Материал: 105-109

Вопрос 105 Белки сыворотки крови, биологическая роль основных фракций белков, значение их определения для диагностики заболеваний

В плазме крови здорового человека при электрофорезе на бумаге можно

обнаружить 5 фракций, при электрофорезе в полиакраламидном геле – 17 фракций.

Функции белков плазмы крови:

• Поддержание осмотического давления (т.к. они связывают воду и удерживают ее в кровеносном русле)

• Образуют буферную систему крови, поддерживающую pH крови

в пределах 7,37-7,43

• Определяют вязкость крови (играют роль в гемодинамике кровенос. системы)

• Являются резервом аминокислот для организма

• Осуществляют защитную функцию (белки свертывающей системы,

α₁-антитрипсин, белки системы комплимента)

• Транспортная функция (альбумины)

Синтез: большинство белков плазмы синтезируются в печени, но некоторые

образуются и в других органах. γ- глобулины синтезируются В-лимфоцитами, большинство пептидных гормонов секретируют эндокринные железы, а гормон эритропоэтин образуется в почках.

Строение: почти все белки плазмы (кроме альбумина), являются

гликопротеинами. Олигосахариды присоединяются к белкам, образуя гликозидные связи с ОН группой серина или треонина, или с СООН аспарагина. Концевой остаток олигосахаридов – N-ацетилнейраминовая кислота, соединённая с галактозой.

Утилизация состарившихся белков: фермент эндотелия сосудов нейраминидаза

гидролизует связь между N-ацетилнейраминовой к-той и галактозой, и последняя становится доступной для специфических рецепторов гепатоцитов. Путём эндоцитоза "состарившиеся" белки поступают в клетки печени и разрушаются.

Т_1/2 белков плазмы – от нескольких часов до нескольких недель.

Диспротеинемии – изменение соотношения содержания белков в плазме крови

по сравнению с нормой. Имеет относительную диагностическую ценность, т.к. одинаковые показатели на электрофореграмме могут быть при различных заболеваниях.

Нефротический синдром –для него характерно снижение альбуминов, α1- и

γ-глобулинов и увеличение α2- и β-глобулинов.

Снижение гуморального иммунитета – уменьшение фракции γ-глобулинов,

говорит об уменьшении содержания IgG, но не отражает изменение IgA и IgM

Белки острой фазы – белки, содержание которых повышается при

воспалительных процессах, ожогах, травмах, инфаркте миокарда

Основной индуктор синтеза белков острой фазы в гепатоцитах – полипептид

интерлейкин-1, освобождающийся из мононуклеарных фагоцитов.

К белкам острой фазы относят:

С-реактивный белок, α1-антитрипсин, гаптоглобин, кислый гликопротеин, фибриноген.

1. С-реактивный белок (называется так, потому что взаимод. с С-полисахаридом

пневмококков) может стимулировать систему комплемента, и его концентрация в крови, при обострении ревматоидного артрита может возрастать в 30 раз по сравнению с нормой.

2. α₁–антитрипсин – относят к α₁-глобулинам. Он ингибирует ряд протеаз, кот.

обр. в острой фазе воспаления, фермент эластазу, освобождающийся из нейтрофилов и разрушающий эластин альвеол лёгких.

• При недостаточности α1-антитрипсина могут возникнуть эмфизема лёгких и

гепатит, приводящий к циррозу печени.

• Существует несколько полиморфных форм α₁-антитрипсина, одна из которых –

патологическая. У людей, гомозиготным по 2 дефектным аллелям этого гена, в печени синтезируется α₁-антитрипсин, который обр. агрегаты, разрушающие гепатоциты => нарушается его секреция гепатоцитами => снижается его содержание в крови

3. Гаптоглобин – составляет четверть всех α2-глобулинов. При внутрисосудистом

гемолизе эритроцитов образует комплекс с гемоглобином, который разрушается в макрофагах.

• Если свободный Hb может фильтроваться через почечные клубочки или

агрегировать в них, то комплекс гемоглобин-гаптоглобин имеет слишком большую молекуляр. массу, чтобы пройти через гломерулы. Образование такого комплекса предотвращает потери организмом железа, содержащегося в гемоглобине.

• Снижение концентрации гаптоглобина в крови наблюдают при гемолитической

анемии (Т_1\2 гаптоглобина – 5 дней, а его комплекса с Hb – 90 мин; при гемолизе

эритроцитов свободный Hb связывает свободный гаптоглобин => его конц. резко↓)

Альбумин – синтезируется в печени, имеет небольшую молекуляр. массу.

Молекула альбумина содержит много дикарбоновых АК, поэтому удерживает Na⁺, Ca²⁺, Zn²⁺. Обеспечивает до 80% осмотического давления плазмы.

• Гипоальбуминемия – пониженное содержание альбуминов в плазме крови.

Возникает вследствие снижения его синтеза при забол. Печени (цирроз), при повышении проницаемости капилляров, при потерях белка из-за обширных ожогов или катаболич. состояний (сепсис, злокач. образования), при нефротическом синдроме, сопровождающимся альбуминурий, и при голодании.

Гипоальбуминемия вызывает снижение онкотического давления крови, что

приводит к возникновению отеков.

• Гиперальбуминемия наблюдается при обезвоживании организма.

Альбумин является важнейшим транспортным белком. Он транспортирует,

свободные жирные кислоты, неконъюгированный билирубин, триптофан, тироксин, трииодтиронин. Многие ЛС связывают с альбумином (аспирин, сульфаниламиды), что нужно учитывать при лечении патологий, сопровожд. гипоальбуминемией – в этих случаях повышается конц. свободного ЛС в крови.

α-глобулины – их повышение в крови наблюдается при воспалит. процессах,

стрессовых воздействиях на организм (травмы, ожоги, инфаркт миокарда и др.). Это белки острой фазы.

Уменьшение альфа-глобулинов – при угнетении их синтеза в печени, гипотиреозе.

Степень увеличения альфа-глобулинов:

• Отражает интенсивность процесса

• Отмечается при острых гнойных заболеваниях, вовлечении в патологический процесс соединительной ткани (ревматизм, системная красная волчанка и др.)

• Возможно также при некоторых хронических заболеваниях, злокачественных новообразованиях, особенно при их метастазировании.

β-глобулины – этой фракции присутствуют липопротеиды, поэтому

количество β-глобулинов увеличивается при гиперлипопротеидемиях. Это наблюдается при атеросклерозе, сахарном диабете, гипотиреозе, нефротическом синдроме.

γ-глобулины – их повышение наблюдается при усилении иммунных процессов.

Оно обусловлено повышенной продукцией иммуноглобулинов классов G, A, M, D, Е и наблюдается при острых и хронических вирусных, бактериальных, паразитарных инфекциях, заболеваниях соединительной ткани (коллагенозах), злокач. новообразованиях

Уменьшение γ-глобулинов отмечается при заболеваниях и состояниях,

связанных с истощением, угнетением иммунной системы (хронические воспалительные процессы, аллергия, злокачественные заболевания в терминальной стадии, длительная терапия стероидными гормонами, СПИД)

Вопрос 106

Убрали из списка

Вопрос 107 Коллаген: особенности аминокислотного состава, первичной и пространственной структуры. Особенности биосинтеза и созревания коллагена. Роль аскорбиновой кислоты в созревании коллагена

Коллагены – семейство родственных фибриллярных белков, секретируемых

клетками соединительной ткани. Самые распространённые белки межклеточного матрикса и организма в целом, составляют около 1/4 всех белков организма человека.

Являются осн. белковым элементом кожи, костей, сухожилий, хрящей, сосудов, зубов

В разных тканях преобладают разные типы коллагена:

1. В пластинчатой костной ткани, из которой построены плоские и трубчатые

кости, коллагеновые волокна имеют строго ориентированное направление:

• Продольное – в центральной части пластинок

• Поперечное и под углом – в периферической.

Это способствует тому, что даже при расслоении пластинок, фибриллы одной

пластинки могут продолжаться в соседние, создавая таким образом единую волокнистую структуру кости. Поперечно ориентированные коллагеновые волокна могут вплетаться в промежуточные слои между костными пластинками, благодаря чему достигается прочность костной ткани.

2. В сухожилиях коллаген образует плотные параллельные волокна, которые дают

возможность этим структурам выдерживать большие механические нагрузки.

3. В хрящевом матриксе коллаген образует фибриллярную сеть, которая придаёт

хрящу прочность, а в роговице глаза коллаген участвует в образовании гексагональных решёток десцеметовых мембран, что обеспечивает прозрачность роговицы, а также участие этих структур в преломлении световых лучей.

4. В дерме фибриллы коллагена ориентированы таким образом, что формируют

сеть, особенно хорошо развитую в участках кожи, которые испытывают сильное давление (кожа подошв, локтей, ладоней), а в заживающей ране они агрегированы весьма хаотично

Молекулы коллагена образуют полимеры – фибриллы коллагена, которые

обладают огромной прочностью и практически нерастяжимы. Механические свойства с их первичной и пространственной структурами.

Молекулы коллагена состоят из 3х ППЦ, называемых α-цепями.

Первичная структура α-цепей коллагена (тропоколлаген) – трёхцепочная правозакрученная суперспиральная молекула

В коллагене отсутствуют АК: цистеин, триптофан, но содержится необычная АК –

гидроксилизин. Каждая 3-я АК – глицин.

ППЦ коллагена можно представить как последовательность:

Гли-Х-У (где Х, У – другие АК)

Спираль коллагена стабилизирована за счет стерического отталкивания

пирролидиновых колец в остатках пролина

Цепи удерживаются друг около друга за счёт водородных связей, возникающих

между амино- и карбоксильными группами пептидного остова разных ППЦ

"Жёсткие" аминокислоты – пролин и гидроксипролин – ограничивают вращение

полипептидного стержня и увеличивают тем самым стабильность тройной спирали. Глицин, имеющий вместо радикала атом водорода, всегда находится в месте

пересечения цепей; отсутствие радикала позволяет цепям плотно прилегать друг к другу

В результате такого скручивания пептидных остовов ППЦ и наличия удлинённой структуры два других радикала из триады аминокислот Гли-X-Y оказываются на наружной поверхности молекулы тропоколлагена.

Коллагеновые фибриллы формируются при объединении комплементарных

участков молекул тропоколлагена, причём эти участки расположены таким образом, что одна нить тропоколлагена сдвинута по отношению к другой примерно на ¼. Между радикалами АК возникают ионные, водородные и гидрофобные связи.

Роль модифицированных АК:

• Гидроксильные группы гидроксипролина соседних цепей тропоколлагена

образуют водородные связи, укрепляющие структуру коллагеновых фибрилл.

• Радикалы лизина и гидроксилизина необходимы для образования прочных

поперечных сшивок между молекулами тропоколлагена, ещё сильнее укрепляющие структуру коллагеновых фибрилл.

Синтез и созревание коллагена – сложный многоэтапный процесс,

начинающийся в клетке, а завершающийся в межклеточном матриксе.

Синтез и созревание коллагена включают в себя ряд посттрансляционных изменений:

• Гидроксилирование пролина и лизина с образованием

гидроксипролина (Hyp) и гидроксилизина (Hyl)

• Гликозилирование гидроксилизина

• Частичный протеолиз – отщепление "сигнального" пептида,

а также N- и С-концевых пропептидов

• Образование тройной спирали

Синтез полипептидных цепей коллагена: ППЦ коллагена синтезируются на

полирибосомах, связанных с мембранами ЭР, в виде более длинных, чем зрелые цепи, предшественников – препро-α-цепей, у кот. имеется гидрофобный "сигнальный" пептид на N-конце. Функция сигнального пептида – ориентация синтеза пептидных цепей в полость ЭР, после выполнения которой он сразу же отщепляется.

Синтезированная молекула проколлагена содержит дополнительные участки –

N- и С-концевые пропептиды, в состав которых входят остатки цистеина, которые образуют внутри- и межцепочечные (только в С-пептидах) S-S-связи.

Концевые пропептиды не образуют тройную спираль, а формируют глобулярные домены. Отсутствие N- и С- концевых пептидов в структуре проколлагена нарушает правильное формирование тройной спирали.

Посттрансляционные модификации коллагена:

1. Гидроксилирование пролина и лизина начинается в период трансляции

коллагеновой мРНК на рибосомах и продолжается на растущей полипептидной цепи вплоть до её отделения от рибосом. После образования тройной спирали дальнейшее гидроксилирование пролиловых и лизиловых остатков прекращается.

Реакции гидроксилирования катализируют оксигеназы.

• Пролиловые и лизиловые остатки в Y-положении пептида (Гли-Х-У)_n 

подвергаются действию, соответственно, пролил-4-гидроксилазы и лизил-5-гидроксилазы. Пролил-3-гидроксилаза действует на некоторые остатки пролина в Х-положениях.

• Необходимыми компонентами этой реакции являются альфа-кетоглутарат, О₂ и

витамин С (аскорбиновая кислота). Донором атома кислорода, который присоединяется к С-4 пролина, является молекула О₂, второй атом О₂ включается в сукцинат, который образуется при декарбоксилировании α-кетоглутарата, а из карбоксильной группы

α-кетоглутарата образуется СО₂.

Роль аскорбиновой кислоты: гидроксилазы пролина и лизина содержат в активном центре атом железа Fe²⁺. Для сохранения атома железа в ферроформе необходим восстанавливающий агент – это аскорбин. К-та (кофермент гидроксилаз), которая легко окисляется в дегидроаскорбиновую кислоту. Обратное превращение происходит в ферментативном процессе за счёт восстановленного глутатиона 

Гидроксилирование пролина необходимо для стабилизации тройной спирали

коллагена, ОН-группы гидроксипролина (Hyp) участвуют в образовании водородных связей. А гидроксилирование лизина очень важно для последующего образования ковалентных связей между молекулами коллагена при сборке коллагеновых фибрилл.

При цинге (заболевании, вызванном недостатком вит. С), нарушается

гидроксилирование остатков пролина и лизина. В результате образуются менее прочные и стабильные коллагеновые волокна, что приводит к большой хрупкости и ломкости кровеносных сосудов с развитием цинги => множествен. точечные кровоизлияния под кожу и слизистые, кровоточивость дёсен, выпадение зубов, анемия.

2. Гликозилирование гидроксилизина: по окончании гидроксилирования в

состав молекулы проколлагена вводятся углеводные группы (галактоза или дисахарид галактозилглюкоза). Они образуют ковалентную О-гликозидную связь с 5-ОН-группой гидроксилизина.