Гормоны

Гормоноы  синтезируются как высокомолекулярные белки-предшественники, известные какпрепрогормоны . Вначале эти предшественники превращаются в прогормоны и затем в гормоны последовательным протеолитическим расщеплением, по мере того как они перемещаются от ГЭРк секреторным гранулам ( Рис. 2-1 ). см. белки: сортировка в ЭР

Пептидный отрезок, обозначенный как "Пре" (или сигнальный пептид ) препрогормона, по всей видимости, принимает участие в прикреплении к ГЭР. Этот участок является первой частью синтезируемой молекулы и содержит остатки липофильных аминокислот. Предполагается, что синтез препрогормонов начинается на свободной рибосоме, но как только появляется пре-сегмент, он прикрепляется к мембранам ГЭР и тянет за собой рибосому. Пока остается неясным, проходит ли это первоначальное прикрепление через специфические рецепторы или просто вследствие липофильности природы пре-сегмента. После того, как рибосома коснулась мембраны ГЭР, она остается прикрепленной к ней до тех пор, пока синтез гормона не закончится. При таком контексте растущая полипептидная цепь проникает во внутреннее пространство ГЭР и в результате весь белок оказывается внутри ГЭР. Отщепление сегментапептидазой на внутренней стороне мембраны ГЭР является заключительной стадией биосинтеза гормона. Это быстрая реакция. (Она может проходить до того, как закончится синтез препрогормона.) Она настолько эффективна, что внутри ГЭР в нормальных условиях обнаруживается только прогормон.

Однако, поскольку  гормоны предназначены для секреции клеткой, они должны быть пространственно  отделены от внутриклеточных белков. Такое отделение достигается упаковкой гормонов в секреторные гранулы и этот про- цесс начинается непосредственно в месте их биосинтеза. Цитозольные белки синтезируются на свободных рибосомах, тогда как гормоны (и другие белки, выносимые за пределы клетки) синтезируются на рибосомах, прикрепленных к грубому эндоплазматическому ретикулуму (ГЭР) и синтезированный полипептид заключается в капсулы ГЭР. Попав внутрь ГЭР, эти белки остаются изолированными в пространстве, ограниченном мембраной, до тех пор, пока они не выходят из клетки.

У человека и приматов — конечный продукт обмена пуринов (см. Пуриновые основания), образующийся в результате ферментативного окисления ксантина под действием ксантиноксидазы; у остальныхмлекопитающих мочевая кислота превращается в аллантоин. Небольшие количества мочевой кислоты содержатся в тканях (мозг, печень, кровь), а также в моче и поте млекопитающих и человека. При некоторых нарушениях обмена веществ происходит накопление мочевой кислоты и её кислых солей (уратов) в организме (камни в почках и мочевом пузыре, подагрические отложения, гиперурицемия). Уптиц, ряда пресмыкающихся и большинства наземных насекомых мочевая кислота — конечный продукт не только пуринового, но и белкового обмена. Система биосинтеза мочевой кислоты (а не мочевины, как у большинства позвоночных) в качестве механизма связывания в организме более токсичного продукта азотистого обмена — аммиака — развилась у этих животных в связи с характерным для них ограниченным водным балансом (мочевая кислота выводится из организма с минимальным количеством воды или даже в твёрдом виде). Высохшие экскременты птиц (гуано) содержат до 25 % мочевой кислоты. Обнаружена она и в ряде растений.

В 1882 году Иван Яковлевич сделал большое научное открытие — впервые в мире осуществил синтезмочевой кислоты из глицина. В дальнейших исследованиях он установил источник и пути её образования в человеческом и животном организмах. В 1885 году ему удалось получить метилмочевую кислоту из метилгидантоина и карбамида. В 1886 году он предложил новый метод синтеза креатина, а в 1889-1891 годах открыл фермент ксантиноксидазу. Иван Горбачевский одним из первых указал, что аминокислотыявляются составляющими белков. Его заслугой стало также то, что он предложил новую методику определения вместительности азота в моче и других веществах.

В обмене веществ  организма ведущая роль принадлежит белкам и нуклеиновым кислотам. Белковые вещества составляют основу всех жизненно важных структур клетки, они входят в состав цитоплазмы. Белки обладают необычайно высокой реакционной способностью. Они наделены каталитическими функциями, т. е. являются ферментами, поэтому белки опреде ляют направление, скорость и теснейшую согласованность, сопряженность всех реакций обмена веществ.

Ведущая роль белков в явлениях жизни связана с  богатством и разнообразием их химических функций, с исключительной способностью к различным превращениям и взаимодействиям с другими простыми и сложными веществами, входящими в состав цитоплазмы.

Нуклеиновые кислоты  входят в состав важнейшего органа клетки — ядра, а также цитоплазмы, рибосом, митохондрий и т. д. Нуклеиновые кислоты играют важную, первостепенную роль в наследственности, изменчивости организма, в синтезе белка.

Процесс синтеза  белка является очень сложным  многоступенчатым процессом. Совершается  он в специальных органеллах —  рибосомах. В клетке содержится большое количество рибосом. Например, у кишечной палочки их около 20 000.

Каким образом  происходит синтез белка в рибосомах?

Молекулы белков по существу представляют собой полипептидные  цепочки, составленные из отдельных  аминокислот. Но аминокислоты недостаточно активны, чтобы соединиться между собой самостоятельно. Поэтому, прежде чем соединиться друг с другом и образовать молекулу белка, аминокислоты должны активироваться. Эта активация происходит под действием особых ферментов. Причем каждая аминокислота имеет свой, специфически настроенный на нее фермент.

Источником  энергии для этого (как и для  многих процессов в клетке) служит аденозинтрифосфат (АТФ).

В результате активирования  аминокислота становится более лабильной  и под действием того же фермента связывается с т-РНК.

Важным является то, что каждой аминокислоте соответствует  строго специфическая т-РНК. Она  находит «свою» аминокислоту и переносит  ее в рибосому. Поэтому такая РНК  и получила название транспортной.

Следовательно, в рибосому поступают различные активированные аминокислоты, соединенные со своими т-РНК. Рибосома представляет собой как бы конвейер для сборки цепочки белка из поступающих в него различных аминокислот (рис. 13 А и Б).

,

Возникает вопрос: от чего зависит порядок связывания между собой отдельных аминокислот? Ведь именно этот порядок и определяет, какой белок будет синтезирован в рибосоме, так как от порядка расположения аминокислот в белке зависит его специфика. В клетке содержится более 2000 различных по строению и свойствам специфических белков.

Оказывается, что  одновременно с т-РНК, на которой  «сидит» своя аминокислота, в рибосому поступает «сигнал» от ДНК, которая  содержится в ядре. В соответствии с этим сигналом в рибосоме синтезируется  тот или иной белок, тот или  иной фермент (так как ферменты являются белками).

Направляющее  влияние ДНК на синтез белка осуществляется не непосредственно, а с помощью  особого посредника, той формы  РНК, которая получила название матричной  или информационной РНК (м-РНК или  и-РНК).

Информационная РНК синтезируется в ядре иод влиянием ДНК, поэтому ее состав отражает состав ДНК. Молекула РНК представляет собой как бы слепок с формы ДНК.

Синтезированная и-РНК поступает  в рибосому и как бы передает этой структуре план — в каком порядке  должны соединяться друг с другом поступившие в рибосому активированные аминокислоты, чтобы синтезировался определенный белок. Иначе, генетическая информация, закодированная в ДНК, передается на и-РНК и далее на белок.

Молекула информационной РНК поступает в рибосому и  как бы прошивает ее. Тот ее отрезок, который находится в данный момент в рибосоме, определенный кодоном (триплет), взаимодействует совершенно специфично с подходящим к нему по строению триплетом (антикодоном) в транспортной РНК, которая принесла в рибосому аминокислоту. Транспортная РНК со своей аминокислотой подходит к определенному кодону и-РНК и соединяется с ним; к следующему, соседнему участку и-РНК присоединяется другая т-РНК с другой аминокислотой и так далее, до тех пор пока не будет считана вся цепочка и-РНК и пока не нанижутся все аминокислоты в соответствующем порядке, образуя молекулу белка. А т-РНК, которая доставила аминокислоту к определенному участку полипептидной цепи, освобождается от своей аминокислоты и выходит иэ рибосомы. Затем снова в цитоплазме к ней может присоединиться нужная аминокислота, и она снова перенесет ее в рибосому. В процессе синтеза белка участвует одновременно не одна, а несколько рибосом — полирибосомы.

Основные этапы  передачи генетической информации: синтез на ДНК как на матрице и-РНК (транскрипция) и синтез в рибосомах полипептидной цепи по программе, содержащейся в и-РНК (трансляция), универсальны для всех живых существ. Однако временные и пространственные взаимоотношения этих процессов различаются у про- и эукариотов.

У организмов, обладающих па стоящим ядром (животные, растения), транскрипция и трансля ция строго разделены в пространстве и времепи: синтез различных РНК происходит в ядре, после чего молекулы РНК  должны покинуть пределы ядра, пройдя через ядерную мембрану (рис. 13 А). Затем в цитоплазме РНК транспортируются к месту синтеза белка— рибосомам. Лишь после этого паступает следующий этап — трансляция.

У бактерий, ядерное  вещество которых не отделено от цитоплазмы мембраной, транскрипция и трансляция идут одновременно (рис. 13 Б).

Современные схемы, иллюстрирующие работу генов, построены  на основании логического анализа  экспериментальных данных, полученных с помощью биохимических и  генетических методов. Применение тонких электронно-микроскопических методов позволяет в буквальном смысле слова увидеть работу наследственного аппарата клетки. В последнее время получены электронно-микроскопические снимки, на которых видно, как на матрице бактериальной ДНК, в тех участках, где к ДНК прикреплены молекулы РНК-полимеразы (фермента, катализирующего транскрипцию ДНК в РНК), происходит синтез молекул и-РНК. Нити и-РНК, расположенные перпендикулярно к линейной молекуле ДНК, продвигаются вдоль матрицы и увеличиваются в длине. По мере удлинения нитей РНК к ним присоединяются рибосомы, которые, продвигаясь, в свою очередь, вдоль нити РНК по направлению к ДНК, ведут синтез белка.

Из всего  сказанного следует, что местом синтеза  белков и всех ферментов в клетке являются рибосомы. Образно выражаясь, это как бы «фабрики» белка, как бы сборочный цех, куда поступают все материалы, необходимые для сборки полипептидной цепочки белка иэ аминокислот. Природа же синтезируемого белка зависит от строения и-РНК, от порядка расположения в ней нуклеоидов, а строение и-РНК отражает строение ДНК, так что в конечном итоге специфическое строение белка, т. е. порядок расположения в нем различных аминокислот, зависит от порядка расположения нуклеоидов в ДНК, от строения ДНК.

Изложенная  теория биосинтеза белка получила название матричной теории. Матричной эта теория называется потому, что нуклеиновые кислоты играют как бы роль матриц, в которых записана вся информация относительно последовательности аминокислотных остатков в молекуле белка.

Создание матричной  теории биосинтеза белка и расшифровка аминокислотного кода является крупнейшим научным достижением XX века, важнейшим шагом на пути к выяснению молекулярного механизма наследственности.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ НА ПРЕДПРИЯТИИ

На качество продукции, как уже отмечалось ранее, влияют многие факторы, и все их необходимо учитывать при решении проблемы повышения качества продукции на предприятии, т.е. решение этой проблемы требует комплексного подхода. Впервые такой подход был осуществлен в 60-х годах, на предприятиях г. Саратова, где была внедрена так называемая система БИП — система бездефектного изготовления продукции. Основной упор в этой системе делался на непосредственных изготовителей. Был разработан и применен критерий оценки качества труда — это процент сдачи продукции с первого предъявления.

Однако саратовская  система при всех достоинствах, а  они проявились довольно ярко и быстро, имела и ряд недостатков. В  частности, она не позволяла контролировать и управлять уровнем разработок и проектирования изделий, не охватывала другие стадии их жизненного цикла — реализацию и эксплуатацию. Относительно ограничена была и сфера применения системы. Но эффективность ее положительных элементов подтолкнула другие предприятия на поиск более совершенных систем.

В 1957—1958 гг. на предприятиях г. Горького появилась система КАНАРСПИ (качество, надежность, ресурс с первого изделия). В ней наряду с элементами бездефектного изготовления продукции и сдачи ее с первого предъявления внимание обращалось на управление качеством изделий в период их проектирования и внедрения в производство.

Еще дальше пошли ярославские  и кременчугские машиностроители. В 1963 г. они разработали и внедрили систему НОРМ (научная организация работ по увеличению моторесурса двигателя). В ней учитывался опыт саратовцев и горьковчан. Но был введен и новый важный элемент — управление связями между потребителями и проектировщиками двигателя.

Следующий этап в становлении  комплексной системы управления качеством продукции (КСУКП) — это  создание и применение системы бездефектного  труда (СБТ) на предприятиях г. Львова в 1964 г. Ее суть заключалась в том, что критерием оценки труда работников является коэффициент качества труда не только производственников, но и работников всех служб предприятия, не только отдельных исполнителей, но и коллектива.

В 1972—1973 гг. сложилась  уже комплексная система управления качеством продукции (КСУКП) — совокупность технических, организационных, экономических, социальных мероприятий, регламентированных стандартами предприятия и действующих во времени непрерывно. Система давала возможность планомерно воздействовать на факторы, влияющие на технико-экономические и эстетические свойства продукции на всех стадиях ее жизненного цикла.

Организационно-технической  базой КСУКП стали стандарты предприятия (СТП). СТП являются стержнем, содержанием КСУКП. Комплекс стандартов предприятия подразделялся на основной стандарт, который определял общие положения системы, и на совокупность специальных вспомогательных стандартов, обеспечивающих реализацию функций системы управления качеством продукции на предприятии.

Были разработаны и  общие принципы построения и функционирования КСУКП как одной из основных частей общего управления предприятием:

• непрерывность управления качеством продукции на всех стадиях  жизненного цикла этой продукции;