Реферат: В. В. Яковлев Популяционная генетика человека (Исправлено, добавлено) Томск

В. В. Яковлев


Популяционная генетика человека
(Исправлено, добавлено)


Томск

2005

УДК 575.1

ББК 28.04

Я 44


Яковлев В. В.

Я 44 Популяционная генетика человека. издание второе — Томск: Оптимум, 2005. — 72 с.


Из настоящей брошюры читатель многое может узнать об очень важном факторе, приводящем к значительным мутационным процессам в генах и изменению генофонда популяции человека.

Данная научно-популярная работа предназначена для будущего поколения человечества.

Брошюра может представлять интерес для биологов, генетиков и широкого круга читателей.


© В. В. Яковлев, 2004





Содержание

Предисловие 5

От автора 6

Введение 7

Популяционная генетика человека 7

Гены и признаки 11

О молчащих генах 12

Роль жирового обмена
на мутационные процессы в генах 14

Влияние фактора питания
на мутационные процессы в генах
и изменение генофонда популяций человека 23

Резус-фактор крови и мутации в генах 35

Гениальность 36

Геноцид 41

Генетика поведения 42

Половые извращения 45

Людоедство 54

Генетические основы алкоголизма 55

Оздоровление генов человека
и генофонда человеческих популяций мира 58

Заключение 62

Список литературы 62

Таблица 1 65

Таблица 2 66



Предисловие
В.В. Яковлев, автор нескольких изданий в области медицины и биологии. Обладая уникальным логическим мышлением, он развил очень важную для человечества тему о мутационных процессах в генах и изменении генофонда человеческих популяций. Исследователь подчеркнул при этом влияние фактора питания на данные процессы и, изучив поведение и быт людей нескольких популяций (наций), он пришел к парадоксальным выводам.

В.В. Яковлев этой темой решает глобальную проблему человечества – проблему оздоровления генов. Он предложил ряд неотложных мер по оздоровлению генов человечества и генофонда будущего поколения в популяциях мира. Данные рассуждения, возможно будут приняты на вооружение генетиками всего мира для разрешения поставленной проблемы.

В.В. Яковлев ввел новое понятие о «молчащих генах». Раскрыл в мельчайших деталях генетическую зависимость многих патологических состояний, которые могут появиться в процессе жизни индивидуума и передаться, в дальнейшем, по наследству.

Он также расшифровал с точки зрения генетики понятие о геноциде. Также подробно описал в своей брошюре возможность появления гениальных людей и т.д.

Мы должны отметить то, что ему пришлось развивать эту тему и другие идеи в очень тяжелых условиях. Его уже несколько лет подряд преследуют за одаренность и за новейшие идеи, подаренные человечеству. Тем самым, своими нападками они пытаются помешать выходу в свет его великим творениям, которые как «воздух» нужны для существования будущего человечества.

Друзья и соратники

^ От автора
В настоящей брошюре мною вкратце затронута проблема генетики человеческого индивидуума и отражена генетическая картина человеческих популяций. Не думаю, что это поколение конца XX начала XXI вв. поймет меня и примет мои рассуждения в качестве реальности. И, конечно же, не удивлюсь тому, что подвергнусь резкой критике и осуждению со стороны генетиков и людей разных национальностей. Возможно, без всякого внимания со стороны читателей будут лежать эти брошюры в научных библиотеках России.

Для издания этой научно-познавательной работы мне пришлось долго работать со многими научными источниками. Но сама идея развить подобную тему пришла мне в голову многими годами ранее. Одно время меня заинтересовали поведение и быт людей одной существующей нации. Именно тогда, изучив ряд очень важных документов, я натолкнулся на ужасающие факты жизни этой популяции. Затем уже начал изучать поведение и быт других народонаселений. Сами собой напрашивались вопросы: почему у людей разных наций образ жизни неодинаков и различия наблюдаются по многим параметрам. Рассуждая над всем этим, я пришел к весьма парадоксальным выводам, которые и были изложены мною в брошюре. Меня, как человека мыслящего, в первую очередь, заинтересовала потребность людей разных популяций в мясных продуктах, которая и одним из важнейших факторов, приводящих к мутагенным процессам в генах и изменению генофонда популяций.

Дав ряд обоснований основных факторов, приводящих к значительным мутагенным процессам в генах, мною предложен ряд мер по их оздоровлению.

Находясь, в очень тяжелой жизненной ситуации, мне пришлось сократить многие главы своей работы, за что приношу свои извинения перед читателями. Но основная суть темы все же была мною раскрыта, тем самым, есть основания считать, что поставленная передо мной задача решена. Может быть, когда-нибудь мною будет получена свобода для творческой деятельности, именно тогда я и постараюсь переиздать данную работу.

В. В. Яковлев
Введение
В этой монографии речь пойдет в основном о популяционной генетике человека, а также вкратце затронет проблемы генетики самого человека. Генетика человека – наука о биологической наследственности людей, ее молекулярно-биологическом субстрате, законах передачи наследственной информации в поколениях и реализации этой информации при развитии и функционировании человеческого организма.

Материальная основа наследственности – гены, представляющие функционально самостоятельные фрагменты дезоксирибонукленовой кислоты (ДНК) и кодирующие информацию о развитии, признаках, привычках, поведении, а также свойствах организма человека в целом. Каждый из генов человека, наследуясь по отцовской и материнской линиям представлен в организме в двойном числе. Благодаря этому в зависимости от различия и тождества унаследованных генов человек соответственно гетерозиготен (то есть обладает разными – аллельными – состояниями гена) или гомозиготен по данному гену. Вероятность гомозиготности его совокупности генов крайне мала, и возможна лишь в том случае, если его родители имеют общих предков от которых унаследовали идентичные (одинаковые) гены.
^ Популяционная генетика человека
Среди наук, изучающих народонаселение, популяционная генетика человека, пожалуй самая молодая. Отдельный человек рассматривается ею как носитель генов, унаследованных от родителей в том неповторимом сочетании – генотипе, которые задаются наследственные основы человеческой индивидуальности. Конкретные гены в составе генотипа человека служат в популяционной генетике единицами наблюдения и учета. Однако объект изучения – популяция, то есть самостоятельная относительно обособленная часть населения исторически сложившаяся на определенной территории и самовоспроизводящаяся в границах своего ареала.

Существует такое понятие как генография – генетика населения в географических образах. Генография в том значении в каком это понятие было введено в науку в 1928 году русским ученым А.С.Серебровским, есть ветвь генетики, связывающая некоторые генетические проблемы с географией. На той или иной территории (и экватории) можно обнаружить длительно сохранившийся запас тех или иных генов, в котором Серебровский еще в 20-е годы прошлого столетия призывал видеть такое же естественное богатство, как в запасах нефти, золота, каменного угля и других невосполнимых природных ресурсов и обозначил этот генетический запас термином «генофонд». Так генография и генофонд вошли в науку как тесно связанные понятия. При этом основной задачей генографии стало изучение генофонда.

Еще пионеры генографии продемонстрировали в своих работах ее потенциальные возможности в познании исторической генографии популяций человека – создателя этих пород и культур. Сегодня, когда известны многие гены человека, работа по изучению человеческого генофонда стала принципиально возможной. Развертываются работы по генографии населения.

Но это лишь вершина айсбергов. В невидимой его части, непроявляющейся на прямую в патологии, скрываются неизмеримо большее число генов, контролирующих нормальные биологические свойства организма человека. Они обуславливают его бескрайнее индивидуальное разнообразие в рамках видового единства человечества и составляют генетический фундамент здоровья и нормальной жизнедеятельности человека.

Таким образом проблемы наследственности человека требуют разработки не только в плане медицинской генетики в патологии, но и в плане нормальной генетики человека подобно тому как это происходит в патологической и нормальной анатомии, физиологии, биохимии, иммунологии и во многих других областях медико-биологических знаний о человеке. В силу общественной природы человека популяционный аспект становится основным в нормальной генетике человека и охватывает практически все проявления исследований в норме.

Итак, кроме медицинской генетики, в генетике человека существует не менее важная, но совсем малоисследованная область генетики народонаселения. Она смыкается с экономикой и географией населения, с демографией и историей населения, с проблемами социально-экономических преобразований и развития производительных сил общества. От изучения отдельных генов в условиях тех или иных заболеваний генотипа народонаселения переходит к изучению популяционного генофонда как ключевого из природных ресурсов общества.

Популяция – не просто группа людей, а исторически развивающийся суперорганизм, существующий в конкретных рамках исторического времени и географического пространства. В этих времени и пространстве существует популяционный генофонд, имеющий свой географический ареал, свои географические, хозяйственно-культурные и исторически-куль­турные факторы. Они особенно отчетливы у этнических популяций – народов, каждый из которых имеет свой этнический ареал.

Совокупность генов, которыми обладает популяция, – ее генофонд – неизбежно отличается от генофонда других популяций (народов). Причина этих отличий – в тех генетических процессах, которых сопровождают самовоспроизводство популяции, ее приспособление к условиям окружающей среды, изменения этих условий в результате жизнедеятельности популяции, взаимодействие с другими популяциями.

В отличие генофонда одной популяции с другой несомненно важную роль играют условия быта и особенно фактор питания, то есть какой основной мясной продукт у того или другого народа составляет в рационе (свинина, говядина, баранина, а также продукты птицы и рыбы).

Генофонд популяции как своего рода, «золотой запас» обладает свойством не только воздействоваться, но и изменяться в поколениях. Поэтому возникает необходимость изучать не только генную структуру населения, но и те генетические процессы, которые формируют и реформируют генофонд и которые проявляются в положительном или отрицательном качестве (в том или ином) в конечном счете в физическом благосостоянии и работоспособности населения.

Это требует соединения собственно генетического анализа популяции с анализом данных демографии, этнографии и других смежных общественных научных дисциплин с тем, чтобы выяснить зависимость состояния генофонда народонаселения не только от природных, но и социальных факторов среды, таких как фактор быта и фактор питания. Следует отметить, что фактор питания играет очень большую роль в формировании и реформировании генофонда, то есть какой пищей животного происхождения любит больше всего питаться определенное народонаселение (популяция). Немаловажный фактор в формировании генов также играет фактор воспитания людей в отдельной популяции.

Речь в данном случае идет о необходимости предвидеть генетические последствия для населения, деятельности по преобразованию среды – как природной, так и социально-бытовой. Значит необходимы охранительные оздоровительные меры по отношению генофонда не только растений и животных, но и самого человека.

Популяционная генетика отвечает на вопросы о том, как реализуются законы Менделя на уровне популяции, как влияют на генетическую структуру популяций такие факторы, как мутационный процесс, отбор, миграция, случайное изменение генных частей. Знание популяционной генетики необходимо для понимания эпидемиологии наследственных болезней, для планирования мероприятий по предупреждению неблагоприятного воздействия на генетический аппарат факторов окружающей среды.

Еще одна сфера приложения популяционно-генети­ческих исследований – теория эволюции, обоснование тенденций биологической эволюции человека в связи с различными изменениями окружающей среды, также других факторов. Преимуществом популяций человека как «объекта» генетических исследований является то, что описаны гораздо лучше и полнее, чем популяции любого другого вида.
^ Гены и признаки
Воспроизведение новых поколений человека, как и других высших организмов, осуществляется через половые клетки. Развитие индивидуума начинается с момента слияния спермия и яйцеклетки. Спермий представляет собой как бы ампулу с веществом, в котором закодирована химическим языком наследственная информация ДНК. Вот и все, что получает новый человек от отца. Яйцеклетка по объему намного превосходит спермий, помимо ДНК там содержатся другие химические компоненты, необходимые для начала развития. Таким образом, оплодотворение обеспечивает материальную и информационную преемственность родителей и потомков.

В клетках тела человека содержатся 46 молекул ДНК, которые во время деления клеток выглядят как палочковидные микроскопические тельца, называемые хромосомами. В ходе созревания половых клеток число хромосом уменьшается вдвое, становится равным 23. При оплодотворении двойной набор хромосом восстанавливается, причем одну половину их будущий потомок получает от отца, а другую от матери. Отдельные участки ДНК (хромосом) называются генами. Они содержат химический код, определяющий в конечном итоге в ходе развития становление признаков. Каждый организм получает от отца и матери по одному гену, влияющему на тот или иной признак. Иногда они оказывают одинаковое воздействие на проявление признака, в других случаях разное и даже контрастное. Поэтому окраска глаз может быть голубой, но может быть и карей. Форм, в которых существуют гены, иногда довольно много. Так у плодовой мушки дрозофилы, которую вот уже 80 с лишним лет генетики неизменно числят своим излюбленным объектом, ген влияющий на синтез глазного пигмента, может определять широкую гамму цветов - от былых до красных глаз, включая вишневые, абрикосовые, эозинофильные и т.д. Подобная неоднозначность в проявлении гена отнюдь не исключение, скорее это даже правило.
^ О молчащих генах
Трудно отделаться от впечатления сложившегося еще в школе, может быть, самого первого и самого правильного, о том, что люди их гены живут сами по себе – у генов как бы своя жизнь. Человек – это своеобразная уютная микросреда, комфортное жилище генов.

Гены обычно существуют парами. Каждая такая пара – напоминание о родителях: один ген от папы, другой от мамы. Их мы пронесем в себе через всю нашу жизнь.

В паре гены неравноценны: один всегда сильнее другого. Поэтому в каждой паре есть «говорящий», то есть более сильный и соответственно «молчащий» (репродуктивный) более слабый. Генетики в таких случаях говорят о доминантных и рецессивных признаках в наследственной программе.

«Говорящий» ген определяет одну из наследственных черт, то есть обеспечивает реализацию какого-то конкретного признака, за которой изначально отвечают оба гена из этой пары.

А «молчащий» ген? О нем узнают лишь следующие поколения, даже отдаленные на несколько сот лет, когда в новой паре он окажется сильным и, следовательно, «заговорит». (вклинивается по каким-то условиям внутренней среды в генетическую последовательность). Именно с ними, с «молчащими» до поры до времени генами, и связаны большинство проблем медицинской генетики, в частности задачи благоприятного прогноза наследственности, а также выявления наследственных заболеваний.

Основной закон по которому происходит передача следующим поколениям всех молчащих и говорящих генов, – это так называемая теорема Харди-Вайнберга. Согласно ей, при случайном скрещивании в популяции уже первого поколения устанавливается некая стабильная частота обоих генов в разных парах, которая будет сохраняться неизменной, если ей ничто не помешает, во всех последующих поколениях. Теорема предсказывает пропорции рождения потомков, у которых будет иметься исходно говорящие, а также вновь «заговорившие» гены.

По мнению других ученых «молчащие гены» - это специфические фрагменты ДНК, которые не включены в хромосомы и свободно плавают и размножаются в жидком содержимом клеток. Так если мы забудем что-то, то ген памяти не забудет ничего. Более того, он дублируется в организме в сотнях тысяч экземпляров, полностью идентичных друг другу.

А как же головной мозг? Его можно сравнить с компьютером. Когда умирает человек, то в первую очередь навсегда разрушается и погибает его «компьютер» - головной мозг. Затем выходит из строя периферия – все системы организма и вообще все тело. Но это совсем не означает, что одновременно с гибелью организма стирается информация. Она способна еще очень долгое время при создании особых условий – (тысячелетиями) хранится в информационных молекулах (файлах) заключенных в ядрах клеток, как на дискетах, в клетках крови и эпителия, в волосяной луковице, ногтях – в любых тканях организма, исключая лишь половые клетки, содержащие лишь половину информации об организме, – 23 из 46 хромосомного набора. Как видите, получается, что «вместилище души» человека следует искать не в головном мозге, а в молчащих генах, которых еще называют вироидами, или плазмоидами. Плазмоида мельче даже вирусной частицы. Некоторые из них способны встраиваться в одну из хромосом, а иногда отторгаясь от нее, могут перемещаться не только по разному организму, но и вне его.

Малая популяция «плоха», с точки зрения наследственности не сама по себе, а в связи с неизбежной для нее особенностью очень частых и скрытых, то есть даже не осознаваемых людьми, кровнородственных браков. Эти браки опасны тем, что родители – родственники могут получить от общего предка один и тот же мутантный ген. Ген этот может быть молчащим как у отца, так и у матери, но, будет спаренным у ребенка и неопределенно может «заговорить». Тогда возникает неожиданная, на первый взгляд ситуация – родители здоровы, а ребенок болен наследственным заболеванием. Подобных генетических совпадений может быть не один, а несколько.

Результаты исследований, проведенных Сванте Лаабо и его коллегами из Института эволюционной антропологии Макса Планка, свидетельствуют, что причины не только в различиях в геноме. Известно, что не все участки ДНК одинаково активно работают. Неактивированные или «молчащие» гены не принимают участия в синтезе белков и переносе информации с ДНК на белок. Переносчиком генетической информации с ДНК на белок является транспортная РНК. В клетках мозга человека, ее значительно больше, следовательно возникает большое количество белковых структур. В клетках мозга шимпанзе перевешивают «молчавшие» гены. Этим и объясняется столь поразительные различия между двумя близкими видами поскольку наличие «молчащего» (неизвестного, нулевого) аллеля, то есть непроявляющийся мутации может имитировать эффект деления.
^ Роль жирового обмена
на мутационные процессы в генах
Липидный состав биомембран весьма разнообразен. Липиды, входящие в состав биомембран можно подразделять на полярные липиды (фосфолипиды, гликолипиды, сфинголипиды) и нейтронные липиды (стерины).

Помимо полярных липидов в мембранах содержатся еще так называемые неомыляемые липиды: стерины, хиноны, терпены. Наиболее распространенным представителем стеринов в клетках животных является холестерин.

Известно, что процесс синтеза и образования эфиров холестерина могут протекать почти во всех органах и тканях, однако не все ткани содержат ферменты метаболизирующие холестерин. Окисление холестерина до желчных кислот присущи только клеткам печени, а образование из холестерина стероидных гормонов – клетки надпочечников и половых желез. Остальные ткани, по видимому, не способны окислять холестерин; это так называемые периферические ткани: скелетные мышцы, легкие, почки, кожа, жировая ткань и т.д. Однако периферические такни обладают способностью поддерживать в клетках строго определенную концентрацию холестерина. Содержание неэстерифицированного холестерина в клетках всех тканей не только постоянно, но и специфично для каждого вида клеток, а соотношение фосфолипиды/холестерин в плазматических мембранах в норме постоянно и специфично для каждого органа и ткани.

Анализ фосфолипидного состава различных мембран животных клеток (эритроциты, лимфоциты, гепатоциты, тромбоциты, синаптосомы, хроматиновые гранулы, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулумум, митохондрии, проведенный Бодом показал, что мембраны выполняющие совершенно различные функции, содержат один и тот же набор липидов, хотя в процентном отношении их содержание сильно варьирует. Основными компонентами мембран, являются фосфатидилхолин (ФХ), фосфатидилэтаноламин (ФЭА), холестерин и различные гликозиды: их содержание колеблется в пределах от 10–50%. В меньших количествах (от 1 до 8%) в мембране находится фосфатидилсерин (ФС), фосфатидилинозит (ФИ) и лизофосфатидилхолин (ЛФХ). Содержание кардиолипина (КЛ) и фосфатидиновой кислоты (ФК), как правило не превышает 1–2%. Исключением этого правила является внутренние мембраны метоходндрии в которой КЛ составляет 16%.

Фосфолипиды представляют амфифильные (амфипатические) соединения, в молекуле которой можно выделять полярную и гидрофобную части.

В следствии плохой растворимости в воде и склонности к агрегации фосфолипиды в водной фазе уже в низких концентрациях самопроизвольно образуют мицеллы, которые при дальнейшем повышении концентрации фосфолипидов преобразуются в ламилярные структуры, представляющие собой систему из нескольких протяженных бислоев, разделенных водным пространством.

Таким образом липидный бислой, который является основной структурной единицей биомембраны, обладает одновременно и текучестью и упорядоченностью структуры, в связи с чем в мембране осуществляются взаимодействия не только ближнего, но и дальнего порядка, в том числе структурой ДНК.

Интерес к липидам как и возможным участникам процесса синтеза ДНК был стимулирован открытием ДНК – мембранного комплекса. В 1963 году Жакоб и другие предположили, что у бактерий точка репликации связана с мембраной. С помощью электронно-микроскопических исследований эта гипотеза получила достаточно убедительное подтверждение. Кроме таких наблюдений, доказывающих существование контактов вновь синтезируемой ДНК бактерий с мембраной, имеются работы, в которых биохимическими методами показано присутствие мембранного материала в препаратах ДНК.

У эукариотов же, как и у бактерий возможна связь между процессами репликации и образования комплекса ДНК с ядерной мембраной. В ряде работ показано, что в процессе синтеза ДНК в синхронизированной культуре клеток метка сосредоточена на периферии ядра. Биохимические исследования подтверждают, что у эукариотов точка репликации связана с ядерной мембраной на протяжении всей S-фазы. Из клеток HeLa был выделен ДНК–мембранный комплекс в составе которого новообразованная ДНК имеет прочную связь с липопротеидом мембраны. По мнению авторов, как точка инициации, так и точка последующей репликации ДНК связаны с ядерной мембраной.

Каким образом осуществляется участие липидов в процессе репликации ДНК? Одним из важных путей является изменение липидами структуры ДНК. В работах Манцоли и других изучено влияние различных фракций липидов на структурные свойства ДНК. Высокие концентрации (5*10-4–1*10-3 М) таких липидов, как фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин, холестерин и особенно лауриновой кислоты обладают дестабилизирующим действием на молекулу ДНК, тогда как низкие их концентрации (5*10-4–1*10-5 М) стабилизируют ДНК. Эта стабилизация, по мнению авторов, обусловлена заполнением желобков двойной спирали липидами без нарушения гидратационного слоя воды вокруг ДНК. Дестабилизирующее действие больших концентраций липидов связано с нарушением гидритной оболочки ДНК и возникновение сил отталкивания между фосфатными группами ДНК и фосфатолипидов. Ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, липолевая, линоленовая) обладают стабилизирующим действием на молекулу ДНК, и насыщенные (С18–С24) слабым дестабилизирующим. В настоящий момент в литературе имеются экспериментальные данные, указывающие на участие липидов не только в синтетических процессах, но и в регуляции генной активности. Об этом говорят исследования, связывающие качественный состав и количественные соотношения липидов с матричной активностью хроматина.

Основной генетический материал в клетках эукариот сосредоточен в хромосомах клеточного ядра, где происходят процессы репликации и транскрипции. В промежутках между делениями клеток хромосомы вытянуты в длинные тонкие нити, в процессе деления они становятся короче и толще. В компактном состоянии ДНК длиной до нескольких сантиметров упаковывается в хромосомы, длина которых измеряется микрометрами. Хромосомы состоят из нуклеопротеида, называемого хроматином. Основными компонентами хроматина являются ДНК, гистоны и негестонные белки. Гистоны представляют собой небольшие белки основного характера, отличающие высокой степенью эволюционной консервативности. По соотношению остатков основных аминокислот (Iys/Arq) гистоны разделяют на 5 классов Hl, H2A, H2B, H3, H4. Наиболее консервативны аргинин – богатые гистонами Н3 и Н4, а остальные вариации в последовательности аминокислот в зависимости от источника более значительны. Негистонные белки – это общее название всех других белков хроматина разной природы, различных свойств и функций. ДНК в составе хроматина предположительно находится в β – форме, хотя имеются данные, что в отдельных участках хроматина существует Z–форма ДНК. На ДНК приходится около половины массы хромосом, вторую половину их составляют белки.

Наличие липидов в хроматине констатируется многими исследованиями с помощью электронной микроскопии показано присутствие липидов в фибриллах хроматина in situ.

Липиды могут оказывать влияние на матричную активность хроматина путем изменения связи ДНК с гистонами и кислыми белками. Подтверждение этого предположения было получено в модельных экспериментах, проведенных в 30%-ном метанольном растворе солей при различных соотношениях гистонов Н1 и Н2В и ДНК. По изменению профиля плавления определили влияние различных фосфолипидов на структурные свойства комплекса ДНК-гистон. Показано, что высокие концентрации фосфолипидов вызывают дестабилизацию комплекса, а низкие – стабилизируют его.

Таким образом липиды способны оказывать регуляторное действие на функциональную активность хроматина за счет изменения структуры ДНК, гистонов и негистоновых белков и силы гидрофобных воздействий между ДНК и белками, входящими в состав хроматина. Изменив информацию белков, фосфолипиды способны облагать доступ РНК– полимеразы к промоторной области гена.

Можно предположить, что модифицирующий эффект на структуру ДНК и ферментов, участвующих в синтезе нуклеиновых кислот, оказывают продукты окисления липидов. В модельной системе ДНК­–липид показано, что в условиях, стимулирующих перекисное окисление липидов, происходит изменение вторичной структуры ДНК.

* * *

Особенно быструю и глубокую дестабилизацию вызывает сфингомиелин, который образует прочные комплексы с основаниями ДНК за счет присутствия в его молекуле сфингозинового остатка.

Сфинголипиды – это сложные эфиры алифатических аминоспиртов, известных под названием сфингозиновых оснований. Они являются важным компонентом биологических мембран в клетках практически всех органов и тканей животных и человека. Особенно велико и разнообразно их содержание в нервной ткани.

В молекулах природных сфинголипидов взаимодействие с остатком жирной кислоты осуществляется не по гидроксильной группе, а через аминогруппу с образованием амидной связи.

Сфингозиновые основания различаются длительной углеродной цепью, ее структурной степенью насыщенности, числом гидроксильных групп. Наиболее часто в природных источниках встречается сфингозин.

Природным аналогом сфингозина является насыщенный аминоспирт дигидросфингозин. В природных липидах обнаружены разнообразные аминодиолы, гомологичные сфингозину. N – ацидные производные сфингозиновых оснований – церамиды – являются структурной основой сфинголипидов.

Поэтому сфинголипиды можно рассматривать как церамиды с замещенной первичной гидроксильной группой. Характер заместителя определяет различие между двумя основными группами сфинголипидов: фосфорсодержащими сфинголипидами (сфингомиелинами) и гликосфинголипидами.

Сфингомиелинами называются производные церамидов, у которых заместителем по гидроксильной группе в первом положении являются фосфорилхолины. Таким образом, сфингомиелины можно рассматривать как церамидфосфорилхолины.

В сложных молекулах липофильный компонент – церамид – β – гликоридной связью соединен с полярным углеводным остатком. Гликосфинголипиды имеют весьма широкое распространение. Их обнаруживают в плазматических мембранах клеток различных типов. Наличие гликосфинголипидов в мембранах важна для обеспечения межклеточных взаимодействий и проявления клетками иммунных свойств.

В сложную группу гликосфинголипидов входит: цереброзиды, сульфиды, церамидолигогексозиды, глобозиды, гематозиды, ганглиозиды.

Цереброзиды в больших количествах содержатся в нервной ткани и впервые были выделены из мозга. Они различаются остатком жирной кислоты, которая может быть насыщенной или ненасыщенной, но, как правило, с неразветвленной углеродной цепью. При неполном гидролизе от молекулы цереброзидов отщепляется остаток жирной кислоты. В результате этого образуется психозин – производное церамида и галактозы. Значительно реже в состав цереброзидов входит в качестве гексозы галактоза. Так, из селезенки выделен глюкоцереброзид.

Сульфатиды в клетках локализуются в мембранах митохондрий эндоплазматической сети и ядер.

Церамидолигогексазиды обнаружены в клетках головного мозга, а также в эритроцитах и лейкоцитах.

Глобозиды являются основными гликосфинголипидами стромы эритроцитов.

Гематозиды содержат в молекуле остаток сиаловой (нейраминовой) кислоты. Наиболее часто встречается N – ацетилнейраминовая кислота. Гематозиды обнаружены в эритроцитах и экстрактах из нервной ткани.

Наиболее большой интерес вызывают ганглиозиды. Они являются сложными по химическому строению. Сложность структуры ганглизидов проявляется в строении углеводной части молекул, которая, как правило, состоит из нескольких остатков гликопираноз, аминосахароз, и сиаловой кислоты. Молекулы ганглиозидов имеют большую массу (до 3000), а по некоторым данным разных авторов колеблятся от 180000 до 800000). Ганглиозиды найдены во многих тканях и органах млекопитающих, а также в компонентах крови. Локализуются ганглиозиды в основном на внешней стороне клеточной мембраны, в митохондриях. Наибольшее содержание ганглиозидов в клетках коры головного мозга.

Ганглиозиды – это соединения многокомпонентные, они содержат гидрофобную церамидную часть, включающую сфингозин и гидрофильную олигосахаридную часть, включающую 4 компонента: глюкозу, галактозу, N-ацетилгалак­тозамин, N-ацетилнейраминовую кислоту. Жирно-кислотный компонент ганглиозидов, как правило, представлен остатком стеариновой кислоты.

Убедительно доказана локализация ганглиозидов в нейрональных мембранах: соматических, аксональных, дендритных, синаптических; т. е. в самых возбудимых элементах, принимающих непосредственное участие в передаче нервного импульса.

Ганглиозиды занимают внешнюю сторону нейрональных и синаптических мембран, обуславливая их опущенность, так называемый гликокаликс.

Церамидная часть молекулы ганглиозидов внедрено в белки внутренней части мембраны, с которыми она образует гидрофобные связи, и поэтому плотно закреплена в этой части мембраны. С какими именно белками соединяется церамидная часть, зависит от жирно-кислотного состава ганглиозидов. Ни смотря на плотность упаковки этих участков мембраны, создается такая структура, в которой жирно-кислотные остатки свободно вращаются и прибьются, т. е. эти участки обладают достаточной эластичностью и текучестью. Изменения положения этих структур вызывает конформационные изменения в ближайших гидрофобно-связанных с ними белках. Таким образом, церамидная часть ганглиозидов не является индифферентным компонентом внутренней зоны мембраны. Разветвленная гидрофильная олигосахаридная часть ориентирована в межклеточное пространство или синаптическую щель, где она как щупальцы тянется к соседней мембране. Вокруг ганглиозидов находятся много различных макромолекул, связанных более или менее прочно с мембранной, и свободных мукополисахаридов. Рядом с ганглиозидами в этой же части мембраны расположены самые различные гликопротеины. Специфичность мембранной поверхности определяется: 1). Первичной структурой олигосахаридной части ганглиозидов и гликопротеинов; 2). Порядком их организации и 3). Площадью, занимаемой ганглиозидами и гликопротеинами. Четко доказано, что более 50 % N-ацетилнейраминовой кислоты принадлежит ганглиозидам, а не гликопротеинам.

Ганглиозиды и гликопротеины отвечают за конформацию микротрубочек и через изменение степени аглютинации осуществляют контактное ингибирование клеточного движения. Эта схема, давая экспериментальный подход, наглядно подчеркивает ключевую роль ганглиозидов в поведении клеток.

Способность ганглиозидов специфически контактировать и подвергаться структурно-химической перестройке на поверхности нейрональных мембран может оказаться весьма существенной в формировании функциональной сети нейронов, включающих и направляющих передачу нервных импульсов. Образование функциональных сетей нейронов исключительно важно для хранения и передачи информации. Богоч на основании аналитических данных предположил, что ганглиозиды наряду с гликопротеинами представляют собой соединения, кодирующие эмпирический опыт в головном мозге. По его мнению, ганглиозиды отвечают всем требованиям кодирующих молекул. Они локализованы в самых возбудимых мембранах нервной системы, им свойственна функция узнавания и специфического взаимодействия самого высокого порядка. Они гетерогенны, а их сложная организация с другими мембранными компонентами обеспечивает почти неограниченные возможности структурных вариаций, поэтому они обладают большой информационной емкостью. Информационная емкость этих молекул меняется с выработкой поведенческих реакций организма, навыков и обучения. Их емкость изменяется под действием веществ, влияющих на память, например, под действием пуромицина. Изменение концентрации и структуры кодирующих молекул должно приводить к патологии нервной системы или, как минимум, к ухудшению памяти. Этому требованию ганглиозиды отвечают идеально. Без полного набора индивидуальных ганглиозидов невозможна нормальная функциональная деятельность головного мозга. Несомненно, это положение доказывается нейролипидозами, или точнее ганглиозидозами, наследственными заболеваниями, характеризующимися нарушением психических функций вплоть до идиотии, дегенерацией нейронов, демиелинизацией, прогрессирующим депонированием ганглиозидов в цитоплазме нейрона. Дефект лизосомальных ферментов приводит к тому, что в ущерб н