37. Биохимия нервной системы. Химия ощущений. Ощущение запаха.

Ощущение запаха. Ощущение запаха также является примером хеморецепции. Органы обоняния человека гораздо чувствительнее, чем вкусовые органы. Их работа обеспечивается 50 млн белковых рецепторов, рас­положенных на площади ~5 см² эпителия носа. Эти рецепторы представляют собой оголенные нервные окончания. Обоняние — одно из самых древних и примитивных органов чувств, с помощью которого ЦНС имеет непосредственный контакт с внешним миром. Кроме того, происходящие при хеморецепции процессы тесно связаны с лимбической системой — центром управления эмоциями. Этим объясняется мощное, часто подсознательное влияние запахов на состояние человека.

Обладающие запахом молекулы — осмофоры должны иметь строго определенную структуру, быть летучими и растворимыми в водном растворе белков, углеводов и электролитов, покрывающем нервные окончания в носу. Осмофор взаимодействует с определенным фрагментом белка,

изменяет его конформацию и, таким образом, стимулирует подачу сигнала в мозг. По-видимому, механизм «ключ —замок» работает и в этом случае. Но специфичность и разнообразие вариантов его реализации очень велико. Установлено, что в обонятельном эпителии существует не менее 30 различных типов белков-рецепторов.

Для инициирования соответствующего сигнала достаточно, чтобы структуре активного центра рецептора соответствовало пространственно-химическое строение даже части молекулы осмофора. Если молекула ос­мофора достаточно гибкая, то она может взаимодействовать с несколькими белками-рецепторами и вызывать ощущения смешанного запаха. Пока активный центр рецептора занят молекулой осмофора, другие молекулы не могут образовать с данным рецептором соответствующий комплекс, и носовая полость перестает чувствовать запах.

Влияние структуры молекул осмофоров на их свойства можно оценить на следующих примерах. Бензальдегид, как и синильная кислота, вызывает ощущение запаха горького миндаля. Фенилэтаналь, незначительно отличающийся по молекулярной структуре от бензальдегида, вызывает запах гиацинта.

Типичный фруктовый запах имеют многие сложные эфиры, содержащие около семи атомов углерода и образующиеся во фруктах при расщеплении длинноцепочечных жирных кислот.Сернистыми соединениями, подобными диаллил сульфиду, обусловлен резкий запах чеснока и лука. Стоит разрезать растение, т. е. механически разрушить клетки, как ферменты мгновение вступают в контакт с их содержимым и катализируют метаболические процессы превращения серосодержащих аминокислот в летучие молекулы указанных соединений.

Квинтэссенцией запаха растений являются эфирные масла, получаемые отгонкой с паром и экстракцией и содержащие вещества, молекулы которых в основном включают около 10 атомов углерода и зачастую яв­ляются производными изопрена — терпенами. Такие соединения обладают умеренной летучестью и достаточным разнообразием структур; фактически они являются крошечными ароматическими фраг­ментами каучука.

37. Биохимия иммунной системы. Химическая природа антител.

Антитела (иммуноглобулины)— особый класс гликопротеинов, присутствующих на поверхности B-лимфоцитов в виде мембраносвязанных рецепторов и в сыворотке крови и тканевой жидкости в виде растворимых молекул, и обладающих способностью очень избирательно связываться с конкретными видами молекул, которые в связи с этим называют антигенами. Антитела являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета. Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов — например, бактерий и вирусов. Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую и эффекторную (вызывают тот или иной иммунный ответ, например, запускают классическую схему активации комплемента).

Антитела синтезируются плазматическими клетками, которыми становятся некоторые В-лимфоциты, в ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом — характерным фрагментом поверхности или линейной  минокислотной цепи антигена.

Антитела представляют собой олигомерные белки. К настоящему времени известно около десяти групп различных антител, среди которых у человека наиболее часто встречаются группы IgG, IgA, IgM, IgD и IgE. Структурную основу иммуноглобулинов составляют четыре полипептидные цепи, соединенные друг с другом с помощью дисульфидных мостиков. Две тяжелые цепи (цепи Н) имеют молекулярную массу около 50 000 и содержат от 450 до 700 аминокислотных остатков каждая, а две легкие цепи (цепи L) включают около 200 аминокислотных остатков каждая и имеют молекулярную массу порядка 25 000. Такую структуру обычно причисляют к мономерам. По различиям в первичной структуре легкие цепи делятся на два типа (χ и λ), а тяжелые — на пять типов (α, γ, μ, δ, ε). Именно в зависимости от типа тяжелой цепи, входящей в мономер, все иммуноглобулины делятся на несколько групп, перечисленных выше. Каждая группа включает в себя огромное число индивидуальных иммуноглобулинов, различающихся по первичной структуре.