Контрольные вопросы

1. Сформулируйте понятия адаптации и стресса.

2. Опишите виды адаптации.

3. Какие виды тренировочного эффекта вы знаете?

4. Перечислите условия адаптации.

5. Дайте определения саркоплазматической и миофибриллярной гипертро- фий мышечных волокон.

6. Дайте определение и кратко опишите гипотезы миофибриллярной гипертрофии.

7. Опишите энергетическую гипотезу миофибриллярной гипертрофии мышечных волокон.

8. Опишите гипотезу ацидоза.

9. Опишите гипотезу гипоксии.

10. Дайте характеристику гипотезы механического повреждения мышечных волокон как основного стимула, приводящего к миофибриллярной гипертрофии.

7 Метаболизм белков в организме человека

Метаболизм — совокупность химических реакций, протекающих во внутренней среде организма. Различают две составляющие метаболизма: катаболизм и анаболизм.

Катаболизм — совокупность химических реакций, приводящих к расщеплению крупных молекул до молекул меньшего размера.

Анаболизм — совокупность химических реакций синтеза крупных молекул из более мелких.

В этой главе рассматривается метаболизм белков в организме человека, приводящий к миофибриллярной гипертрофии мышечных волокон.

7.1. Строение и функции нуклеиновых кислот

Для понимания метаболизма белка в организме человека необходимо рассмотреть строение и функции двух основных молекул, принимающих непосредственное участие в процессах синтеза белков (протеинов): ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и РНК (рибонуклеиновой кислоты).

В основном ДНК содержится в миоядрах. Немного ДНК находится в митохондриях мышечных волокон. Основная функция ДНК — хранение генетической информации.

РНК находится в миоядрах, саркоплазме и рибосомах мышечных волокон. Основная функция РНК — передача генетической информации.

РНК образуется в миоядрах на основе ДНК. Различают три вида РНК: информационную (иРНК); транспортную (тРНК) и рибосом- ную (рРНК). В мышечном волокне иРНК составляет 5 % от всей РНК, тРНК — 10 %, остальные 85 % приходятся на долю рРНК. РНК и ДНК — огромные молекулы. Масса молекулы РНК варьирует от 25 ООО до 1 ООО ООО Да ¹⁰. Масса молекулы ДНК составляет десятки миллионов Да.

ДНК и РНК состоят из нуклеотидов, объединенных в цепи. В свою очередь, нуклеотиды состоят из различных комбинаций азотистых оснований: аденина, гуанина, цитозина и тимина (итурацила). Генетическая информация кодируется определенной последовательностью этих оснований. Три последовательных основания образуют триплет или кодон. Это основной код генетической информации. Каждый триплет кодирует одну аминокислоту. Это означает, что для кодирования одной аминокислоты используются три нуклеотида. Различные сочетания нуклеотидов позволяют закодировать все существующие аминокислоты.

Молекула РНК состоит из одной полинуклеотидной цепи, а молекула ДНК — из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в двойную спираль. Один виток каждой спирали ДНК содержит 10 нуклеотидов. Диаметр двойной спирали — около 2 нм. Внутри двойной спирали находятся азотистые основания: аденин, тимин, гуанин, цитозин, которые соединены друг с другом водородными связями. Связывание азотистых оснований осуществляется строго определенным образом. Эта связь осуществляется в результате того, что каждый из четырех составляющих ДНК нуклеотидов резко предпочтительно взаимодействует с одним из трех остальных. Аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин — с цитозином. Все без исключения азотистые основания одной цепи ДНК соединены с основаниями второй. Вследствие этого обе нуклеотидные цепи, образующие молекулу ДНК, имеют одинаковую длину. Если в каком-то месте одной цепи находится аденин, то обязательно напротив него в другой цепи присутствует тимин, а напротив гуанина всегда располагается цитозин. Такое пространственное соответствие двух полинуклеотидных цепей ДНК получило название ком- плементарности.

Принцип комплементарное™ лежит в основе таких важнейших процессов, как репликация (удвоение молекулы ДНК в процессе клеточного деления), транскрипция (передача генетической информации с молекулы ДНК на иРНК в процессе синтеза белков), трансляция (сборка из аминокислот белковой молекулы на рибосомах).

Функциональной единицей хранения, передачи и реализации наследственной информации является ген.

Ген — участок ДНК с определенной последовательностью азотистых оснований, который содержит информацию об элементарном признаке.

В среднем в один ген входит до 1000 азотистых оснований. Последовательность азотистых оснований в ДНК определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи формируемых белков или ферментов, необходимых для построения тканей организма или регуляции его обменных процессов.

К настоящему времени установлено, что один ген кодирует один белок. Кроме того, весь набор генов имеется в каждой клетке организма.

Однако их активность специфична — проявляется лишь в формировании признака того органа, в клетках которого они находятся. Так, ген, определяющий цвет волос, не действует в клетках глаза, а ген, детерминирующий цвет радужной оболочки глаза, не проявляет свою активность в клетках волос (Е. Б. Сологуб, В. А. Таймазов, 2000). Гены расположены линейно в специальных образованиях — хромосомах.