Билет №17

1)

У белков, кроме белковой цепи, мо-

жет иметься и дополнительная небелко-

вая группа. Она называется лиганд, то есть молекула, связанная с белком. В каче-

стве лиганда может выступать все, что угодно:

• молекулы выполняющие в белке структурную функцию – липиды, углеводы,

нуклеиновые кислоты, минеральные элементы, какие-либо другие органиче-

ские соединения: гем в гемоглобине, углеводы в гликопротеинах, ДНК и РНК

в нуклеопротеинах, медь в церулоплазмине;

• переносимые белками молекулы: железо в трансферрине, гемоглобин в гап-

тоглобине, гем в гемопексине;

• субстраты для ферментов – любые молекулы и даже другие белки.

Узнавание лиганда обеспечивается:

• комплементарностью структуры центра связывания белка структуре лиган-

да, проще говоря, пространственным и химическим соответствием белка и

лиганда – как ключ и замок, которые, не являясь одинаковыми, прекрасно

подходят друг к другу. Например, соответствие фермента и субстрата;

• иногда узнавание может зависеть от реакционной способности атома, к ко-

торому присоединяется лиганд: связывание кислорода железом гемоглоби-

на. В случае, если лиганд несет структурную и/или функциональную нагруз-

ку, он называется простетической группой, а белок –сложным.

13

Фосфопротеины

Это белки, в которых присутствует фос-

фатная группа, она связывается с пептидной

цепью через остатки тирозина, серина, треони-

на (т.е. тех аминокислот, которые содержат

ОН-группу).

Фосфорная кислота может выполнять:

1. Структурную роль, например, казеин,

овоальбумин.

2. Функциональную роль. В клетке присут-

ствует много белков, которые связаны с

фосфатом не постоянно, а в зависимости

от активности метаболизма. Белок может

многократно переходить в фосфорилиро-

ванную или в дефосфорилированную

форму. Фосфатные группы играют регу-

лирующую роль в работе ферментов.

Например, 1) гликогенсинтаза и гликогенфосфорилаза, 2) гистоны

в фосфорилированном состоянии менее прочно связываются с ДНК

и активность генома возрастает.

Липопротеины

К липопротеинам, строго говоря, принадлежат только белки, содержащие кова-

лентно связанные липиды. Однако, традиционно, к липопротеинам относят и надмо-

лекулярные образования, выполняющие транспортную функцию и состоящие из

множества молекул всех классов липидов и белков.

Структуру липопротеинов можно сравнить с орехом, в них имеется скорлупа и

ядро. Скорлупа является гидрофильной, яд-

ро – гидрофобное. Ядро формируют непо-

лярные эфиры холестерина и триацилгли-

церины. В поверхностном слое находятся

фосфолипиды, холестерин, белки.

Выделяют четыре класса липопротеи-

нов:

• хиломикроны (ХМ);

• липопротеины высокой плотности

(ЛПВП, α-липопротеины, α-ЛП);

• липопротеины низкой плотности

(ЛПНП, β-липопротеины, β-ЛП);

• липопротеины очень низкой плотно-

сти (ЛПОНП, пре-β-липопротеины,

пре-β-ЛП).

Липопротеины различаются по составу, т.е. по соотношению триацилглицеро-

лов, холестерина и его эфиров, фосфолипидов, белков:

Хиломикроны (до 90% липидов)

ЛПОНП

ЛПНП

ЛПВП (до 80% белков)

Увеличение количества белка

Увеличение количества фосфоли-

пидов

Уменьшение количества триацил-

глицеролов

14

Белки в липопротеинах называются апобелками, их выделяют несколько видов:

А, В, С, D. В каждом типе липопротеинов преобладают соответствующие ему апо-

белки.

Хромопротеины

Содержат окрашенные простетические группы. Сюда относят гемопротеины

(содержат гем), ретинальпротеины (содержат витамин А), флавопротеины (содержат

витамин В2), кобамидпротеины (содержат витамин В12)

Гемопротеины

Подразделяются на неферментативные (гемо-

глобин, миоглобин) и ферменты (цитохромы, ката-

лаза, пероксидаза). Небелковой частью их является

гем – структура, включающая в себя порфириновое

кольцо (состоящее из 4 пиррольных колец) и иона

Fe2+. Железо связывается с порфириновым кольцом

двумя координационными и двумя ковалентными

связями, одна ковалентная связь.

Цитохромы

Разделяются на типы а, Ь, с, d. Кроме того, они

отличаются аминокислотным составом пептидных

цепей и числом цепей. Все они неспособны связы-

вать кислород, кроме цитохрома аз, который содер-

жит ионы меди. Цитохромы находятся в составе ды-

хательной цепи митохондрий и цепи микросомаль-

ного окисления.

Флавопротеины

Являются ферментами окислительно-восстано-

вительных реакций, содержат производные витамина В2 –

флавинмононуклеотид (ФМН) и флавинадениндинуклеотид

(ФАД).

Гликопротеины

Это белки, содержащие углеводный компонент, ковалентно присоединенный к

полипептидной основе. Содержание углеводов варьирует от 1 до 85%. по массе. Са-

харидный остаток:

• изменяет свойства белков (заряд, растворимость, термолабильность)

• защищает белок от протеолиза вне и

внутри клетки

• придает биологическую активность

• влияет на проникновение через мем-

браны, внутриклеточную миграцию,

сортировку и секрецию белков

• определяет межклеточное взаимо-

действие

Выделяют два подкласса белков, содер-

жащих углеводы: протеогликаны и гликопро-

теины. Между эти подклассами имеются су-

щественные отличия:

Гликопротеины

• Доля углеводов 15-20%

• Не содержат уроновых кислот

• Углеводные цепи содержат не более

15 звеньев

• Углевод имеет нерегулярное строе-

ние

Протеогликаны

• Доля углеводов 80-85%

• Имеются уроновые кислоты

• Углеводные цепи крайне велики

• Углевод имеет регулярное строе-

ние

Для собственно ГЛИКОПРОТЕИНОВ характерно низкое содержание углеводов. Они

присоединены либо N-гликозидной

связью к амидному азоту аспарагина,

либо О-гликозидной связью к гидро-

ксигруппе остатка серина, треонина,

гидрооксилизина.

Углевод имеет нерегулярное

строение и содержит маннозу, галак-

тозу, глюкозу, их аминопроизводные,

N-ацетилнейраминовую кислоту.

Углеводный компонент никогда

не участвует в главной функции

белка, т.е. не входит в состав катали-

тического центра или зоны связыва-

ния ферментов, активные участки ре-

гуляторных белков и т.п.

Функции гликопротеинов

1. Структурная – клеточная стенка бактерий, костный матрикс.

2. Защитная

• антитела, интерферон

• факторы свертывания крови – протромбин, фибриноген

3. Транспорт веществ в крови и через мембраны – трансферрин, транкортин, аль-

бумин, Na+,К+-АТФаза

4. Гормональная – гонадотропин, адренокортикотропный гормон, тиреотропин.

5. Ферментативная – холинэстераза, нуклеаза.

6. Рецепторная – присоединение эффектора приводит к изменению конформации

белка-рецептора, что вызывает внутриклеточный ответ.

К гликопротеинам относятся тиреотропный и адренокортикотропный гормоны,

трансферрин, коллаген, эластин, фибриноген, многие рецепторы являются глико-

16

протеинами-0.0012 Tc. В составе гликопротеинов обнаруживают N-ацетилгексозамины, гексо-

зы, пентозы, сиаловые кислоты. Т

Группы крови АВ0 определяются наличием в определенных молеку-

лах N-ацетилгалактозамина (группа А), галактозы (группа В), или

полным отсутствием производных этого сахара (группа 0).

ПРОТЕОГЛИКАНЫ характеризуются наличием полисахаридов, состоящих изпо-

вторяющихся дисахаридных остатков.

Дисахариды включают в себя уроновую кислоту и аминосахар. Дублируясь, ди-

сахариды образуют олиго- и полисахаридные цепи – гликаны. Можно встретить раз-

ные названия – кислые гетерополисахариды (имеют много кислотных групп),глико-

заминогликаны (содержат аминогруппы),мукополисахариды. Эти молекулы вхо-

дят в состав протеогликанов – сложных белков, функцией которых является запол-

нение межклеточного пространства и удержание здесь воды, также они выступают

как смазочный и структурный компонент суставов и других тканевых структур.

Углеводная часть, аналогично с гликопротеинами, связывается с белком через

остатки серина и аспарагина.

Основными представителями гликозаминогликанов является гиалуроновая

кислота, хондроитинсульфаты, кератансульфаты и дерматансульфаты, гепарин.

Функции протеогликанов

Протеогликаны особенно значимы

для межклеточного пространства, осо-

бенно соединительной ткани, в которое

погружены коллагеновые волокна. При

помощи электронной микроскопии выяс-

нено, что они имеют древовидную струк-

туру. Молекулы гликанов весьма гидро-

фильны, создают сетчатую желеподоб-

ную структуру и заполняют пространство

между клетками, являясь преградой для

крупных молекул и микроорганизмов.

17

Нуклеопротеины

Содержатся в рибосомах, хромосомах, вирусах.

Небелковым компонентом является нуклеиновая ки-

слота.

В хромосомах нуклеиновая кислота представ-

лена дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК) и со-

единяется с гистонами, формируя хроматин. В рибо-

сомах рибонуклеиновая кислота (РНК) связывается

со специфическими рибосомальными белками.

В вирусах нуклеиновая кислота обеспечивает

воспроизведение вируса в поражаемой клетке, а

белковая часть позволяет взаимодействовать с

мембраной клетки-хозяина, сохранять вирусную ДНК

или РНК, осуществлять некоторые специфические

ферментативные реакции.

Нуклеиновые кислоты являются полимерными

молекулами и состоят из мономеров, называемых

нуклеотидами. Нуклеотид содержит фосфорную кислоту (один, два или три остат-

ка), сахар (рибозу или дезоксирибозу), азотистое основание (аденин, гуанин, цито-

зин, урацил либо тимин).

Связываясь через фосфатные остатки, нуклеотиды образуют длинные цепочки

– нуклеиновые кислоты.

Сахарофосфатный остов в ДНК и РНК заряжен отрицательно благодаря заря-

ду фосфатных групп. В то же время пуриновые и пиримидиновые основания гидро-

фобны.

Цепи ДНК и РНК обладают направленностью, т.е. имеют З'-конец и 5'-конец. В

ДНК цепи антипараллельны, т.е. направлены в разные стороны и комплементарны

(соответствие А=Т, Г=Ц)

2)

В И Т А М И Н В 1 2 ( К О Б А Л А М И Н , А Н Т И А Н Е М И Ч Е С К И Й)

Суточная потребность

2.5-5.0 мкг

Источники

• только животные продукты: печень (90-150 мкг%), рыба, почки, мясо

• синтезируется кишечной микрофлорой, однако не доказана возможность его

всасывания в нижних отделах ЖКТ.

Строение

Содержит 4 пиррольных кольца, ион кобальта (с валентностью от Co3+ до Co6+),

группу CN-

Строение коферментной формы

В организме при синтезе коферментных форм группа CN- заменяется на метил,

5-дезоксиаденозил, нитрит, ОН-группу.

Метаболизм

Для всасывания необходим внутренний фактор Кастла – гликопротеин, синтези-

руемый обкладочными клетками желудка.

В крови транспортируется в виде гидроксикобаламина специфическими транс-

портными белками (α- и β-глобулинами).

Биохимические функции

Перенос атома Н на атом С в обмен на какую-либо группу.

1. Участие в трансметилировании гомоцистеина при синтезе метионина. Данная

реакция обеспечивает удержание свободной фолиевой кислоты в клетке. При не-

хватке витамина В12 N5-метил-ТГФК накапливается, легко проникает через мембра-

ны и выходит из клетки. Возникает внутриклеточная недостаточность фолиевой ки-

слоты, хотя в крови ее может быть много.

2. Участвует в превращении пропионил-КоА в метил-малонил-КоА, а тот далее в сукцинил-КоА. Т.о. витамин обеспечивает полное окисление остатков жирных кислот с нечетным числом атомов в катаболических реакциях, утилизацию треонина, валина, изолейцина, метионина, боковой цепи холестерола.

Гиповитаминоз

1. Макроцитарная анемия, (количество эритроцитов снижено в 3-4 раза). Возникает

чаще у пожилых, но может быть и у детей Причиной является потеря фолиевой кислоты клетками при недостаточности витамина В12 и, как следствие, нарушение синтеза пуринов и dТМФ.

2. Неврологические нарушения:

• накопление нечетных жирных кислот вызывает жировую дистрофию нейронов и демиелинизацию нервных волокон, что проявляется в онемении кистей, стоп, ухудшении памяти;

• нехватка метионина опосредует снижение активности реакций метилирования и уменьшает синтез ацетилхолина.

3. Пернициозная анемия Аддисон-Бирмера – аутоиммунное заболевание, при котором образуются антитела против обкладочных клеток желудка либо против внут-

реннего фактора Кастла.

Причиной гиповитаминоза обычно бывает не отсутствие в пище,

а плохое всасывание из-за заболеваний желудка и кишечника (гаст-

риты и энтериты).

Лекарственные формы

Цианкобаламин

3)

СПЕЦИФИЧНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ

Реактивы 1) 1% раствор мочевины, 2) 1% раствор тиомочевины, 3) 0,5% спиртовый раствор фенолфталеина, 4) лакмусовая бумага, 5) пре­парат фермента уреазы, 6) 1% раствор крахмала, 7) 1,0% раствор сахарозы, 8) реактив Фелинга: 10 капель реактива Фелинг I и 10 капель реактива Фелинг II, готовят ex tempore. Материал исследования Препарат уреазы; слюна, разведение 1:10 (источник а-амилазы).

Обнаружение абсолютной специфичности действия фермента уреазы

Принцип Метод основан на сравнении возможности гидролиза уреазой субстратов, сходных по строению мочевины и тиомочевины.

О S

Мочевина Тиомочевина

Действие фермента обнаруживается по изменению окраски иь дикаторов: фенолфталеина или лакмусовой бумажки в присутствм аммиака, который образуется при гидролизе мочевины фермен­том уреазой.

Уреаза

Мочевина + Н₂0 »2NH₃ + С0₂.

Проведение реакции

1. Приготовление препарата уреазы (выполняет дежурный для всей группы). Очистить 3-4 семечка арбуза, зерна растереть в ступке в 1 мл дистиллированной воды, затем довести объем до 10 мл. Полученную эмульсию фильтруют через двойной слой марли и используют как препарат фермента уреазы.

2. Берут две пробирки. В одну добавляют 10 капель раствора мо­чевины, в другую - 10 капель раствора тиомочевины.

3. Добавляют в каждую пробирку по 10 капель препарата уреазы и по 1-2 капли фенолфталеина. Перемешивают.

4. Через несколько минут наблюдают за появлением розовой ок­раски в одной из пробирок.

изучении способности фер­мента амилазы гидролизовать разные углеводные субстраты: по­лисахарид крахмал и дисахарид сахарозу. Действие фермента на субстрат выявляют при помощи качественной реа"кцйи на свобод^ ную альдегидную группу углеводов (реакция Фелинга). Крахмал и сахароза не имеют свободной альдегидной группы, поэтому не дают положительной реакции с реактивом Фелинга. Реакция может быть положительной (красно-оранжевая окраска) только в случае рас­щепления этих субстратов на мономеры (мальтоза и глюкоза), ко­торые имеют свободную альдегидную группу и обладают восста­навливающими свойствами.

Проведение реакции

1. Приготовление разведенной слюны 1:10: собирают 1 мл слюны в центрифужную пробирку и доводят дистиллированной водой до метки 10 мл, хорошо перемешивают.

2. Берут две пробирки. В одну добавляют 10 капель крахмала, в другую - 10 капель раствора сахарозы.

3. Добавляют в каждую пробирку по 5 капель разбавленной слю­ны, перемешивают и ставят в водяную баню (37 °С) на 10 ми­нут.

4. Проделывают с содержимым проб реакцию Фелинга: к 5 кап­ лям исследуемого раствора добавляют 3 капли реактива Фе­ линга, приготовленного самостоятельно (см. выше). Пробирки нагревают до кипения и кипятят 1 минуту. Сравнивают окраску в пробирках.

,