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STRUTTURA DELL'INSULINA

È molto facile osservare come l'insulina abbassa i livelli di glucosio nel sangue. Questo stesso livello è raggiunto come risultato di un intreccio complesso di molte reazioni biochimiche. In che modo l'insulina agisce su queste reazioni in modo tale che si verifichi una diminuzione della concentrazione di zucchero nel sangue? Agisce solo su una reazione, su pochi o tutti in una volta?

Alla ricerca di una risposta a questa domanda, i biochimici sospettavano innanzitutto una reazione catalizzata da un enzima chiamato esochinasi. Questo sospetto è stato il risultato del lavoro svolto dai coniugi cechi, Karl Ferdinand Corey e Gerty Theresa Corey, che sono riusciti a capire alcuni dettagli delle varie reazioni coinvolte nella scissione del glucosio. Per questi lavori, la coppia Corey ha ricevuto nel 1947 il premio Nobel per la medicina e la fisiologia. Il coniuge Cory ha scoperto che in condizioni normali, la reazione esochinasi viene soppressa e questa soppressione viene rimossa sotto l'azione dell'insulina. Sono stati in grado di mostrare come questa sola reazione sia responsabile della riduzione della concentrazione di glucosio nel sangue.

Sembra, tuttavia, che questa sarebbe una spiegazione troppo semplice. I disturbi metabolici nel diabete sono molto diversi. Sebbene sia possibile, ovviamente, spiegare tutta questa diversità disturbando il corso di una singola reazione (inclusa anche nella rete delle trasformazioni metaboliche), rimuovendo tutti i disturbi di salute associati al diabete da una singola reazione esochinasi, ma richiede un ragionamento così complesso che si dimostra che la fiducia in essi diminuisce aumentando la loro complessità. Studi recenti suggeriscono che l'insulina esercita il suo effetto direttamente sulla membrana cellulare. La velocità con cui una cellula assorbe il glucosio dipende in parte dalla differenza delle concentrazioni di glucosio all'interno e all'esterno della cellula, nonché dalla natura delle membrane cellulari attraverso le quali il glucosio deve passare.

Usiamo l'analogia per chiarezza. Immagina una casa. La gente entra dalla strada. In parte, il numero di persone che entrano nella casa dipenderà dal numero di persone che cercano di entrarci. Inoltre, questo flusso dipende dalla larghezza della porta d'ingresso o dal numero di porte aperte. Quando una folla di persone desiderose di entrare, raggiunge un certo livello critico, il numero di coloro che entrano in casa in un secondo diventerà costante, indipendentemente dalle dimensioni della folla. Tuttavia, se il gatekeeper apre rapidamente altre due porte, il flusso aumenterà di tre volte.

L'insulina in relazione alle membrane delle cellule muscolari si comporta come un piloro, aumentando la permeabilità delle membrane del glucosio. (Cioè, sembra aprire ulteriori porte per questo.) Ci siamo fermati nel momento in cui una grande quantità di glucosio entra nel sangue, che porta ad un aumento della secrezione di insulina nel pancreas. Di conseguenza, le "porte a membrana" vengono aperte e la concentrazione di glucosio nel sangue diminuisce rapidamente, mentre rapidamente entra nelle cellule, dove viene utilizzata o conservata. Con il diabete, il glucosio fatica a bussare alle porte delle membrane, ma sono per lo più bloccate. Il glucosio non può entrare nelle cellule e quindi si accumula nel sangue. Ovviamente, qualsiasi fattore che consente al glucosio di entrare nelle cellule può in parte sostituire l'insulina mancante. Uno di questi fattori è l'esercizio, quindi i medici consigliano di solito ai diabetici di fare attività fisica regolarmente.

Ma in questo caso sorge inevitabilmente la domanda: cosa c'è di speciale nell'insulina nella cellula, perché aumenta la permeabilità della sua membrana per il glucosio? I biochimici hanno speso un sacco di sforzi per decifrare la struttura della molecola di insulina proprio nella speranza (in parte, è vero, di curiosità elementare) per comprendere il meccanismo della sua azione.

La molecola di insulina è un polipeptide simile alle molecole degli ormoni gastrointestinali, ma più complessa. Ad esempio, la molecola di secretina consiste di 36 residui di amminoacidi e la molecola di insulina è composta da 50. Poiché, tuttavia, la struttura della secretina non è stata ancora stabilita con precisione, è ragionevole supporre che l'esatta struttura della molecola di insulina non sia ancora nota. Ma dobbiamo tenere a mente che il desiderio di risolvere il problema nel caso dell'insulina, la cui carenza è alla base della più grave malattia metabolica, supera di gran lunga il desiderio di stabilire la struttura degli ormoni gastrointestinali che non hanno un significato clinico tale. Inoltre, l'insulina è disponibile per la ricerca biochimica in quantità molto maggiori.

Alla fine degli anni '40, si è scoperto che il peso molecolare dell'insulina è leggermente inferiore a 6000. (Le molecole dell'insulina tendono a formare gruppi, quindi alcuni primi rapporti indicavano che il suo peso molecolare è 12 o addirittura 36 mila Dalton). Inoltre, fu stabilito che le molecole di insulina sono costituite da due catene di amminoacidi collegate tra loro da ponti di cisti. Quando le catene sono state separate, si è scoperto che una di esse (catena A) è composta da 21 e l'altra (catena B) è costituita da 30 residui di amminoacidi.

Le catene polipeptidiche sono state facilmente suddivise in singoli amminoacidi e i biochimici hanno determinato quale aminoacido è costituito da ciascuna catena.
(La determinazione della composizione amminoacidica è stata effettuata con un metodo chiamato cromatografia su carta.Il metodo è stato inventato nel 1944 e ha prodotto una vera rivoluzione in biochimica.Se sei interessato ai dettagli di questo metodo, puoi trovarli nel capitolo "Vittoria su carta" del mio libro "Total Trillion" , Pubblicato nel 1957.) Ma, come ho notato nel capitolo precedente, la conoscenza della composizione degli aminoacidi è solo il primo passo. Si deve anche conoscere la sequenza in cui i residui di aminoacidi si trovano nella catena proteica. Ventuno aminoacidi nella catena di insulina A possono essere disposti in 2.800.000.000.000.000 di modi. Per 30 residui amminoacidici della catena. Questo numero è ancora più grande ed equivale a circa 510 000 000 000 000 000 000 000 000.

Il problema di determinare l'esatta sequenza di aminoacidi nell'insulina bovina è stato preso da un gruppo di biochimici sotto la guida dello scienziato britannico Frederick Sanger. Per questo, è stato usato il metodo per dividere le catene in piccoli frammenti sotto l'azione di acidi o di enzimi specifici. I frammenti risultanti non erano amminoacidi, ma erano brevi catene di due, tre o quattro residui di amminoacidi. Questi frammenti erano isolati e gli scienziati hanno determinato l'esatta sequenza di amminoacidi.

(Due aminoacidi possono essere posizionati in due modi: A-B o B-A. Tre aminoacidi possono essere localizzati in sei modi: A-B-C, A-C-B, B-C-A, B-A-C, C -A-B e C-B-A.Anche quattro aminoacidi possono essere disposti in soli ventiquattro modi.È possibile analizzare tutte le possibili sequenze in piccoli frammenti e scegliere quello giusto senza affrontare difficoltà insormontabili.Almeno è molto più facile trattare con due opportunità da una coppia di decine che con due di una coppia di quintillons di opzioni possibili).

Quando, quindi, tutti i piccoli frammenti venivano elaborati, era giunto il momento di metterli insieme. Supponiamo che la catena A contenga un amminoacido, che indichiamo con q, al singolare. Supponiamo inoltre che siamo stati in grado di isolare due catene corte di tre aminoacidi ciascuna - rsq e qpo. Poiché la catena di aminoacidi q è presente solo in una copia, nella molecola di partenza deve essere presente una sequenza di cinque residui di amminoacidi rsqpo. Quindi, a seconda della posizione della divisione della catena originale, ci sono davvero due possibili frammenti: rsq e qpo.

Ci sono voluti otto anni per Sanger e i suoi colleghi per risolvere questo enigma. Nel 1955, furono in grado di adattare i frammenti ottenuti tra loro e ottenere la struttura della molecola proteica nativa. Nella storia della scienza, questa è stata la prima volta che gli scienziati sono stati in grado di determinare completamente la struttura della molecola proteica naturale. Nel 1958, Sanger ottenne il premio Nobel per la chimica.

La formula della molecola di insulina in scrittura con i caratteri del marchio è la seguente:

Insulina bovina

Sfortunatamente, la conoscenza della struttura della molecola non ha avvicinato i biochimici alla comprensione del meccanismo di azione dell'insulina sulle membrane cellulari.

È stato possibile affrontare il problema dall'altra parte e cercare di confrontare la struttura dell'insulina di diversi tipi di animali. L'insulina di maiale è altrettanto efficace nei diabetici che nei bovini. Se due insuline differiscono nella loro struttura, apparentemente, un'attenzione particolare dovrebbe essere prestata solo a quel segmento della molecola che fornisce proprietà comuni, restringendo così il campo di ricerca. Quando è stata analizzata l'insulina di maiale, si è scoperto che si differenzia dal bovino da tre residui di amminoacidi, che in corsivo nella formula di cui sopra. Questi tre amminoacidi, per così dire, sono bloccati in un angolo tra due ponti di cistina.

Nell'insulina bovina, c'è alfa-serina-valina in questo luogo, e in suina - treonina-serina-iso-leucina. La composizione di questo e solo questo sito varia in altre specie di animali. Le pecore in questa zona sono alanina-glicina-valina, nei cavalli - treonina-glicina-isoleina e nelle balene - treonina-serina-isoleucina. In questi tre tipi, l'amminoacido a sinistra può essere alanina o treonina, al centro, serina o glicina, e a destra, valina o isoleucina.

Sebbene la composizione aminoacidica dell'insulina in molte altre specie animali non sia stata ancora determinata, sembra improbabile che le differenze siano sorprendenti. Inoltre, qualsiasi cambiamento nella struttura chimica, ad eccezione del più insignificante, porta alla perdita dell'attività biologica della molecola di insulina. Qualunque sia l'effetto dell'insulina sulla membrana cellulare, la sua implementazione richiede la partecipazione di un'intera molecola intatta. Questo è quasi tutto ciò che si può dire oggi su questo, almeno per ora.
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STRUTTURA DELL'INSULINA

  1. INSULINA
    Un'intera generazione di scienziati ha cercato di isolare l'insulina dalle isole di Langerhans. Il successo arrivò finalmente al medico canadese trentunenne Frederick Grant Banting, che nell'estate del 1921 lavorò all'Università di Toronto, cercando di risolvere questo problema. Fu assistito da un medico di 21 anni, Charles Herbert West. Banting e Best hanno fatto il grande passo: hanno fasciato il dotto pancreatico
  2. RESISTENZA ALL'INSULINA
    L'obesità, soprattutto centrale o addominale, indotta dalla risposta infiammatoria è un fattore importante nello sviluppo e nel mantenimento della resistenza all'insulina (IR). Quest'ultimo porta ad un aumento del tasso di lipolisi del tessuto adiposo e del rilascio di acidi grassi liberi (FFA). Studiando la relazione del metabolismo del glucosio con il ciclo degli acidi grassi in un cuore di ratto isolato, P. Randle et al. hanno assunto
  3. Insulina e indice insulinemico.
    Un livello costante di concentrazione di glucosio nel sangue viene mantenuto con l'aiuto di ormoni pancreatici - insulina e glucagone. L'insulina è un ormone proteico formato dalle cellule beta, le cosiddette isole pancreatiche. L'intensità del rilascio di insulina dipende da molti fattori, ma soprattutto - dal livello di glucosio (zucchero) di sangue. L'azione dell'insulina è diretta a garantire che
  4. Il fenomeno della conoscenza collettiva: il coordinamento delle strutture cognitive individuali o la formazione di una struttura psicologica sovraindividuale?
    S. L. Rubinstein è uno dei primi psicologi che ha formulato la più importante posizione metodologica sulla natura sociale della psiche, che riguarda non solo l'aspetto filogenetico, ma anche la socialità dell'origine ontogenetica dei fenomeni psicologici. Per la prima volta queste idee sono state formulate da lui nel suo lavoro The Principle of Creative Amateur Activity (Rubinstein, 1997). Hanno formato la base di fondamentalmente
  5. 3. Struttura
    Il secondo compito della ricerca scientifica è quello di chiarire la struttura di questa tecnica. Sebbene ogni metodo di comportamento culturale sia composto, come mostra l'analisi, da processi psicologici naturali, ma li unisce, non meccanicamente, ma strutturalmente. Ciò significa che tutti i processi che fanno parte di questo metodo sono unità funzionali e strutturali complesse. Questa è l'unità
  6. Struttura del settore
    L'unico complesso economico del paese è rappresentato da strutture industriali, intersettoriali e territoriali. La struttura settoriale del complesso economico nazionale è un insieme di rami del complesso economico nazionale, caratterizzato da certe proporzioni e interrelazioni. La struttura settoriale di un singolo complesso economico nazionale è rappresentata da due aree: materiale
  7. STRUTTURA E FUNZIONE
    Qualsiasi disciplina scientifica si basa su un chiaro apparato concettuale. In riabilitologia, uno dei concetti di base è la funzione, poiché il ripristino della funzione è il compito principale dei riabilitatori. E sebbene R. Descartes parlasse dell'unità della struttura e della funzione, non esiste ancora una definizione chiara che colleghi questi due concetti. Il noto terapeuta V. Kh. Ha parlato della struttura e della funzione.
  8. Struttura psicologica
    Singolarità: il sistema è collassabile, nei diversi modi in cui integrano tutti i campi psichici, si sviluppano in fattori speciali con l'aiuto di vari fattori. Quella particolarità è possibile secondo le parole di G.S. Kostyuk, "sistemi di sistema", e il prezzo sarà corretto. Nella sua cerchia, Іndivіdualі kozhno ї le persone devono essere caratterizzate dalla struttura psicologica delle caratteristiche її. Questo è un grande affare
  9. Soggetto Strutture di esperienza mentale
    Le strutture mentali come oggetto della ricerca teorica descrivono le relazioni di corrispondenza risultanti dall'interazione tra il soggetto e l'oggetto dell'attività. Nel caos dei segnali in arrivo, le strutture mentali emettono gli invarianti più reali della realtà. Nelle strutture mentali, gli aspetti soggettivi, operativi, motivazionali e affettivi dell'attività sono fissi, in
  10. Struttura psicologica della coscienza
    La coscienza è un'educazione multidimensionale. A questo proposito, in psicologia, sono fissati vari approcci alla selezione degli elementi che formano la coscienza (le sue strutture). Una delle prime idee sulla struttura della coscienza appartiene a Freud, secondo cui la coscienza ha una struttura gerarchica e comprende il subconscio, il conscio e il superconscio. Forma subconscia e supercosciente
  11. Struttura psicologica
    Lo psicologo ucraino Valentin Ribalka si è basato sull'analisi delle fonti precedenti alla struttura strutturale della struttura psicologica della struttura della struttura, tre aspetti fondamentali della struttura: I - socially-psicologico-psicologico-idolo-to-go con tre visioni di base: II - dіnalnіsny - orizzontale; III - genetica - vikovy, oltre il quale è caratterizzato dallo sviluppo della potenza
  12. . Struttura virale
    La struttura dei virus è la sezione più avanzata della virologia di base. La svolta in quest'area è stata promossa dall'idea dei classici della biologia, Watson e Crick (J. Watson e F. Crick) che i virus dei protozoi dovrebbero essere costruiti da subunità identiche e strutture di forma aventi una simmetria a spirale, cubica o mista (Tabella. 1, Fig. 2 e 3).
  13. Disfunzione di strutture cellulari
    Nella tab. 2.1 elenca i cambiamenti nelle proprietà delle singole strutture cellulari osservate nelle prime fasi dello sviluppo di una risposta cellulare non specifica al danno. Tabella 2.1 I primi cambiamenti nel funzionamento delle strutture intracellulari con danno cellulare Fenomeno Manifestazione Aumento della permeabilità della membrana citoplasmatica Aumento della conduttività Aumento
  14. Struttura dell'anemia emolitica
    Attualmente, è generalmente accettato l'assegnazione di forme ereditarie e acquisite di anemia emolitica. Tra l'anemia emolitica ereditaria, a seconda della natura della lesione eritrocitaria, si distinguono forme associate a disturbo della membrana eritrocitaria (erosione della struttura della proteina della membrana o violazione della membrana); forme associate alla violazione dell'attività degli enzimi eritrocitari
  15. Struttura sanitaria
    La struttura settoriale dell'assistenza sanitaria è intesa come la divisione del settore sanitario in parti indipendenti, caratterizzate dalle specificità delle attività o dei servizi prodotti dal sottosettore. A causa della significativa diversità delle attività e dei servizi sanitari e della mancanza di un singolo attributo, in base al quale tali servizi possono essere suddivisi in gruppi omogenei
  16. Struttura antigenica
    Nei pneumococchi sono stati trovati diversi tipi di antigeni: un polisaccaride, l'antigene 0-somatico, situato nella parete cellulare; antigeni K capsulari polisaccaridi e proteina M. L'antigene somatico polisaccaridico è simile alla sostanza C di altri streptococchi. La parentela determina la somiglianza della struttura chimica degli acidi ribitteichoici associati al fosfato di colina. Anche gli antigeni delle capsule hanno
  17. Struttura degli acidi nucleici.
    La struttura originale Nella consolidata struttura del DNA primario di abo RNA, prendi il destino di un legame glicosidico, una semplice base di azoto, una base di pentoso, un legame europeo, un ribosio e un desossiribosio, e un acido fosforico, un cuore, una detoxibrosi, un acido fotico e un radionuclide; I nucleotidi nelle lanche polinucleotidiche sono dovuti per l'aiuto dei legami 3 ', 5'-fosfodiephylus. Il DNA nativo è immagazzinato in lantsyugіk bidimensionale, yakі
  18. Struttura delle attività
    È stato mostrato sopra che, nella forma più generale, la struttura dell'attività può essere rappresentata da tre collegamenti: necessità, motivo (elemento necessario) e attività che li connette (l'attività stessa). Una considerazione più dettagliata della struttura dell'attività richiede l'assegnazione dei seguenti aspetti: 1. Fasi di attività. Nelle attività di ciascun animale è possibile distinguere diversi livelli
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