Биология. В 3-х томах. Т. 3

Цитрохромы представляют собой белки (дыхательные пигменты), содержащиеся в митохондриях клеток и участвующие в переносе электронов по дыхательной цепи, т.е. в той последовательности реакций, которая приводит к высвобождению энергии, необходимой для синтеза АТФ (см. разд. 11.5.4). Цитохром с — один из белков, входящих в эту цепь. Это сложный белок, состоящий из железосодержащей простетической группы, которую окружает полипептидная цепь из 104-112 аминокислот (в зависимости от вида организма). Современные методы масс — спектрометрических исследований с применением ЭВМ позволили установить первичную структуру полипептидной цепи цитохрома с у многих организмов, в том числе некоторых бактерий, грибов, пшеницы, мухи Chrysomyia, тутового шелкопряда, тунца, пингвина, кенгуру и приматов. У исследованного таким образом 21 организма аминокислотные последовательности оказались удивительно сходными. У 20 из этих организмов — от гриба Candida до человека — аминокислоты в положениях 78-88 идентичны (табл. 24.6). Аминокислотные последовательности цитохрома с у человека и шимпанзе одинаковы, а от последовательности макака — резуса они отличаются лишь по одной аминокислоте. Филогенетические деревья растений и животных, основанные на современных данных об аминокислотных последовательностях цитохрома с, близки к деревьям, построенным на основании морфологических гомологий.

Таблица 24.6. Аминокислотные последовательности цитохрома с у 21 вида (по Dayhoff М. О., Eck R. V (1967-1968) Atlas of protein sequence and structure, National Biomedical Research Foundation, Silver Spring, Md)

Обозначения аминокислот:

А -аланин

С — цистеин

D — аспарагиновая кислота

Е — глутаминовая кислота

F — фенилаланин

G — глицин

Н — гистидин

I — изолейцин

К — лизин

L — лейцин

М — метионин

N — аспарагин

Р — пролин

Q — глутамин

R — аргинин

S — серин

Т — треонин

V — валин

W — триптофан

Y — тирозин

Такие же результаты были получены при изучении глобинов — гемоглобина и миоглобина, участвующих в переносе и запасании кислорода. Степень сходства между молекулами гемоглобина у четырех видов приматов показаны в табл. 24.7. Эволюционные связи между различными глобинами, предполагаемые на основании аминокислотных последовательностей (с указанием организмов, у которых они встречаются), представлены на рис. 24.19. Различия в последовательностях цитохрома с и этих глобинов возникли, по-видимому, в результате генных мутаций.

Таблица 24.7. Различия между полипептиднмми цепями гемоглобина четырех видов приматов)

Рис. 24.19. Предполагаемое происхождение миоглобина и полипептидных цепей глобина у позвоночных. У человека имеются цепи всех пяти типов. (По V. М. Ingram, Haemoglobin in genetics and evolution, 1963, Columbia Univ. Press.)

Иммунологические исследования тоже свидетельствуют об эволюционном родстве между организмами. Если белки, содержащиеся в сыворотке крови, ввести в кровь животным, у которых этих белков нет, то они действуют как антигены, т.е. побуждают организм вырабатывать соответствующие антитела; в результате возникает реакция антиген — антитело (см. разд. 14.14). Эта иммунная реакция обусловлена способностью животного — реципиента распознавать присутствие в сыворотке чужеродных белков. Человеческая сыворотка, введенная кроликам, сенсибилизирует их и вызывает у них образование антител к сывороточным белкам человека. Если спустя некоторое время к пробе сенсибилизированной сыворотки кролика добавить человеческую сыворотку, то произойдет образование комплексов антиген-антитело, выпадающих в осадок (преципитат), который можно измерить. Если добавлять к пробам кроличьей сыворотки, содержащей антитела против сыворотки человека, сыворотку различных животных, образуются разные количества преципитата. Предполагая, что количество пре-ципитата находится в прямой зависимости от сходства между белками сравниваемых сывороток, этот метод можно использовать для оценки степени родства между разными группами животных (табл. 24.8).

Таблица 24.8. Количества преципитата, образующиеся при добавлении сыворотки разных млекопитающих к кроличьей сыворотке, содержащей антитела к сыворотке крови человека (количество преципитата, образующегося с человеческой сывороткой, принято за 100%)