Естественные технологии биологических систем

Происхождение фермента	Фермент	КФ
Адсорбированные панкреатические ферменты	Амилаза	3.2.1.1
	Липаза	3.1.1.3
	Трипсин	3.4.21.4
	Химотрипсин	3.4.21.1
	Карбоксипептидаза А	3.4.12.2
	Карбоксипептидаза В	3.4.12.3
	Эластаза	3.4.21.11
	Рибонуклеазэ	3.1.4.22
Собственно кишечные ферменты	Мальтаза	3.2.1.20
	Сахараза	3.2.1.48
	Изомальтаза	3.2.1.10
	Гамма-амилаза	3.2.1.3
	Лактаза	3.2.1.23
	Трегаяаза	3.2.1.28
	Щелочная фосфатаза	3.1.3.1
	Моноглицеридлипаза	3.1.1.23
	Пептидазы	3.4.11 - 15
	Аминопептидаза *	3.4.11.2
	Дипептидиламинопепти- даза	3.4.14.1
	Карбоксипептидаза	3.4.12.4
	Энтерслептидаза	3.4.21.9
	Гамма-глутамилтранспептидаза	2.3.2.2
	Холестеролэстераза	3.1.1.13

* Аминопептидаза М, аминопешчдаза N, аланинаминопептидаза.

Рис. 5. Упрощенная схема распределения адсорбированных ферментов на поверхности гликокаликса ( I), в гликокаликсном пространстве ( II) и на липопротеиновой мембране ( III) кишечной клетки.

1— полость тонкой кишки; 2— ферменты;3 — гликокаликс; 4— мембрана.

Рис. 6. Схема отделения апикального гликокаликса от липопротеииовой мембраны кишечной клетки.

1— агаровая реплика; 2— апикальный гликокаликс; 3— микровор-синки; 4— латеральный гликокаликс.

Рис. 7. Щеточная кайма кишечной клетки крысы.

А— продольный разрез апикальной зоны интактной клетки; виден гликокаликс на внешней (апикальной) и боковой (латеральной) поверхностях микроворсинок. В— продольный разрез апикальной зоны клетки после отделения агаровой реплики; гликокаликс на внешней поверхности микроворсинок отсутствует, видны неповрежденная липопротеиновая мембрана клетки и латеральный гликокаликс. 80 000х.

Рис. 8. Роль ферментно-транспортных комплексов в предотвращении конкуренции между мономерами на стадии всасывания.

А— конкуренция между мономерами за общий вход в транспортную систему; Б— конкуренция между финальными продуктами гидролиза за общий вход в транспортную систему; В— ферментно-транспортный комплекс: передача конечных продуктов гидролиза с фермента на вход в транспортную систему (без конкуренции). 1— мономер; 2— димер; 3— фермент; 4— транспортная система; 5— мембрана.

Несколько лет назад нами впервые препаративно отделен апикальный гликокаликс от плазматической мембраны кишечных клеток крыс без повреждения этой мембраны (рис. 6, 7). Было обнаружено, что в апикальном гликокаликсе, отделяющем мембрану от внеклеточной среды, сосредоточено около 60% панкреатической амилазы, более 80% трипсина и около 20% химотрипсина, адсорбированных на структурах кишечной слизистой оболочки. Следовательно, примерно 40% амилазы, 20% трипсина и 80% химотрипсина, адсорбированных на этой оболочке, могут быть локализованы в латеральном гликокаликсе, т.е. в межмикрозорсинчатом пространстве, а также, возможно, частично на липопротеиновой мембране. В этих же экспериментах продемонстрировано, что такие собственно кишечные ферменты, как сахараза, гамма-амилаза, ди- и трипептидазы, связаны преимущественно с липопротеиновой мембраной. Однако щелочная фосфатаза, рассматриваемая как трансмембранный интегральный фермент, присутствует в довольно значительных количествах (до 20%) в апикальном гликокаликсе. (Сходные данные получены па курах). Кроме того, выявлено, что в апикальном гликокаликсе содержится 3.6% лейцинариламидазы, менее 2% пролилглициндипептидазы и менее 1% глицилпролинди-пептидазы.

Благодаря локализации кишечных ферментов на липопротеиновой мембране в непосредственной близости от транспортных систем мембранное пищеварение обеспечивает сопряжение конечных этапов переваривания и начальных этапов всасывания. Это достигается в результате специальной организации пищеварительных и транспортных функций клеточной мембраны в виде своеобразного пищеварительно-транспортного конвейера, способствующего передаче конечных продуктов гидролиза с фермента на вход в транспортную систему и предотвращению конкуренции между ними за обладание входом в последнюю (рис. 8). Иными словами, мембранный фермент и транспортная система образуют олигомерный комплекс, между частями которого существуют кооперативные и аллостерические взаимодействия (рис. 9, 10).

Мембранное пищеварение наблюдается у организмов на всех уровнях эволюционного развития, т.е. является универсальным механизмом. Оно обнаружено у всех млекопитающих, включая человека, у птиц, рыб, амфибий, круглоротых, а также у беспозвоночных животных, в том числе у насекомых, ракообразных, моллюсков, у различных паразитирующих форм. Существуют данные о наличии мембранного пищеварения у дрожжей, бактерий и в корнях растений.