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STRUKTUR AUS INSULIN

Es ist sehr leicht zu beobachten, wie Insulin den Blutzucker senkt. Dieses Niveau selbst wird als Ergebnis der komplexen Verflechtung vieler biochemischer Reaktionen erreicht. Wie wirkt Insulin so auf diese Reaktionen, dass es zu einer Abnahme der Blutzuckerkonzentration kommt? Wirkt er nur auf eine Reaktion, auf mehrere oder auf alle gleichzeitig?

Auf der Suche nach einer Antwort auf diese Frage vermuteten Biochemiker zunächst eine Reaktion, die von einem Enzym namens Hexokinase katalysiert wurde. Dieser Verdacht war das Ergebnis von Arbeiten der tschechisch-amerikanischen Ehegatten Karl Ferdinand Cory und Gerti Theresa Cory, die es geschafft haben, einige Details der verschiedenen Reaktionen herauszufinden, die mit dem Glukoseabbau zusammenhängen. Für diese Arbeiten erhielten die Cory-Ehegatten 1947 den Nobelpreis für Medizin und Physiologie. Die Ehegatten Corey fanden heraus, dass unter normalen Bedingungen die Hexokinasereaktion unterdrückt wird und diese Unterdrückung durch die Wirkung von Insulin beseitigt wird. Sie konnten zeigen, wie diese Reaktion allein für die Senkung der Glukosekonzentration im Blut verantwortlich ist.

Dies scheint jedoch eine zu einfache Erklärung zu sein. Stoffwechselstörungen bei Diabetes sind sehr vielfältig. Obwohl es natürlich möglich ist, all diese Vielfalt durch eine Verletzung des Verlaufs einer einzelnen Reaktion (die auch in das Netzwerk der Stoffwechseltransformationen einbezogen ist) zu erklären, die alle diabetesbedingten Gesundheitsstörungen aus einer einzelnen Hexokinasereaktion ableitet, lässt sich feststellen, dass das Vertrauen in sie abnimmt Erhöhung ihrer Komplexität. Neuere Studien legen nahe, dass Insulin seine Wirkung direkt auf Zellmembranen ausübt. Die Geschwindigkeit, mit der eine Zelle Glukose aufnimmt, hängt zum Teil von der Differenz der Glukosekonzentrationen innerhalb und außerhalb der Zelle sowie von der Art der Zellmembranen ab, durch die Glukose gelangen muss.

Lassen Sie uns der Klarheit halber eine Analogie verwenden. Stellen Sie sich ein Haus vor. Von der Straße betreten die Leute es. Zum Teil hängt die Anzahl der Personen, die das Haus betreten, von der Anzahl der Personen ab, die es betreten möchten. Außerdem hängt dieser Durchfluss von der Breite der Vordertür oder der Anzahl der geöffneten Türen ab. Wenn eine Menschenmenge, die unbedingt ins Haus will, ein bestimmtes kritisches Niveau erreicht, wird die Anzahl der Personen, die innerhalb einer Sekunde das Haus betreten, konstant, unabhängig von der Anzahl der Personen. Wenn der Gatekeeper jedoch schnell zwei weitere Türen öffnet, erhöht sich der Durchfluss um das Dreifache.

In Bezug auf die Membranen der Muskelzellen verhält sich Insulin wie ein Pylorus und erhöht die Durchlässigkeit der Membranen für Glukose. (Das heißt, er scheint ihr zusätzliche Türen zu öffnen.) Wir haben uns darauf geeinigt, dass während einer Mahlzeit eine große Menge Glukose in den Blutkreislauf gelangt, was zu einer erhöhten Insulinsekretion in der Bauchspeicheldrüse führt. Infolgedessen öffnen sich „Membrantüren“ und die Konzentration von Glukose im Blut sinkt schnell, da sie schnell in die Zellen gelangt, wo sie entweder entsorgt oder gelagert wird. Bei Diabetes klopft die Glukose mit aller Kraft an die Tür der Membran, sie ist jedoch meistens verschlossen. Glukose kann nicht in Zellen eindringen und reichert sich daher im Blut an. Offensichtlich kann jeder Faktor, der den Eintritt von Glukose in die Zellen ermöglicht, das fehlende Insulin teilweise ersetzen. Einer dieser Faktoren ist die körperliche Aktivität. Daher empfehlen Ärzte Diabetikern in der Regel, regelmäßig Sport zu treiben.

In diesem Fall stellt sich aber zwangsläufig die Frage: Was ist das Besondere an Insulin in der Zelle, warum steigt die Durchlässigkeit der Membran für Glukose? Biochemiker haben große Anstrengungen unternommen, um die Struktur des Insulinmoleküls genau zu entschlüsseln, in der Hoffnung (teilweise jedoch auf elementare Neugier), den Mechanismus seiner Wirkung zu verstehen.

Ein Insulinmolekül ist ein Polypeptid, das den Molekülen der gastrointestinalen Hormone ähnlich ist, jedoch komplexer. Beispielsweise besteht ein Sekretinmolekül aus 36 Aminosäureresten und ein Insulinmolekül aus 50. Da die Struktur des Sekretins jedoch noch nicht genau bestimmt wurde, ist anzunehmen, dass auch die genaue Struktur des Insulinmoleküls noch nicht bekannt ist. Wir müssen jedoch berücksichtigen, dass der Wunsch, das Problem im Fall von Insulin zu lösen, dessen Mangel die schwerwiegendste Stoffwechselerkrankung verursacht, den Wunsch, die Struktur von Magen-Darm-Hormonen zu bestimmen, die keine solche klinische Bedeutung haben, bei weitem übertrifft. Darüber hinaus steht Insulin für biochemische Untersuchungen in wesentlich größeren Mengen zur Verfügung.

In den späten 1940er Jahren wurde festgestellt, dass das Molekulargewicht von Insulin etwas weniger als 6.000 beträgt (Insulinmoleküle neigen dazu, sich in Gruppen zu gruppieren, daher wiesen einige frühe Berichte auf ein Molekulargewicht von 12 oder sogar 36.000 Dalton hin.) dass Insulinmoleküle aus zwei Aminosäureketten bestehen, die durch zystische Brücken verbunden sind. Als die Ketten getrennt wurden, stellte sich heraus, dass eine von ihnen (Kette A) aus 21 und die andere (Kette B) aus 30 Aminosäureresten besteht.

Polypeptidketten konnten leicht in einzelne Aminosäuren aufgeteilt werden, und Biochemiker bestimmten, aus welchen Aminosäuren jede Kette besteht.
(Die Bestimmung der Aminosäurezusammensetzung wurde mit einer Methode namens Papierchromatographie durchgeführt. Die Methode wurde 1944 erfunden und revolutionierte die Biochemie. Wenn Sie sich für die Details dieser Methode interessieren, finden Sie sie im Kapitel "Sieg auf Papier" in meinem Buch "Eine Billion in All" ”, Erschienen 1957.) Wie ich aber bereits im vorigen Kapitel bemerkt habe, ist die Kenntnis der Aminosäurezusammensetzung nur der erste Schritt. Man muss auch die Reihenfolge kennen, in der sich Aminosäurereste in der Proteinkette befinden. Einundzwanzig Aminosäuren in der Insulinkette A können auf 2.800.000.000.000.000 Arten angeordnet werden. Für 30 Aminosäurereste der Kette. Diese Zahl ist sogar noch größer und entspricht ungefähr 510.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

Das Problem der Bestimmung der genauen Aminosäuresequenz in Rinderinsulin wurde von einer Gruppe von Biochemikern unter der Leitung des britischen Wissenschaftlers Frederick Sanger aufgegriffen. Hierzu wurde die Methode der Aufspaltung von Ketten in kleine Fragmente unter Einwirkung von Säuren oder bestimmten Enzymen angewendet. Die erhaltenen Fragmente waren keine Aminosäuren, sondern stellten kurze Ketten von zwei, drei oder vier Aminosäureresten dar. Diese Fragmente wurden isoliert, und die Wissenschaftler bestimmten die genaue Sequenz der Aminosäuren in ihnen.

(Zwei Aminosäuren können auf zwei Arten angeordnet werden - AB oder BA. Drei Aminosäuren können auf sechs Arten angeordnet werden - ABC, ABC, BCA, BAC, C -A-B und C-B-A: Sogar vier Aminosäuren können auf vierundzwanzig Arten angeordnet werden. Sie können alle möglichen Sequenzen in kleinen Fragmenten analysieren und die richtige auswählen, ohne auf unüberwindliche Schwierigkeiten zu stoßen. Zumindest ist es viel einfacher, mit zwei umzugehen Fähigkeiten von ein paar Dutzend als mit zwei von einem Paar von Trillionen von möglichen Optionen.)

Wenn also alle kleinen Fragmente bearbeitet waren, war es Zeit, sie zusammenzufügen. Angenommen, Kette A enthält eine bestimmte Aminosäure, die wir im Singular mit q bezeichnen. Nehmen wir weiter an, wir könnten zwei kurze Ketten von drei Aminosäuren in rsq und qpo isolieren. Da die Aminosäure q in der Kette nur in einer Kopie vorhanden ist, muss eine Sequenz von fünf Aminosäureresten im ursprünglichen Molekül vorhanden sein. Abhängig vom Ort der Aufspaltung der Anfangskette ergeben sich dann tatsächlich zwei mögliche Fragmente - rsq und qpo.

Sanger und seine Kollegen brauchten acht Jahre, um dieses Rätsel zu lösen. Bis 1955 gelang es ihnen, die erhaltenen Fragmente aneinander anzupassen und die Struktur eines nativen Proteinmoleküls zu erhalten. In der Wissenschaftsgeschichte war es das erste Mal, dass Wissenschaftler die Struktur eines natürlichen Proteinmoleküls vollständig bestimmen konnten. 1958 erhielt Sanger den Nobelpreis für Chemie.

Die Formel des Insulinmoleküls in der Notation nach Markensymbolen lautet wie folgt:

Bull Insulin

Leider brachte die Kenntnis der Struktur des Moleküls die Biochemiker dem Verständnis des Wirkungsmechanismus von Insulin auf Zellmembranen nicht näher.

Es schien möglich, das Problem vom anderen Ende her anzugehen und zu versuchen, die Struktur des Insulins verschiedener Tierarten zu vergleichen. Schweineinsulin ist bei Diabetikern genauso wirksam wie bei Rindern. Wenn sich zwei Insuline in ihrer Struktur unterscheiden, sollten Sie anscheinend nur auf den Teil des Moleküls achten, der gemeinsame Eigenschaften aufweist, wodurch das Suchfeld eingegrenzt wird. Bei der Analyse von Schweineinsulin stellte sich heraus, dass es sich von Rinderinsulin durch die drei in der obigen Formel kursiv hervorgehobenen Aminosäurereste unterscheidet. Diese drei Aminosäuren befinden sich sozusagen in der Ecke zwischen zwei Cystinbrücken.

In Rinderinsulin befindet sich Ala-Nin-Serin-Valin an dieser Stelle und in Schweinefleisch Threonin-Serin-Iso-Leucin. Die Zusammensetzung dieser und nur dieser Stelle variiert bei anderen Tierarten. Bei Schafen enthält dieses Gebiet Alanin-Glycin-Valin, bei Pferden Threonin-Glycin-Isoleucin und bei Walen Threonin-Serin-Isoleucin. Bei diesen drei Spezies kann die Aminosäure links Alanin oder Threonin, im mittleren Serin oder Glycin und rechts Valin oder Isoleucin sein.

Obwohl die Aminosäurezusammensetzung von Insulin in vielen anderen Tierarten noch nicht bestimmt wurde, ist es unwahrscheinlich, dass die Unterschiede auffällig werden. Darüber hinaus führen alle Änderungen der chemischen Struktur, mit Ausnahme der unbedeutendsten, zum Verlust der biologischen Aktivität des Insulinmoleküls. Unabhängig von der Wirkung von Insulin auf die Zellmembran ist die Beteiligung eines ganzen intakten Moleküls für dessen Umsetzung erforderlich. Das ist fast alles, was man heute zumindest vorerst darüber sagen kann.
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STRUKTUR AUS INSULIN

  1. Insulin
    Eine ganze Generation von Wissenschaftlern hat versucht, Insulin aus den Langerhans-Inseln zu isolieren. Erfolg hatte schließlich der 30-jährige kanadische Arzt Frederick Grant Bunting, der im Sommer 1921 an der Universität von Toronto arbeitete und versuchte, dieses Problem zu lösen. Er wurde von einem 21-jährigen Arzt, Charles Herbert West, unterstützt. Bunting und Best machten einen entscheidenden Schritt: Sie verbanden den Ausscheidungskanal der Bauchspeicheldrüse in
  2. INSULIN-WIDERSTAND
    Fettleibigkeit, insbesondere im zentralen oder abdominalen Bereich, die durch eine Entzündungsreaktion hervorgerufen wird, ist ein wesentlicher Faktor für die Entwicklung und Aufrechterhaltung der Insulinresistenz (IR). Letzteres führt zu einer Erhöhung der Lipolyserate im Fettgewebe und der Freisetzung von freien Fettsäuren (FFA). Untersuchung der Beziehung des Glucosestoffwechsels zum Fettsäurezyklus in einem isolierten Rattenherz, P. Randle et al. vorgeschlagen
  3. Insulin und Insulinämieindex.
    Mit Hilfe der Pankreashormone Insulin und Glukagon wird eine konstante Glukosekonzentration im Blut aufrechterhalten. Insulin ist ein Hormon der Proteinnatur, das von Betazellen, den sogenannten Pankreasinseln, gebildet wird. Die Intensität der Insulinfreisetzung hängt von vielen Faktoren ab, vor allem aber vom Glukosespiegel (Zucker) im Blut. Die Wirkung von Insulin ist darauf ausgerichtet
  4. Das Phänomen des kollektiven Wissens: Koordination individueller kognitiver Strukturen oder Bildung überindividueller psychologischer Strukturen?
    S. L. Rubinstein ist einer der ersten Psychologen, der die wichtigste methodologische Position zur sozialen Natur der Psyche formuliert, die nicht nur den phylogenetischen Aspekt, sondern auch die Sozialität des ontogenetischen Ursprungs psychologischer Phänomene betrifft. Zum ersten Mal formulierte er diese Ideen in seiner Arbeit „Das Prinzip der kreativen Initiative“ (Rubinstein, 1997). Sie bildeten im Prinzip die Basis
  5. 3. Struktur
    Die zweite Aufgabe der wissenschaftlichen Forschung ist es, die Struktur dieser Technik zu klären. Jede Methode des kulturellen Verhaltens setzt sich, wie die Analyse zeigt, aus natürlichen psychologischen Prozessen zusammen, kombiniert sie jedoch nicht mechanisch, sondern strukturell. Dies bedeutet, dass alle in diesem Gerät enthaltenen Prozesse eine komplexe funktionale und strukturelle Einheit bilden. Diese Einheit
  6. Branchenstruktur
    Der einheitliche Wirtschaftskomplex des Landes wird durch sektorale, intersektorale und territoriale Strukturen repräsentiert. Die sektorale Struktur des nationalen Wirtschaftskomplexes ist eine Reihe von Sektoren des nationalen Wirtschaftskomplexes, die durch bestimmte Proportionen und Beziehungen gekennzeichnet sind. Die sektorale Struktur eines einzelnen nationalen Wirtschaftskomplexes wird durch zwei Bereiche dargestellt:
  7. STRUKTUR UND FUNKTION
    Jede wissenschaftliche Disziplin basiert auf einem klaren konzeptuellen Apparat. In der Rehabilitologie ist eines der Grundkonzepte die Funktion, da die Wiederherstellung der Funktion die Hauptaufgabe der Rehabilitologen ist. Und obwohl R. Descartes über die Einheit von Struktur und Funktion sprach, gibt es noch keine klare Definition, die diese beiden Konzepte verbindet. Der berühmte Therapeut V. Kh.
  8. Psychologische Struktur von Besonderheiten
    Spezialität - es ist ein Faltungssystem, das alle mentalen Manifestationen integriert, die sich zu indifferenten Faktoren entwickeln. Diese Spezialität kann gesehen werden, wie die Worte von G.S. Kostyuk, das "System der Systeme", und das ist richtig. Bei mir zu Hause wird die Unteilbarkeit von Hautmenschen durch die psychologische Struktur von Besonderheiten identifiziert und charakterisiert. Suchasni
  9. Strukturen der mentalen Erfahrung des Subjekts
    Mentale Strukturen als Gegenstand theoretischer Forschung beschreiben das Konformitätsverhältnis, das sich aus dem Zusammenspiel von Subjekt und Handlungsgegenstand ergibt. Im Chaos eingehender Signale unterscheiden mentale Strukturen die stabilsten Invarianten der Realität. In mentalen Strukturen werden die objektiven, operativen, motivativen und affektiven Seiten der Tätigkeit erfasst
  10. Die psychologische Struktur des Bewusstseins
    Bewusstsein ist eine mehrdimensionale Formation. In dieser Hinsicht werden in der Psychologie verschiedene Ansätze zur Zuordnung von Elementen, die das Bewusstsein (seine Struktur) bilden, aufgezeichnet. Eine der ersten Ideen zur Struktur des Bewusstseins gehört Z. Freud, wonach Bewusstsein eine hierarchische Struktur hat und das Unterbewusstsein, das Bewusstsein und das Überbewusstsein einschließt. Die unbewusste und überbewusste Form
  11. Psychologische Struktur von Besonderheiten
    Der ukrainische Psychologe Valentin Ribalka ist auf der Grundlage der Analyse gründlich über die Struktur der psychologischen Struktur der Besonderheit des Prinzips informiert, und im Grunde ist die Basis der Struktur drei grundlegend: I - sozial-psychologisch-individuell; II - dyalnіsny - horizontal; III - genetisches Jahrhundert, für eine bestimmte Art der Charakterisierung der Machtentwicklung
  12. . Virion-Struktur
    Die Struktur von Viren ist der am weitesten fortgeschrittene Bereich der fundamentalen Virologie. Ein Durchbruch auf diesem Gebiet wurde durch die Idee der Klassiker der Biologie, Watson und Crick (J. Watson und F. Crick), dass einfache Viren aus identischen Untereinheiten aufgebaut werden und Strukturen mit spiralförmiger, kubischer oder gemischter Symmetrie bilden sollten (Tabelle 1). 1, Fig. 2 und 3).
  13. Funktionsstörung von Zellstrukturen
    In der Tabelle. 2.1 In den frühen Stadien der Entwicklung einer unspezifischen Reaktion von Zellen auf Schädigungen beobachtete Veränderungen der Eigenschaften einzelner Zellstrukturen werden aufgelistet. Tabelle 2.1 Frühzeitige Veränderungen der Funktion intrazellulärer Strukturen während der Zellschädigung Phänomen Manifestation Erhöhte Permeabilität der cytoplasmatischen Membran Erhöhte elektrische Leitfähigkeit Erhöht
  14. Die Struktur der hämolytischen Anämie
    Derzeit ist die Zuordnung von erblichen und erworbenen Formen der hämolytischen Anämie allgemein anerkannt. Bei der hereditären hämolytischen Anämie werden je nach Art der Schädigung der roten Blutkörperchen Formen unterschieden, die mit einer Verletzung der Erythrozytenmembran (Verletzung der Struktur des Membranproteins oder Verletzung der lnpidmembran) verbunden sind; Formen, die mit einer beeinträchtigten Aktivität der Enzyme der roten Blutkörperchen verbunden sind
  15. Struktur des Gesundheitswesens
    Unter der sektoralen Struktur des Gesundheitswesens wird die Aufteilung des Gesundheitswesens in unabhängige Teile verstanden, die durch die Besonderheiten der von dem Teilsektor erbrachten Arten von Tätigkeiten oder Dienstleistungen gekennzeichnet sind. Aufgrund der großen Vielfalt an Aktivitäten und Gesundheitsdiensten und des Fehlens eines einzigen Attributs, nach dem solche Dienste in Gruppen von homogenen unterteilt werden können
  16. Antigene Struktur
    In Pneumokokken wurden verschiedene Arten von Antigenen gefunden: Polysaccharid, 0-somatisches Antigen, das in der Zellwand lokalisiert ist; Polysaccharid-Kapsel-K-Antigene und M-Protein. Das somatische Polysaccharid-Antigen ähnelt der C-Substanz anderer Streptokokken. Die Beziehung bestimmt die Ähnlichkeit der chemischen Struktur von Ribitteichonsäuren, die mit Cholinphosphat assoziiert sind. Kapselantigene haben auch
  17. Die Struktur von Nukleinsäuren.
    Die Primärstruktur. Nehmen Sie in der genehmigten primären DNA-Struktur von ABO-RNA das Schicksal des glykosidischen Rings, die zweite Stickstoffbase mit Pentose, den essentiellen Ring zwischen Ribose und Desoxyribose und Phosphorsäure. Nukleotid in Polynukleotid-Lanzetten werden für die zusätzlichen 3 ', 5'-Phosphodiestertöne gebunden. DNA wird nativ in zwei halbdimensionalen Lanzetten gespeichert, Yak
  18. Struktur der Aktivitäten
    Es wurde oben gezeigt, dass in der allgemeinsten Form die Struktur der Aktivität durch drei Verknüpfungen dargestellt werden kann: Bedürfnis, Motiv (Gegenstand der Notwendigkeit) und die Aktivität, die sie verbindet (Aktivität selbst). Eine detailliertere Betrachtung der Aktivitätsstruktur erfordert die Identifizierung der folgenden Aspekte: 1. Aktivitätsphasen. In der Aktivität jedes Tieres können verschiedene Ebenen unterschieden werden,
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