БХ Экзамен 2021

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ БИЛИРУБИНА НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА БИЛИРУБИНА – ЖЕЛТУХИ

В норме содержание билирубина в крови составляет 1,7–20,5 мкмоль/л. Концентрация выше 20,5 мкмоль/л – гипербилирубинемия. Когда гипербилирубинемия достигает 35–40 мкмоль/л, происходит окрашивание склер, слизистых и кожи, развивается желтуха.

Существует три типа желтух:

Гемолитическая, связанная с повышенным распадом эритроцитов (в следствие попадания в организм гемолитических ядов, резус- и групповой несовместимости при переливании крови, аутоиммунных заболеваниях).

Причина: гемолиз эритроцитов (т.е. повышение их распада).

Билирубина в селезенке будет образовываться больше, соответственно будет и повышение его уровня в крови (за счет непрямого). В печени будет образовываться больше прямого билирубина => много стеркобилинов и кал гиперхоличный (яркоокрашенный), много уробилинов в моче (это не билирубин, поэтому окраска практически не меняется).

Физиологическая желтуха новорожденных также связана с усиленным разрушением эритроцитов (из-за внутриутробного эритроцитоза и активной замены фетального гемоглобина на взрослый, недостаточной активности глюкуронидтрансфераз)

2 типа:

1) Гемолитическая (резус-конфликт между матерью и ребенком); 2) Физиологическая желтуха у 70% недоношенных, у 20-30% доношенных. Связана с

гипербилирубинемией из-за снижения активности трансферазы. Проходит сама.

Так как непрямой билирубин токсичен для ЦНС ребенка, для ускорения процесса выздоровления его лечат кварцевой лампой, иногда барбитуратами (повышают активность фермента).

Печёночно-клеточная (паренхиматозная) – нарушение обезвреживания билирубина из-за поражения гепатоцитов (вторичная при гепатитах, циррозах и первичная – наследственный дефект систем обезвреживания)

Причина: поражение клеток вирусом (все виды гепатита и т.д).

Обезвреживающая функция печени снижается, поэтому непрямой билирубин задерживается в крови (фракция растет). Но так как вирус распространяется постепенно, обезвреживание в некоторых клетках продолжает идти, вырабатывается прямой билирубин, его фракция в крови растет при разрушении гепатоцитов. ТО ЕСТЬ характерно повышенное содержание в крови как непрямого, так и прямого билирубина (желтуха за счет двух фракций). Некоторая часть все же попадает в кишечник, поэтому кал гипохоличный, в моче уробилинов норма, либо меньше нормы. Моча слабо коричневая окраска и мало пены (по сравнению с механической желтухой). МОЖНО НЕ ГОВОРИТЬ: в крови будет обнаруживаться мезобилиноген.

Обтурационная, или механическая – нарушение выведения.

Причина: закупорка желчных протоков.

Непрямой билирубин в норме. Из-за непроходимости протоков прямой билирубин не попадает в кишечник, а идет в кровь. Стеркобилинов в кале нет, кал ахоличный, уробилинов в моче нет. Прямой билирубин легко фильтруется из крови почками и попадает в мочу (ярко окрашивает в коричневый)она пенится за счет желчных кислот (КАК ПЫВО) + в крови холестерин повышен (так как из печени выходит все, что может).

156.ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИЛИРУБИНА И ДРУГИХ ЖЕЛЧНЫХ ПИГМЕНТОВ В КРОВИ И МОЧЕ.

В норме содержание общего билирубина в сыворотке крови колеблется в пределах 1,7– 20,5 мкмоль/л, 75% приходится на «непрямой» билирубин, его иногда называют «свободным».

При желтухах наблюдаются изменения показателей желчных пигментов

Также при дифференциальной диагностике желтух необходимо учитывать содержание уробилиногенов в моче. Если с мочой выделяется повышенное количество уробилиногенов (норма – 4 мг в сутки), то это свидетельствует о недостаточности функции печени, например, при печеночной или гемолитической желтухе.

157.ОБМЕН ЖЕЛЕЗА: ВСАСЫВАНИЕ, ТРАНСПОРТ КРОВЬЮ, ДЕПОНИРОВАНИЕ. НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА ЖЕЛЕЗА: ЖЕЛЕЗОДЕФИЦИТНАЯ АНЕМИЯ, ГЕМОХРОМАТОЗ.

Железо поступает в организм человека с пищей растительного и животного происхождения, где находится в окисленном состоянии (Fe3+). Оно связано с белками или солями органических кислот. Освобождению железа из солей органических кислот способствует кислая среда желудочного сока (превращается в Fe2+).

ВСАСЫВАНИЕ

железо поступает в энтероциты, где связывается с белком – апоферритином. В послеоперационный или послеродовой периоды, при кровопотерях потребность в железе возрастает, при этом апоферритина вырабатывается меньше во избежание его задержки в энтероцитах. Когда потребность в железе невелика, скорость синтеза апоферритина повышается. Постоянное слущивание клеток слизистой оболочки в просвет кишечника освобождает организм от излишков железа. При недостатке железа в организме апоферритин в энтероцитах почти не синтезируется.

ТРАНСПОРТ КРОВЬЮ

в плазме крови железо транспортирует белок трансферрин, который синтезируется в печени. Он может связать только окисленное железо (Fe3+). Поступающее в кровь железо окисляет фермент ферроксидаза (церулоплазмин). Железо транспортируется трансферрином в органы кроветворения – селезенку, печень, костный мозг.

ДЕПОНИРОВАНИЕ

железо, поступившее в органы кроветворения, хранится в форме ферритина. Ферритин состоит из 24 полипептидных цепей и имеет вид полой сферы (в центре находится железо), оболочка которой образована белковой частью молекулы. Ферритин при необходимости может отдать железо на синтез собственных железосодержащих белков (в костной ткани – гемоглобин, в печени – цитохромы).

НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА ЖЕЛЕЗА Железодефицитная анемия – заболевание, развивающееся в результате недостатка железа в организме.

При этом снижается синтез гема и ферритина в неэритроидных тканях и гемоглобина в эритроидных тканях, что приводит к уменьшению размеров эритроцитов и их пигментации (гипохромные эритроциты малых

размеров).

-повторяющихся кровотечениях;

-беременности;

-частых родах;

-язвах и опухолях ЖКТ;

-после операций на ЖКТ.

Гемохроматоз – наследственное заболевание, развивающееся в результате избыточного всасывания железа в кишечнике. Когда количество железа в клетках превышает объем ферритинового депо, железо начинает откладываться в белковой части молекулы ферритина, вследствие чего образуется гемосидерин. Накопление гранул гемосидерина в различных органах приводит к их повреждению. Накопление гемосидерина в поджелудочной железе приводит к сахарному диабету, в печени – к циррозу печени, а в миокардиоцитах – к сердечной недостаточности. Пациентов с гемохроматозом лечат регулярными кровопусканиями, еженедельно или один раз в месяц в зависимости от тяжести состояния пациента.

158.ОСНОВНЫЕ БЕЛКОВЫЕ ФРАКЦИИ ПЛАЗМЫ КРОВИ И ИХ ФУНКЦИИ. ЗНАЧЕНИЕ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ. ЭНЗИМОДИАГНОСТИКА.

ОСНОВНЫЕ БЕЛКОВЫЕ ФРАКЦИИ ПЛАЗМЫ КРОВИ

Альбумины (40–50 г/л);

Глобулины (20–35 г/л):

--глобулины (2–4%);

--глобулины (6–12%);

--глобулины (8–12%);

--глобулины (12–22%).

Функции:

поддержание онкотического давления, так как белки связывают воду и удерживают ее в кровеносном русле;

образуют важнейшую буферную систему крови и поддерживают рН крови в пределах 7,37–7, 43;

транспортная функция (альбумины переносят ЖК, придавая им растворимость);

определяют вязкость крови и, следовательно, играют важную роль в гемодинамике кровеносной системе;

являются резервом аминокислот для организма;

осуществляют защитную функцию.

Значение их определения для диагностики заболеваний: при различных заболеваниях концентрация белков плазмы крови может варьировать.

Повышение фракции альбуминов наблюдается при:

дегидратации;

гиперпротеинемии.

Понижение при:

поражении почек, печени;

наследственных дефектах;

токсикозе при беременности;

ожоговой болезни;

квашиоркоре;

голодании.

Повышение фракции глобулинов наблюдается при:

коллагенозах;

поражении почек.

Понижение при:

некрозе печени;

нефротическом синдроме.

ЭНЗИМОДИАГНОСТИКА– определение активности ферментов с диагностической целью

159.КАЛЛИКРЕИН-КИНИНОВАЯ СИСТЕМА, ПРЕДСТАВИТЕЛИ, БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ КИНИНОВ.

В калликреин-кининовую систему входят: предшественник - кининоген (высокомолекулярный кининоген синтезируется в печени, низкомолекулярный – в тканях); система активации – прекалликреин (который активируется XIIa фактором свёртывания крови и превращается в калликреин); активные низкомолекулярные кинины – брадикинин, каллидин и метиониллизилбрадикинин.

Инактивация кининов происходит под действием ангиотензинпревращающего фермента (кининазы).

Роль кининов:

Расширяют сосуды (гипотензивное действие, снижают АД),

Оказывают болевой эффект,

Участвуют в воспалительных реакциях,

Способствуют выходу лейкоцитов (лейкопедез),

Сокращают гладкую мускулатуру бронхов,

Регулируют деятельность экзокринных желез,

Способствуют выработке простагландинов.

160.СВЁРТЫВАЮЩАЯ СИСТЕМА КРОВИ. ВНУТРЕННИЙ И ВНЕШНИЙ ПУТИ СВЁРТЫВАНИЯ И ИХ КОМПОНЕНТЫ.ЭТАПЫ ОБРАЗОВАНИЯ ФИБРИНОВОГО ТРОМБА.

Гемостаз – это совокупность механизмов, которая обеспечивает:

•Быструю остановку кровотечения и предотвращение кровопотери при повреждении кровеносных сосудов – тромбоцитарный и коагуляционный гемостаз (свертывающая система),

•Поддержание жидкого состояния крови внутри сосудов (антикоагулянтная система),

•Удаление образовавшегося при коагуляции тромба (фибринолитическая система).

Как для коагуляции, так и для поддержания жидкого состояния крови требуются многочисленные вещества, часто называемые факторами коагуляции или фибринолиза, или антикоагуляции. Синтез этих веществ осуществляется в тромбоцитах, эндотелиоцитах, фибробластах, моноцитах.

СВЁРТЫВАЮЩАЯ СИСТЕМА КРОВИ

I.На первом этапе, при повреждении сосуда происходит

сокращение кровеносного сосуда.

II.На втором этапе, к месту повреждения прикрепляются тромбоциты, которые, наслаиваясь друг на друга, образуют тромбоцитарную пробку (белый тромб). Белый тромб является непрочным и может закупорить только небольшой кровеносный сосуд.

III.На третьем этапе растворимый белок плазмы крови фибриноген превращается в нерастворимый белок фибрин, который откладывается между тромбоцитами, и формируется прочный фибриновый тромб. Такой тромб содержит эритроциты и поэтому называется

красным тромбом.

В конце происходит растворенние сгустка (тробма) -

фибринолиз

Образованию фибринового тромба предшествует каскад протеолитических реакций, приводящий к активации

фермента тромбина, который и превращает фибриноген в фибрин. Все белки, участвующие в свертывании крови, называют факторами свертывания.

ПУТИ СВЁРТЫВАНИЯ

При повреждении сосуда запускаются два независимых пути:

внешний – активирует тканевой фактор (при нарушении целостности кожных покровов);

внутренний – активирует высокомолекулярный кининоген (ВМК) и калликреин (при снижении скорости кровотока).

При этом происходит последовательная активация факторов свертывания и образуются комплексы веществ:

внешний (VIIa + III + Ф.3 + ионы кальция);

внутренний (IХa + VIIIa + Ф.3 + ионы кальция) активаторы, необходимые для превращения препротромбиназы (Х фактора, фактора Прауэра-Стьюарта) в активную протромбиназу (Ха). Протромбиназа в свою очередь превращает протромбин в активный тромбин.

ЭТАПЫ ОБРАЗОВАНИЯ ФИБРИНОВОГО ТРОМБА

1)Превращение фибриногена в мономер фибрина: образовавшийся

активный тромбин отщепляет от растворимого фибриногена два А и два В фибринопептида (участки молекулы, имеющие большой отрицательный заряд), и образуется нерастворимый фибрин, из которого формируется тромб.

2)Образование нерастворимого геля фибрина: из фибрина-

мономера образуется фибрин-полимер (гель), реакция полимеризации. Фибрин соединен с другими молекулами фибрина с помощью гидрофобных связей.

3)Стабилизация геля фибрина: между отдельными молекулами фибрина образуются ковалентные сшивки при участии фибринстабилизирующего фермента – транстглутамидазы (или трансглутаминазы – фактора XIIIа). Ковалентно (пептидная связь) сшитые между собой нити фибрина образуют прочную трехмерную сеть, таким образом образуется фибринполимер (сгусток). Также трансглутамидаза прикрепляет фибрин к фибронектину (белок, который находится в сосудистой стенке), прочно связанному с другими молекулами внеклеточного матрикса. В результате тромб оказывается прикрепленным к матриксу в области поврежденной стенки сосуда.

4)Ретракция фибринового сгустка: активированные тромбоциты, связанные с нитями фибрина через специальные рецепторы, сокращаются под действием тромбостенина (тромбоцитарного фактора 8) – происходит ретракция. Сгусток крови уплотняется, из него выдавливается часть сыворотки. Формирование окончательного тромба наступает на 10–15-й минуте после полимеризации фибрина.

161.ПРИНЦИПЫ ОБРАЗОВАНИЯ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ФУКЦИОНИРОВАНИЯ ФЕРМЕНТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПРОКОАГУЛЯНТНОГО ПУТИ. РОЛЬ ВИТАМИНА К В СВЁРТЫВАНИИ КРОВИ.

ФЕРМЕНТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ПРОКОАГУЛЯНТНОГО ПУТИ

В циркулирующей крови содержатся проферменты протеолитических ферментов:

-фактор II (протромбин);

-фактор VII (проконвертин);

-фактор IX (Кристмаса);

-фактор X (Стюарта).

Находящиеся в крови факторы Va (акцелерин) и VIIIa (антигемофильный фактор), а также мембранный белок – тканевый фактор (ТФ, фактор III) являются белкамиактиваторами этих ферментов. При повреждении сосуда «включается» каскадный механизм активации ферментов с последовательным образованием трех связанных с фосфолипидами клеточной мембраны ферментных комплексов. Каждый комплекс состоит из протеолитического фермента, белка-активатора и ионов Са2+:

-VIIa-TФ-Ca2+;

-IXa-VIIIa-Са2+ (теназа);

-Xa-Va-Са2+ (протромбиназа).

Комплекс Xa-Va-Са2+ (протромбиназный комплекс) активирует протромбин (фактор II). Каскад ферментативных реакций завершается образованием мономеров фибрина и последующим формированием тромба.

В активации ферментов каскада выделяют три основных механизма:

частичный протеолиз: все ферменты прокоагулянтного пути являются сериновыми протеазами, синтезируются в печени в виде неактивных проферментов и в такой форме циркулируют в крови. В процессе реализации тромбогенного сигнала проферменты (факторы VII, IX, X и II) частичным протеолизом превращаются в активные ферменты.

взаимодействие с белками-активаторами: тканевый фактор, фактор Va и фактор VIIIa имеют центры связывания с фосфолипидами мембран и ферментами VIIa, IXa и Ха, соответственно. При связывании с белками-активаторами в результате конформационных изменений активность этих ферментов повышается

взаимодействие с модифицированными клеточными мембранами: все проферменты прокоагулянтного пути (II, VII, IX, X) содержат остатки γ-карбоксиглутаминовой кислоты, образующиеся в результате посттрансляционой модификации этих белков в ЭР гепатоцитов. Остатки γ- карбоксиглутаминовой кислоты в факторах VIIa, IXa и Ха обеспечивают взаимодействие этих ферментов посредством Са2+ с отрицательно заряженными фосфолипидами клеточных мембран. В отсутствие ионов Са2+ кровь не свертывается.

РОЛЬ ВИТАМИНА К

активирует в печени синтез факторов свертывания II, VII, IX, X;

участвует в карбоксилировании этих факторов (в постсинтетической модификации) для улучшения связывания с ионами кальция:

162.ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ФИБРИНОЛИЗА. АКТИВАТОРЫ ПЛАЗМИНОГЕНА КАК ТРОМБОЛИТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА.

Фибринолиз – ферментативное расщепление волокон фибрина с образованием растворимых пептидов, которые удаляются из сосудистого русла.

ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ФИБРИНОЛИЗА

Ретрагированный сгусток фибрина в организме человека и животных под влиянием протеолитического фермента плазмы крови – плазмина подвергается постепенному рассасыванию с образованием ряда растворимых в воде продуктов гидролиза – пептидов. В норме плазмин находится в крови в форме неактивного предшественника –

плазминогена.

Плазминоген активируется при участии калликреина, активатор крови (или участие ТАП – тканевой активатор плазминогена), который образуется из своего неактивного предшественника – прекалликреина под действием высокомолекулярного кининогена (ВМК) и фактора Хагемана (XIIа).

АКТИВАТОРЫ ПЛАЗМИНОГЕНА КАК ТРОМБОЛИТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

-α2-антиплазмин;

-α2-макроглобулин;

-ингибиторы активаторов плазминогена.

163.АНТИСВЁРТЫВАЮЩАЯ СИСТЕМА. ОСНОВНЫЕ АНТИКОАГУЛЯНТЫ КРОВИ: ПРОТЕИН С, АНТИТРОМБИН III, Α2 -МАКРОГЛОБУЛИН, АНТИКОНВЕРТИН. ГЕМОФИЛИИ.

АНТИСВЁРТЫВАЮЩАЯ СИСТЕМА

Выходя из зоны коагуляции, тромбин взаимодействует с мембранным белком неповрежденного эндотелия тромбомодулином. При связывании с ним тромбин теряет прокоагулянтную активность, т.е. способность образовывать фибрин и активировать фактор XIII, и приобретает антикоагулянтные свойства (тромбиновый парадокс).

Комплекс тромбин-тромбомодулин активирует антикоагулянтный протеин С. Функции активного протеина С заключаются в том, что он инактивирует факторы Vа и VIIIа, разрушая по две пептидные связи и инактивирует эти факторы.

Таким образом, тромбин по принципу положительной обратной связи не только ускоряет свое образование, но и, активируя протеин С, тормозит процесс свертывания крови

ОСНОВНЫЕ АНТИКОАГУЛЯНТЫ КРОВИ

1)Протеин С – образует комплекс с белком-активатором S мембраносвязанный комплекс Са-S-Са2+. Са в составе этого комплекса гидролизует в факторах Va и VIIIa по две пептидные связи и инактивирует эти факторы. Под действием комплекса Са-S-Са2+ понижается активность факторов VIIIa и Va.

2)Антитромбин III – инактивирует сериновые протеазы крови: тромбин, факторы IXa, Xa, XIIa, калликреин, плазмин и урокиназу.

3)α2-макроглобулин – образует комплекс с сериновыми протеазами крови.

4)Антиконвертин – связывается с комплексом Тф-VIIa-Са2+.

ГЕМОФИЛИИ – наследственные болезни, характеризующиеся повышенной кровоточивостью. Причиной этих кровотечений (спонтанных или вызванных травмой) является наследственная недостаточность белков свертывающей системы крови.

емофилия А – рецессивное заболевание, связанное с врожденным дефицитом фактора VIII и нарушением активации плазменных фактора IX и, следовательно, фактора X;

гемофилия В – аутосомно-рецессивное заболевание, связанное с врожденным дефицитом фактора IX и нарушением активации плазменного фактора X;

гемофилия С – заболевание, связанное с врожденным дефицитом фактора XI и, следовательно, нарушением активации плазменного фактора IX.

164.ОСНОВНЫЕ МЕМБРАНЫ КЛЕТКИ И ИХ ФУНКЦИИ. ОБЩИЕ СВОЙСТВА МЕМБРАН: ЖИДКОСТНОСТЬ, ПОПЕРЕЧНАЯ АСИММЕТРИЯ, ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ.

МЕМБРАНЫ КЛЕТКИ

Все клетки имеют мембраны. Кроме того, почти во всех эукариотических клетках существуют органеллы, каждая из которых имеет свою мембрану. Согласованное функционирование мембранных систем – рецепторов, ферментов, транспортных механизмов помогает поддерживать гомеостаз клетки и в то же время быстро реагировать на изменения окружающей среды.

Роль мембран

отделение клетки от окружающей среды и формирование внутриклеточных компартментов (отсеков);

контроль и регулирование транспорта огромного разнообразия веществ через мембраны;

участие в обеспечении межклеточных взаимодействий, передача внутрь клетки сигналов;

преобразование энергии пищевых органических веществ в энергию химических связей молекул АТФ.

ОБЩИЕ СВОЙСТВА МЕМБРАН

Жидкостность (текучесть) – способность липидов и белков к латеральной диффузии. Скорость перемещения молекул зависит от микровязкости мембран, которая определяется относительным содержанием насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в составе липидов. Микровязкость меньше, если в составе липидов преобладают ненасыщенные ЖК, и больше при высоком содержании насыщенных ЖК.

Поперечная асимметрия – мембрана замкнута, т.е. имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, различающиеся по липидному и белковому составам. Липидная асимметрия возникает потому, что липиды с более объемными полярными «головками» стремятся находиться в наружном монослое, поскольку там площадь поверхности, приходящаяся на полярную «головку» больше.

Избирательная проницаемость – молекулы и ионы проходят через мембрану с различной скоростью, и чем больше размер молекул, тем меньше их скорость прохождения через нее

165.ЛИПИДНЫЙ СОСТАВ МЕМБРАН (ФОСФОЛИПИДЫ, ГЛИКОЛИПИДЫ, ХОЛЕСТЕРИН). РОЛЬ ЛИПИДОВ В ФОРМИРОВАНИИ ЛИПИДНОГОБИСЛОЯ.

ЛИПИДНЫЙ СОСТАВ МЕМБРАН

Фосфолипиды:

глицеролфосфолипиды (фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин и др.);

сфингофосфолипиды (сфингомиелины – главные липиды миелиновой оболочки нервных волокон). Гликолипиды (цереброзиды и ганглиозиды) – в мембранах клеток мозга, эритроцитов, эпителиальных клеток.

Холестерин.

РОЛЬ ЛИПИДОВ В ФОРМИРОВАНИИ ЛИПИДНОГО БИСЛОЯ

формирование липидного бислоя – «границы» клетки и органелл;

формирование среды для фун-рования мембранных белков, принимающих нативную конформацию;

некоторые мембранные липиды – предшественники вторичных посредников при передаче гормональных сигналов (например, фосфатидилинозитолдифосфат под действием фосфолипазы С гидролизируется до диацилглицерола и инозитолтрифосфата, являющихся вторичными посредниками гормонов);

фиксация заякоренных белков (примером заякоренного белка является ацетилхолинэстераза, которая фиксируется на постсинаптической мембране, прикрепляясь к фосфатидилинозитолу.

Фосфолипиды и гликолипиды формируют двойной липидный слой, который образован двумя радами липидов, гидрофобные радикалы которых спрятаны внутрь, а гидрофильные группы обращены наружу и контактируют с водной средой. Мембранные липиды – амфифильные молекулы, т.е. в молекуле есть как гидрофильные группы (полярные «головки»), так и алифатические радикалы (гидрофобные «хвосты»), формирующие бислой.

166.БЕЛКИ МЕМБРАН – ИНТЕГРАЛЬНЫЕ, ПОВЕРХНОСТНЫЕ, «ЗАЯКОРЕННЫЕ». ЗНАЧЕНИЕ ПОСТТРАНСЛЯЦИОННЫХ МОДИФИКАЦИЙ В ОБРАЗОВАНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЕЛКОВ. БЕЛКИ МЕМБРАН

1)Поверхностные – располагаются на поверхности липидного бислоя:

связаны с интегральными белками (фермент сукцинатдегидрогеназа);

присоединены к полярным «головкам» липидного бислоя (протеинкиназа).

2)Интегральные – пронизывают липидный бислой (гликофорин А).

3)«Заякоренные»:

с помощью короткого гидрофобного концевого домена (цитохром b);

ковалентно соединены с липидом мембраны (фермент щелочная фосфатаза). Функции мембранных белков:

избирательный транспорт веществ в клетку и из клетки;

передача гормонального сигнала;

образование «окаймленных ямок», участвующих в эндоцитозе и экзоцитозе;

иммуннологические реакции;

ферментативные реакции;

организация межклеточных контактов, обеспечивающих образование тканей и органов.

ЗНАЧЕНИЕ ПОСТТРАНСЛЯЦИОННЫХ МОДИФИКАЦИЙ

Поверхностные белки или домены интегральных белков, расположенные на наружной поверхности всех мембран, почти всегда гликозилированы. Олигосахаридные остатки могут быть присоединены через амидную группу аспарагина или гидроксильные группы серина и треонина. Олигосахаридные остатки защищают белок от протеолиза, участвуют в узнавании лигандов или адгезии

167.МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕНОСА ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНЫ: ПРОСТАЯ ДИФФУЗИЯ, ПЕРВИЧНОАКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ (NA+-К+-АТФАЗА, CA2+-АТФАЗА), ПАССИВНЫЙ СИМПОРТ И АНТИПОРТ, ВТОРИЧНО-АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ

ПРОСТАЯ ДИФФУЗИЯ– без участия белков-переносчиков (О2, NН3, Н2О, СО2, мочевина, спирт, гидрофобные низкомолекулярные вещества)

ПЕРВИЧНО-АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ (NA+-К+-АТФАЗА, CA2+-АТФАЗА) – перенос веществ против градиента концентрации при участии транспортных АТФ-аз (ионных насосов).

Na+-К+-АТФаза отвечает за поддержание высокой концентрации К+ в клетке и низкой концентрации Na+. Так как Na+К+-АТФ-аза выкачивает три положительно заряженных иона, а закачивает два, то на мембране возникает электрический потенциал с отрицательным значением на внутренней части клетки по отношению к её наружной поверхности. Ca2+-АТФаза поддерживает разницу Са2+ в цитозоле «покоящихся» клеток (~10-7моль/л) и вне клетки (~2 10-3моль/л). Она локализована не только в плазматической мембране, но и в мембране ЭР.

ПАССИВНЫЙ СИМПОРТ И АНТИПОРТ– перенос двух ионов по градиенту концентрации в одном направлении (НРО42- и Н+)

ПАССИВНЫЙ АНТИПОРТ– перенос двух ионов по градиенту концентрации в противоположных направлениях (НСО3- и Сl+)

ВТОРИЧНО-АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ– перенос некоторых растворимых веществ против градиента концентрации, зависящий от одновременного или последовательного переноса другого вещества по градиенту:

в том же направлении (активный симпорт), например: всасывание глюкозы клетками кишечника и реабсорбция из первичной мочи глюкозы, аминокислот клетками почек;

в противоположном (активный антипорт), например: Na+,Ca2+-обменник плазматической мембраны (ионы натрия по градиенту концентрации переносятся в клетку, а ионы кальция – против градиента концентрации выходят из клетки).

168.ТРАНСМЕМБРАННАЯ ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА. УЧАСТИЕ МЕМБРАН В АКТИВАЦИИ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ РЕГУЛЯТОРНЫХ СИСТЕМ – АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНОЙ И ИНОЗИТОЛФОСФАТНОЙ – В ПЕРЕДАЧЕ ГОРМОНАЛЬНОГО СИГНАЛА.

ТРАНСМЕМБРАННАЯ ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА

Рецепторы к гидрофильным гормонам (пептидным и производным аминокислот) встроены в мембрану и состоят из нескольких компонентов:

акцепторного участка (R), расположенного на внешней поверхности клеточной мембраны;

сопрягающего белка (G);

эффекторного участка (Е), обращенного внутрь клетки.

Механизм передачи гормонального сигнала:

1.присоединение гормона к акцепторному участку и образование гормон-рецепторного комплекса;

2.изменение конформации сопрягающего белка и передача через него сигнала на фермент аденилатциклазу, расположенную на внутренней стороне мембраны;

3.переход аденилатциклазы в активное состояние и превращание АТФ в ц-3,5-АМФ

4.(вторичный посредник);

5.активация протеинкиназы (по механизму ассоциации-диссоциации) путем отщепления от нее регуляторных (ингибирующих) частиц;

6.фосфорилирилирование протеинкиназой внутриклеточных ферментов, что приводит к изменению их активности (по механизму фосфорилирования-дефосфорилирования), в результате чего усиливаются

(или ослабевают) биохимические процессы, направленные на поддержание гомеостаза.

169.КОЛЛАГЕН: ОСОБЕННОСТИ АМИНОКИСЛОТНОГО СОСТАВА, ПЕРВИЧНОЙ И ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ. РОЛЬ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ В ГИДОКСИЛИРОВАНИИ ПРОЛИНА И ЛИЗИНА.

Коллаген – фибриллярный белок с вытянутой нитевидной формой молекул, содержит углеводные остатки, в основном галактозу. Большинство коллагенов имеет форму фибрилл и построены из структурных единиц (тропоколлагена), состоящих из трех α-полипептидных цепей. Более 80% всего коллагена тела человека находится в коже, костях, связках, сухожилиях и хрящах.

АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ

α-цепь коллагена содержит около 1000 аминокислот и отличается однообразным и монотонным аминокислотным составом. Примерно одну треть аминокислот составляет глицин; каждой пятой аминокислотой являются иминокислоты – пролин или гидроксипролин, а каждой десятой – аланин. В молекуле коллагена присутствует около 1% гидроксилизина, содержится очень мало незаменимых аминокислот. Гидроксипролин и гидроксилизин практически не встречаются в других белках; они образуются из пролина и лизина в ходе посттрансляционной модификации полипептидных цепей при участии витамина С.

ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА

цепи коллагена можно представить в виде повторяющихся триплетов: ГЛИ-Х-У, где Х – чаще всего пролин, а Y

– гидроксипролин.

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА

каждая из трех цепей в молекуле коллагена имеет конформацию ломаной спирали (трансспираль), отличную от глобулярных белков. В трансспирали отсутствуют водородные связи, а вместо них стабилизацию обеспечивают силы сферического отталкивания пирролидиновых колец в остатках пролина и гидроксипролина.

Три цепи перевиваются друг с другом, образуя плотный жгут. Все три цепи ориентированы параллельно, т.е. на одном конце молекулы имеются N-концы цепей, на другом, соответственно, С-концы. Такая структура называется суперспиралью или тропоколлагеном. Объединение трех цепей друг с другом осуществляется с помощью поперечных водородных связей, образующихся между кислородом карбонильной группы и водородом иминогруппы пептидных связей соседних цепей.

Особо важную роль в стабилизации молекулы тропоколлагена имеют связи, возникающие между ОН-группами гидроксипролина соседних цепей. В местах пересечения трех спиралей всегда находится глицин, который не имеет бокового радикала, чем обеспечивается их плотное прилегание друг к другу.

РОЛЬ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ В ГИДОКСИЛИРОВАНИИ ПРОЛИНА И ЛИЗИНА Аскорбиновая кислота абсолютно необходима для гидроксилирования пролина и лизина в коллагене.

Гидроксилазы пролина и лизина содержат в активном центре атом железа Fe2+. Для сохранения атома железа в ферроформе необходим восстанавливающий агент. Роль этого агента выполняет кофермент гидроксилаз – аскорбиновая кислота, которая легко окисляется в дегидроаскорбиновую кислоту. Гидроксилирование пролина необходимо для стабилизации двойной спирали коллагена, ОН-группы гидроксипролина участвуют в образовании водородных связей. А гидроксилирование лизина очень важно для последующего образования ковалентных связей между молекулами коллагена при сборке коллагеновых фибрилл.

170.ОСОБЕННОСТИ БИОСИНТЕЗА И СОЗРЕВАНИЯ КОЛЛАГЕНА. ПРОЯВЛЕНИЯ НЕДОСТАТОЧНОСТИ ВИТАМИНА С.

БИОСИНТЕЗ

СОЗРЕВАНИЕ

-гидроксилирование пролина и лизина;

-гликозилирование гидроксилизина;

-образование проколлагена и его секреция в межклеточное пространство.

НЕДОСТАТОЧНОСТИ ВИТАМИНА С

У человека развивается цинга (скорбут), сопровождающаяся поражением соединительной ткани. При этом нарушается образование хондроитинсульфатов и коллагена, повышается проницаемость и ломкость капилляров, что служит причиной появления мелкоточечных кровоизлияний – петехий. Наблюдаются кровоизлияния во внутренние органы и слизистые оболочки, возникает кровоточивость десен. Дегенеративные изменения со стороны остео- и одонтобластов приводят к расшатыванию и выпадению зубов, а также появлению болезненности костей.

171.ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ФУНКЦИИ ЭЛАСТИНА.

Эластин – фибриллярный белок, представляющий собой основной компонент эластических волокон соединительной ткани. Содержится в в межклеточном матриксе тканей, которые испытывают периодические растяжения и сокращения (например, крупные кровеносные сосуды, связки, легкие)

СТРОЕНИЕ

1.Первичная структура – около 800 аминокислот и характеризуется таким же монотонным и однообразным аминокислотным составом, как коллаген. Он также содержит много остатков глицина и пролина, однако в отличие от коллагена в нем очень мало остатков гидроксипролина, отсутствует гидроксилизин и, наоборот, содержится необычно много валина и других гидрофобных аминокислот.

2.Вторичная и третичная структуры – наличие большого количества гидрофобных радикалов в эластине препятствует созданию стабильной глобулы, в результате чего его полипептидные цепи не формируют регулярную вторичную и третичную структуры, а принимают в межклеточном веществе разные конформации. Эластин образует волокна и слои, в которых отдельные полипептидные цепи связаны жесткими поперечными сшивками в разветвленную цепь. В образовании этих сшивок участвуют 4 остатка лизина двух, трех или четырех полипептидных полипептидных цепей, три из которых предварительно окисляются лизилоксидазой до альдегида. Образовавшаяся структура называется десмозином. Наличие ковалентных сшивок с неупорядоченной, случайной конформацией позволяет сети волокон эластина растягиваться и сжиматься в разных направлениях, придавая соответствующим тканям свойство эластичности.

ФУНКЦИИ

способствует растяжению тканей в несколько раз по сравнению с исходной длиной, сохраняя при этом высокую прочность на разрыв;

способствует возвращению в первоначальное состояние тканей после нагрузки.

172.ГЛИКОЗАМИНГЛИКАНЫ И ПРОТЕОГЛИКАНЫ. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ. РОЛЬ ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ В ОРГАНИЗАЦИИ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА.

ГЛИКОЗАМИНГЛИКАНЫ– длинные неразветвленные цепи гетерополисахаридов. Они построены из повторяющихся дисахаридных единиц. Одним мономером является гексуроновая кислота (глюкуроновая или идуроновая), вторым мономером – производное аминосахара (глюкозили галактозамина). В настоящее время известная структура шести основных классов гликозаминогликанов:

ПРОТЕОГЛИКАНЫ – высокомолекулярные соединения, состоящие из белка на 5–10% и углеводов (гликозаминогликанов) на 90–95%. Они образуют основное вещество межклеточного матрикса соединительной ткани и могут составлять до 30% сухой массы ткани. В межклеточном матриксе присутствуют разные протеогликаны. Среди них есть очень крупные – агрекан и версикан. Кроме них, имеется целый ряд малых протеогликанов –декорин, бигликан, фибромодулин, люмикан, перлекан.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ

являются структурными компонентами межклеточного матрикса;

связывают воду, большие количества катионов (Na+, K+, Са2+) и формируют тургор тканей;

играют роль «молекулярного сита» в межклеточном матриксе, препятствуют распространению патогенных микроорганизмов;

выполняют амортизационную функцию в суставных хрящах;

обеспечивают прозрачность роговицы;

гепарин – антикоагулянт;

гепарансульфаты – компоненты плазматических мембран клеток, участвуют в клеточной адгезии и

межклеточных взаимодействиях.

РОЛЬ ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ В ОРГАНИЗАЦИИ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА

Гиалуроновая кислота связывает воду, в результате чего межклеточное вещество приобретает характер желеобразного матрикса, способного «поддерживать» клетки.

173.АДГЕЗИВНЫЕ БЕЛКИ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА: ФИБРОНЕКТИН И ЛАМИНИН, ИХ СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ. РОЛЬ ЭТИХ БЕЛКОВ В МЕЖКЛЕТОЧНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ И РАЗВИТИИ ОПУХОЛЕЙ.

Компоненты межклеточного матрикса, соединяясь между собой и с клетками, образуют единую систему ткани. Значительную роль в объединении компонентов матрикса в единую структуру играют специальные адгезивные (неколлагеновые) белки. К ним относятся фибронектин, ламинин, и некоторые другие.

ФИБРОНЕКТИН – обязательный компонент надмолекулярной структуры соединительной ткани, определяющий взаимодействия клеток и межклеточного матрикса

Фибронектин является гликопротеином. Существует несколько форм фибронектина, которые синтезируются разными клетками.

-растворимый (плазменный) фибронектин синтезируется гепатоцитами;

-нерастворимый (тканевый) фибронектин синтезируется в основном фибробластами или эндотелиоцитами, глиоцитами и эпителиальными клетками.

Строение: построен из двух почти одинаковых пептидных цепей, соединенных вблизи карбоксильного конца двумя дисульфидными связями. Каждая цепь содержит 7–8 доменов, между которыми имеются неструктурированные гибкие участки. Фибронектин присоединяется, с одной стороны, к углеводным группам гликопротеинов или гликолипидов плазматической мембраны клеток, а, с другой стороны, к коллагену, гиалуроновой кислоте и сульфатированным гликозаминогликанам. Для каждого из этих соединений на соответствующем домене молекуле фибронектина имеется специфический центр связывания.

Роль:

способствуют адгезии и распространению эпителиальных и мезенхимальных клеток;

стимулируют пролиферацию и миграцию эмбриональных и опухолевых клеток;

контролируют дифференцировку и поддержание цитоскелета клеток;

активно участвуют в воспалительных и репаративных процессах.

ЛАМИНИН– наиболее распространенный неколлагеновый гликопротеин базальных мембран

Строение: состоит из трех полипетидных цепей: А, В1 и В2. Молекула ламинина имеет крестообразную форму с тремя одноцепочечными ветвями и одной трехцепочечной ветвью. Каждая цепь ламинина содержит несколько глобулярных и стержневидных доменов, на которых имеются специфические центры связывания для различных веществ.

Роль–влияет на рост, морфологию, дифференцировку и подвижность клеток.

РОЛЬ В РАЗВИТИИ ОПУХОЛЕЙ: Внеклеточный матрикс опухоли должен рассматриваться не только как своеобразная поддерживающая структура и барьер для инвазии опухолевых клеток, но и как «резервуар» для различных факторов роста и белков, связывающих клетки и влияющих на биологические свойства паренхимы опухоли. В межклеточном матриксе, окружающем опухолевые клетки, количество фибронектина заметно снижено, что может быть одной из причин появления метастазов