15. Классификация сложных белков.

Сложные белки содержат два компонента: белковую и небелковую части, называемые простетической группой. В зависимости от характера этой группы различают:

1)Гликопротеины. Простетические группы представлены углеводами и их производными (1–30%), связанными с белковой частью ковалентно-гликозидной связью через ОН-группы (серин, треонин) или NH-группу (лизин, аспарагин, глутамин).

2)Липопротеины — содержат липиды нескольких классов в качестве простетической группы, связаны с липидами и холестерином за счет различных нековалентнвых сил.

3)Фосфопротеины — сложные белки. Простетическая группа представлена фосфорной кислотой. Остатки фосфата соединяются с белковой частью молекулы сложноэфирными связями через гидрокси-группы аминокислот серина и треонина.

4) Хромопротеины (ХП) — сложные белки, простетическая группа которых придает им окраску. Гемопротеины — простетическая группа, имеет геминовую структуру. Флавопротеины — простетическая группа — ФАД или ФМН.

5) Металлопротеины — содержат ионы одного или нескольких металлов, соединенных координационными связями с функциональными группами белка. Часто являются ферментами.

6) Нуклеопротеины — сложные белки, в которых небелковый компонент — нуклеиновые кислоты — ДНК или РНК связаны многочисленными ионными связями с белковыми компонентами положительно заряженных аминокислот — аргинина и лизина. Поэтому нуклеопротеины относятся к поликатионам (гистоны). Белковые компоненты подвергаются обмену, как простые белки.

16. Гемопротеины, химическое строение гемоглобина, миоглобина.

• Гемоглобин в качестве белкового компонента содержит глобин, а небелкового – гемм.

Нb А1 имеет четвертичную структуру.

Глобин - это белковая часть, состоящая из 4-х субъединиц, а каждая из субъединиц обозначается α, β. Всего 2 α-цепи, содержащие по 141 аминокислотному остатку и 2 β- по 146 аминокислот. Вторичные их структуры представлены в виде спиральных сегментов различной длины. Третичные структуры α- и β-цепей очень сходны. Внутри каждой субъединицы имеется гидрофобный "карман", в котором удерживается гем, благодаря ван-дер-ваальсовым связкам между неполярными участками гема и гидрофобными радикалами аминокислот (этих связей около 60).

О снову структуры простетической группы бол-ва гемосодержащих белков составляет порфириновое кольцо, которое явл. в свою очередь производным тетрапирольного соединения – порфирина. Последний сост. из замещённых пирролов, соединённых между собой метиновыми мостиками. Гем - это тетрапиррольное соединение с атомом Fе⁺², соединенного с азотами пирролов, 5-я связь с имидазольным кольцом гистидина глобина. Шестая координационная связь Fе⁺² свободна и используется для связывания кислорода и других лигандов. 4 метильные, 2 винильные и 2 пропионатные боковые цепи.

Белковая часть молекулы Нb влияет на свойства гема. Молекула Нb взаимодействует с различными лигандами. Очень высоко сродство Нb к оксиду углерода (II) - СО примерно в 300 раз больше, чем к О₂, что говорит о высокой токсичности угарного газа. Эта форма носит название карбоксигемоглобина, Fe⁺² не меняет валентности. При действии окислителей (например, нитрата натрия) образуется метгемоглобин, в котором Fe в степени окисления +3. Появление метгемоглобина в больших количествах вызывает кислородное голодание тканей.

Гемоглобины могут различаться по белковой части, в связи с этим существуют физиологические и аномальные типы Нb. Физиологические Нb образуются на разных этапах нормального развития организма, а аномальные - вследствие нарушений последовательности аминокислот в глобине.

Физиологические типы гемоглобинов отличаются друг от друга набором полипептидных цепей. Различают гемоглобины взрослых Нb А1 (96%), Нb А2 (2-3%), состоящий из 4 субъединиц: двух α-цепей и двух δ-цепей. Известен, кроме того, фетальный гемоглобин HbF , состоящий из двух α-цепей и двух γ-цепей (1-2%). НbА2 и НbF обладают большим сродством к кислороду, чем Нb А1. Аномальный – гликозилированный HbAc1 – 5-6%.

Общая группа заболеваний, связанная с Нb, носит название гемоглобинозов. Различают среди них гемоглобинопатии, например серповидноклеточная анемия, когда происходит замена при синтезе β-цепи в 6-ом положение глутаминовой кислоты на валин в β-цепях молекулы гемоглобина S. Эритроциты приобретает форму серпа, понижается сродство к О₂. Бледность, кожа эластичная, повышенная утомляемость, гипоксия, частые головокружения, одышка, отставание в росте и развитии, желтая кожа.

Талассемия - это заболевание, при котором полностью нарушается синтез либо цепи α или β (α-талассемия или β-талассемия). При β-талассемии в крови наряду с HbA1 появляется до 15% НЬА2 и резко повышается содержание HbF – до 15–60%. Болезнь характеризуется гиперплазией и разрушением костного мозга, поражением печени, селезенки, деформацией черепа и сопровождается тяжелой гемолитической анемией. Эритроциты при талассемии приобретают мишеневидную форму.

Известно, что эритроциты больных сахарным диабетом содержат процент минорного компонента Нb, так называемый гликозилированный Нb (Нb А1с). Гликозилированный гемоглобин отражает процент гемоглобина крови, необратимо соединённый с молекулами глюкозы. Время жизни эритроцитов, которые содержат гемоглобин, составляет в среднем 120—125 суток. Именно поэтому уровень гликозилированного гемоглобина отражает средний уровень гликемии на протяжении примерно трёх месяцев. Чем выше уровень гликозилированного гемоглобина, тем выше была гликемия за последние три месяца и, соответственно, больше риск развития осложнений сахарного диабета.

Норма глюкозы = 3,5-6,0 ммоль/л. Глюкозурия – 9,0 ммоль/л.

Коллаген составляет основу базальных мембран капилляров. Повышенное содержание гликозилированного коллагена ведет к уменьшению его эластичности, растворимости, к преждевременному старению, развитию контрактур. Сосуды разрываются, возникает микроангиопатия (диабетические ретинопатия, нефропатия, стопа). Гликозилированные липопротеины, накапливаясь в сосудистой стенке, приводят к развитию гиперхолестеринемии и липидной инфильтрации. Они служат основой атером, происходит нарушение сосудистого тонуса, что приводит к атеросклерозу.

Гликозилирование гемоглобина идёт в 2 этапа:

1) Глюкоза ферментативно соединяется своей карбонильной группой с N-концевым остатков β-цепи валина. Это стадия обратима

2) Глик. гемоглобин подвергается переустройству с образованием кетоамина. Это стадия необратима.

• Миоглобин имеет третичную структуру и представляет собой одну цепь Нb (153 аминокислоты). В отличие от Нb он в 5 раз быстрее связывает О₂. Кривая насыщения имеет вид гиперболы. В этом кроется большой биологический смысл, поскольку миоглобин находится в глубине мышечной ткани (где низкое парциальное давление О₂). Связывая О₂, миоглобин создает кислородный резерв, который расходуется по мере необходимости, восполняя временную нехватку О₂.

Апомиоглобин – белковая часть миоглобина, первичная структура представлена последовательностью из 153 амин-к, которые во вторичной структуре уложены в 8 α-спиралей (от A до H, начиная с N-конца, содержат от 7 до 23 аминок-т). Третичная структура имеет вид компактной глобулы (внутри практически нет свободного места), образованной за счёт петель и поворотов в области несприрализованных участков белка. Внутри часть молекулы почти целиком сост. из гидрофобных радикалов, за искл. 2х остатков Гис, расположенных в активном центре.