рівень двох вуглеводів: фруктози і сахарози (чия молекула складається з глюкози і фруктози). З іншого боку, на відміну від інших ссавців, у голих землекопів виявилося надзвичайно багато транспортного білка GLUT5, який займається саме тим, що переносить фруктозу в клітини. Фруктоза може увійти в реакції гліколізу, але перед цим з нею потрібно виконати певні маніпуляції за допомогою спеціального ферменту, якого у землекопів теж виявилося досить багато.

Гліколітичне розщеплення вуглеводів — це довгий ланцюжок реакцій, і молочна кислота пригнічує початкові її стадії. Але фруктоза входить в ланцюжок гліколізу не на початку, а на більш пізніх стадіях — ферменти цих пізніх стадій цілком можуть працювати, не звертаючи уваги на молочну кислоту. Іншими словами, голі землекопи просто змінюють енергетичний ресурс на той, яким можна користуватися в безкисневих умовах. В цілому гліколіз сам по собі дає не дуже багато енергії, і без інших етапів енергетичного окислення тварини обійтися не в змозі, проте пережити критичні умови на одному тільки гліколізі цілком можна.

Очевидно, в природі землекопи навряд чи стикаються з повною відсутністю кисню. Однак живуть вони великими підземними колоніями в кілька десятків і навіть сотень особин, і на поверхню майже не виходять. На глибині двох метрів, де гризуни зазвичай будують свої тунелі і гнізда, кисню не так вже й багато, особливо, якщо врахувати, скільки особин припадає на одне гніздо. Так що біохімічний трюк з фруктозою виявляється для землекопів дуже до речі. (Про всяк випадок уточнимо, що у будь-яких тварин фруктоза може надходити в гліколітичні реакції, однак тільки землекопи «додумалися» до того, щоб рятуватися від кисневого голодування, накачуючи гліколіз фруктозою.)

Захисти свій комп’ютер та смартфон

ESET NOD32

На Землі є і інші види, яким доводиться стикатися з нестачею кисню, але в таких випадках мова йде або про те, щоб робити кисневі запаси, або якось тимчасово знешкодити молочну кислоту — до того часу, коли кисню знову стане багато, і лактат можна буде спокійно утилізувати. Землекопи з їх переходом на інший цукор в цьому сенсі виявилися унікальні.

Можливо, в перспективі їхнє «ноу-хау» можна буде використовувати в медицині; наприклад, перехід на фруктозний гліколіз міг би підтримати життєздатність клітин мозку або серця під час інфаркту — питання тільки в тому, як активувати відповідні процеси в тканинах людини.


Дихайте! Не дихайте

Схема гліколізу, що починається з глюкози (Glucose) і закінчується піруватом (Pyruvate). (Ілюстрація: Wikipedia.)

Джерело: https://www.nkj.ru





Залишити відповідь