Органические соединения, влияющие на свойства биологических жидкостей.
Осмолиты – низкомолекулярные органические соединения, влияющие на свойства биологических жидкостей. Осмолиты представляют собой класс органических молекул, которые играют важную роль в регулировании осмотического давления и поддержании клеточного гомеостаза в различных организмах, особенно в ответ на стрессовые факторы окружающей среды. [1] Их основная роль заключается в поддержании целостности клеток путем воздействия на вязкость, температуру плавления и ионную силу водного раствора. Когда клетка набухает под действием внешнего осмотического давления , мембранные каналы открываются и обеспечивают отток осмолитов, несущих воду, восстанавливая нормальный объем клетки.
Эти молекулы участвуют в противодействии эффектам осмотического стресса, который возникает, когда происходят колебания концентрации растворенных веществ (таких как ионы и сахара) внутри и снаружи клеток. Осмолиты помогают клеткам адаптироваться к изменяющимся осмотическим условиям, тем самым обеспечивая их выживание и функциональность. [2] Осмолиты также взаимодействуют с составляющими клетки, например, они влияют на сворачивание белков . [3] [4] Общие осмолиты включают аминокислоты, сахара и полиолы , метиламины, соединения метилсульфония и мочевину .
Тематические исследования
Природные осмолиты, которые могут действовать как осмопротекторы , включают N -оксид триметиламина (ТМАО), диметилсульфониопропионат , саркозин , бетаин , глицерофосфорилхолин , мио-инозитол , таурин , глицин и другие. [5] [6] Бактерии накапливают осмолиты для защиты от высокоосмотической среды. [7] Осмолиты являются нейтральными неэлектролитами, за исключением бактерий, которые могут переносить соли. [6] У человека осмолиты имеют особое значение в мозговом веществе почек . [8]
Осмолиты присутствуют в клетках рыб и защищают клетки от давления воды. Поскольку концентрация осмолитов в клетках рыб линейно зависит от давления и, следовательно, глубины, осмолиты использовались для расчета максимальной глубины, на которой рыба может выжить. Рыбные клетки достигают максимальной концентрации осмолитов на глубине примерно 26 900 футов (8 200 метров), при этом ни одна рыба никогда не наблюдалась на глубине более 27 349 футов (8 336 метров). [9] [10]
Рекомендации
- ^ Пол Х. Янси (2005). «Органические осмолиты как совместимые, метаболические и противодействующие цитопротекторы при высокой осмолярности и других стрессах». Журнал экспериментальной биологии . 208 (15): 2819–2830. дои : 10.1242/jeb.01730 . ПМИД 16043587.
- ^ Обзор медицинской физиологии , Уильям Ф. Ганонг, McGraw-Hill Medical, ISBN 978-0-07-144040-0 .
- ^ Болен Д.В., Баскаков И.В. (2001). «Осмофобный эффект: естественный отбор термодинамической силы при сворачивании белка». Журнал молекулярной биологии . 310 (5): 955–963. дои : 10.1006/jmbi.2001.4819. ПМИД 11502004.
- ^ автор Су, Чжаоцянь (2017). Роль сорастворителей в стабильности белка. OCLC 1245504372. CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Нойхофер, В.; Бек, FX (2006). «Выживание во враждебной среде: стратегии мозговых клеток почек». Физиология . 21 (3): 171–180. doi :10.1152/physol.00003.2006. ПМИД 16714475.
- ^ аб Аракава Т, Тимашефф С.Н. (1985). «Стабилизация белков осмолитами». Биофизический журнал . 47 (3): 411–414. Бибкод : 1985BpJ....47..411A. дои : 10.1016/s0006-3495(85)83932-1. ПМЦ 1435219 . ПМИД 3978211.
- ^ Чонка Л.Н. (1989). «Физиологические и генетические реакции бактерий на осмотический стресс». Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 53 (1): 121–147. дои : 10.1128/мр.53.1.121-147.1989. ПМЦ 372720 . ПМИД 2651863.
- ^ Галлаццини, М.; Бург, МБ (2009). «Что нового в осмотической регуляции глицерофосфохолина». Физиология . 24 (4): 245–249. дои : 10.1152/physol.00009.2009. ПМЦ 2943332 . ПМИД 19675355.
- ^ Янси П.Х., Герринджер М.Э., Дразен Дж.К., Роуден А.А., Джеймисон А. (2014). «Морская рыба может быть биохимически ограничена в заселении самых глубоких океанских глубин». ПНАС . 111 (12): 4461–4465. Бибкод : 2014PNAS..111.4461Y. дои : 10.1073/pnas.1322003111 . ПМЦ 3970477 . ПМИД 24591588.
- ↑ Лу, Донна (3 апреля 2023 г.). «Ученые обнаружили самую глубокую рыбу, когда-либо зарегистрированную на глубине 8300 метров под водой недалеко от Японии». Хранитель . Лондон . Проверено 25 мая 2023 г.
дальнейшее чтение
- Роуз Г.Д., Флеминг П.Дж., Банавар-младший, Маритан А. (ноябрь 2006 г.). «Теория сворачивания белка, основанная на скелете». Учеб. Натл. акад. наук. США . 103 (45): 16623–33. Бибкод : 2006PNAS..10316623R. дои : 10.1073/pnas.0606843103 . ПМК 1636505 . ПМИД 17075053.
- Хольтаузен Л.М., Болен Д.В. (февраль 2007 г.). «Смешанные осмолиты: степень, в которой один осмолит влияет на стабилизирующую способность белка другого». Белковая наука . 16 (2): 293–8. дои : 10.1110/ps.062610407. ПМК 2203298 . ПМИД 17189473.
- Харрис, Дэниел; Рёсген, Йорг (2008). «Практическое руководство о том, как осмолиты модулируют макромолекулярные свойства». Мет. Клеточная био . Методы клеточной биологии. 84 : 679–735. doi : 10.1016/S0091-679X(07)84022-2. ISBN 9780123725202. ПМИД 17964947.
- Хочачка, П.В.; Сомеро, Дж. Н. (2002). Биохимическая адаптация. Механизм и процесс физиологической эволюции . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.
