Лекция №2 сложные белки фосфопротеиды, гликопротеиды, хромопротеиды, липопротеиды и нуклеопротеиды план

1. 
   Фосфопротеиды – строение, представители, значение
   
2. 
   Гликопротеиды - строение, представители, значение
   
3. 
   Хромопротеиды - строение, представители, значение
   
4. 
   Металлопротеиды – строение, представители, роль
   
5. 
   Липопротеиды – понятие о строении сывороточных и мембранных ЛП, значение
   
6. 
   Нуклеопротеиды - строение, представители, значение
   

Сложные белки (холобелки) состоят из апобелка и простетической (от греч. «prostheto» присоединенной) группы. Апобелок - белковая часть; простетическая группа – небелковая часть, она может быть прочно или слабо связана с апобелком. Сложные белки делятся на 6 основных классов: ФП, ХП, ГП, ЛП, МП, НП.

ФП – это полноценные белки с большой молекулярной массой при нагревании не свертываются (термостабильны), в воде не растворимы, но хорошо растворимы в разбавленных растворах солей и щелочей. Имеют кислый характер (ИЭТ ~ 4,7) из-за остатков фосфорной кислоты, поэтому осаждаются кислотами. Это полноценные белки. Значение ФП – они служат пластическим материалом (источники незаменимых аминокислот и фосфора) и играют важную роль в росте организма, поэтому особенно нужны детям. Представители – казеиноген молока (фосфорной кислоты ~ 1%), вителлин, виттелинин и фосвитин – ФП яичного желтка (фосфорной кислоты ~ 10%), овальбумин – ФП яичного белка (10%), ихтуллин – в икре рыб (фосфорной кислоты более 10%). Казеиноген (от лат caseus – сыр) – основной белок молока, составляет около 80% от белков коровьего молока. Казеиноген получают из молока путем осаждения кислотой при рН 4,6 и температуре 20С. Казеиногены – это семейство различных однотипных белков, состоящих из 4 фракций – альфа, кси, бета и гамма. В коровьем молоке идентифицировано до 17 подфракций казеиногена. Из фракций казеиногена особое значение имеет кси казеиноген, с которым связаны процессы сычужного свертывания молока при производстве сыров.

1. 
   истинные ГП. 80-90% белка и 10-20% простетическая группа. Своеобразие белковой части заключается в том, что 2/3 всех аминокислот составляют 4 аминокислоты: тре, про, сер, ала. Простетическая группа – нерегулярные УГВ: преобладают олигосахаридные участки, состоящие из ацетилгексозаминов, фукозы, арабинозы, ксилозы, галактозы и маннозы. В меньшей степени имеются нейтральные мукополисахариды, содержащие нейраминовую и сиаловую кислоты. Представители: иммуноглобулины, муцины, сиалопротеиды, некоторые гормоны (ФСГ, ТТГ), рецепторы к гормонам, некоторые ферменты (холинэстераза), белки, обуславливающие групповую принадлежность крови, протромбин, транспортные белки (транскортин, гаптоглобин, церулоплазмин) и др. Муцины (мукопротеины) – это белки слизи, слюны, секретов всех желез ЖКТ, дыхательных путей, МВС. Роль – защитная. В слизи рыб и земноводных они предохраняют от воздействия вредных внешних факторов. Белки, определяющие групповую принадлежность крови содержат 80-85% УГВ (манноза, фукоза, глюкоза, сиаловые кислоты). Важное значение в определении группы крови имеет строение конечных УГВ в молекулах этих белков. антигенная активность этих белков определяется следующей последовательностью углеводов на концах углеводной цепи: Д-галактоза-N-ацетилглюкозамин и Д-галактоза-N-ацетилгалактозамин. Группа крови зависит от тог, какой углевод присоединен к этому фрагменту. Установлено, что детерминантными сахарами являются L-фукоза для первой группы крови, альфа-N-ацетилгалактозамин для второй группы крови, альфа-D-галактоза для третьей группы крови. Белки-рецепторы в них УГВ выполняют узнающую роль. Транспортные белки: транскортин переносит КС, церулоплазмин транспортирует медь, гаптоглобин связывает гемоглобин, вышедший из разрушенных эритроцитов. Гликофорин – ГП мембран эритроцитов. Он состоит из одной ПП цепи, состоящей из 130 аминокислот, содержит до 60% УВД, представленных 16 олигосахаридными единицами. Гидрофильная часть гликофорина, богатая сахарами, обращенная наружу, содержит антигенные детерминанты, определяющую группу крови и участки, связывающие болезнетворные вирусы. Фибронектин – ГП плазматических мембран, состоит из 2 субъединиц, связанных дисульфидными мостиками. Предполагают, что фибронектин участвует в адгезии и миграции клеток.
   
2. 
   Протеогликаны (мукоиды). Состоят из белка 5-10%, и простетической группы 90-95%. Их простетическая группа содержит УГВ регулярного (повторяющегося) строения и эти УГВ называются ГАГи, или кислые мукоПСХ. Они состоят из чередующихся дисахаридов, в составе которых имеются уроновые кислоты и ацетилгексозамины. Наиболее изучен протеогликан хряща – агрекан (хондромукоид). Также имеются другие протеогликаны – синдиканы, бетагликаны, сергликаны, перлеканы, верзиканы, декорины, бигликаны, фибромодулины. ГАГи, входящие в состав протеогликанов, отличаются друг от друга химической природой уроновых кислот, гексозаминов, степенью сульфатирования, мол.массой, свойствами. Представители ГАГов: гиалуроновая кислота, хондроитинсерная кислота, кератансульфат, дерматансульфат, гепарин, гепарансульфат. Общий план строения – уроновые кислоты (глюкуроновая, галактуроновая, идуроновая) + производные гексоз (глюкозамин, галактозамин, маннозамин) + серная и (или) уксусная кислоты. Например, гиалуроновая кислота состоит из чередующихся пар глюкуроновой кислоты и ацетилглюкозамина; хондроитинсерная кислота состоит из глюкуроновой кислоты и сульфированного ацетилгалактозамина; гепарин состоит из сульфированной глюкуроновой кислоты и ацетилглюкозаминсульфата – показать на табл. формулы знать, см. Материалы, с. 34. ГАГи могут находиться не только в составе протеогликанов, но и в свободном виде и выполнять важную биологическую роль в организме: 1) являясь кислыми соединениями, они обладают свойствами анионов. Благодаря этому ГАГи участвуют в переносе, связывании и распределении катионов по органам и тканям, играют важную роль в оссификации. 2) участвуют в распределении воды в тканях, обеспечивая проницаемость мембран для воды и растворенных в ней веществ. 3) участвуют в регуляции процессов диффузии. Гиалуроновая кислота – основная роль в связывании воды, а также а) активирует митоз, б) склеивающее вещество между клетками, в) бактерицидное действие, г) смазка суставных поверхностей. ХСК. Различают ХСК А (роговица глаза и хрусталик), В (кожа, клапаны сердца, легкие, аорта, сухожилия), С (хрящи и сухожилия), D (хрящи акулы). Роль ХСК - а) участвует в фибриллогенезе и оссификации, б) ингибирует митоз, в) обуславливают прочность и упругость соединительной ткани. Гепарин – а) антикоагулянт, т.е. препятствует свертыванию крови. Он связывается с IX и XI факторами свертывания крови, а также взаимодействует с антитромбином III. Связывание с антитромбином усиливает действие последнего на тромбин; б) ингибирует митоз, в) антиатерогенное действие, т.к. специфически связывается с ЛПЛ и вызывает высвобождение этого фермента в кровь; г) связывает токсины, д) ингибирует гиалуронидазу, т.е. антивоспалительное действие
   

К дыхательным белкам относятся гемоглобин (Нb) – красный пигмент крови и миоглобин (Мgb) – красный пигмент мышц.

Гемоглобин состоит из простого белка типа гистонов – глобина и 4-х гемов (простетическая группа). Глобин состоит из 2-х п/п альфа цепей (по 141 аминокислоте в каждой) и 2-х бета-цепей (по 146 аминокислот в каждой). Видовая специфичность гемоглобина обусловлена особенностями аминокислотного состава глобина. Например, в глобине человека нет иле. Глобин, соединяясь с гемом, превращает малорастворимую и инертную структуру в хорошо растворимую и активную форму, способную связывать кислород. В свою очередь гемы придают устойчивость большим молекулам глобина.

Гем – производное порфирина, состоит из 4-х пиррольных колец, связанных в циклическую структуру метиновыми мостиками. Порфин с заместителями у бета-углерода называется порфирином. Различные порфирины различаются друг от друга характером заместителей. Гемы гемоглобина у 1,3,5,8 атомов углерода содержат СН3 группу (метил), у 2,4 – винильные радикалы, у 6,7 – остатки пропионовых кислот. Соединяясь с ионом железа, порфирин образует гем. железо присоединяется к атомам азота II и IV колец ковалентными и к III и I колец нековалентными (координационными связями). Строение всех 4-х гемов идентичное – показать на табл или пленке и дать списать. Каждый гем соединен с одной п/п цепью (альфа или бета) двумя координационными связями иона железа с имидазольными кольцами гистидинов. Одна из этих связей постоянна, а другая разрывается, когда к гемоглобину присоединяется кислород.

В 1957 году биохимики Д.Кендрью и М.Перутц получили Нобелевскую премию за расшифровку строения молекулы гемоглобина.

Во время развития организма гемоглобин претерпевает определенные изменения: на ранних стадиях у эмбриона содержится эмбриональный гемоглобин Е, который после 3-4 месяцев развития заменяется фетальным F, содержащим 2 альфа и 2 гамма цепи. Кровь новорожденного содержит 80% фетального гемоглобина, но к концу первого года жизни он почти полностью заменяется на гемоглобин А. В крови взрослого человека все же присутствует 1,5% фетального гемоглобина. Он имеет большее сродство к кислороду, чем гемоглобин взрослого организма – гемоглобин А и обеспечивает снабжение плода кислородом при меньшем его парциальном давлении. В дополнение к основному гемоглобину взрослого человека А1, имеется гемоглобин А2, молекула которого состоит из 2 альфа цепей и 2 сигма цепей. На долю гемоглобина А2 приходится 2,5% от всего гемоглобина.

Роль гемоглобина. Гемоглобин – основной белок эритроцитов. В 1-ом эритроците содержится 340 млн молекул гемоглобина, каждая из которых состоит из 10³ атомов С, Н, О, N, S и 4 атомов железа. Основная роль – перенос кислорода от легких к тканям (оксигенация – показать на доске) и углекислого газа от тканей к легким. Гемоглобин образует буферные системы, которые участвуют в поддержании КОС. При распаде гемоглобина образуются пигменты кала, мочи и желчи. Гемоглобин участвует в обезвреживании оксида азота, который может присоединяться к нему и образовывать нитрозгемоглобин.

Молекула миоглобина состоит из 1-го гема и 1-ой п/п цепи (из 153 аминокислот). Гем миоглобина такой же как у гемоглобина. Роль миоглобина – транспорт кислорода от оксигемоглобина к ферментам дыхательной цепи в клетке – показать на доске реакцию.

Содержится, в основном, в цитоплазме мышечных клеток. Также служит в качестве депо кислорода. Миоглобина больше в натренированных мышцах – у диких животных, особенно у ныряющих – кашалота, тюленей (например, у зайца больше, чем у кролика). Миоглобин специфический белок мышц, поэтому его появление вы сыворотке крови говорит о поражении мышечной ткани (заболевания мышц, инфаркт миокарда).

Дыхательные ферменты. Это биологические катализаторы, ускоряющие ход ОВР в клетках и тканях. это сложные белки, среди них различают гемсодержащие (Цх, каталаза, пероксидазы) и негемовые (флавиновые ферменты). У первых простетической группой являются гемы различного строения, а у вторых – производные витамина В2 (рибофлавина).

К группе ХП относятся также белки-пигменты, которые состоят из продукта окисления тирозина – меланина и простого белка. Это пигменты коричневого и черного цвета, содержатся в волосах, коже, сетчатке глаз. От их количества зависит окраска этих органов.

Металлопротеиды – строение, представители, роль

а) ферритин

этот белок содержит 20% трехвалентного (окисленного) железа и выполняет роль депо железа в организме. Белок откладывается в печени и селезенке. Ферритин имеет оболочку (апоферритин) и ядро молекулы, в котром накапливаются до 4500 атомов железа в форме гидроксилфосфата. Железо связано прочной связью с азотом белковой части. Некоторая часть ферритина находится в плазме крови. Определение ферритина в плазме крови позволяет более точно оценить запасы железа. Единственной причиной снижения концентрации ферритина в плазме является уменьшение запасов железа. Концентрация ниже 20 мкг/л указывает на истощение, а ниже 12 мкг/л на полное отсутствие запасов железа. Однако ферритин является острофазовым белком и пациентов с дефицитом железа на фоне острого заболевания концентрация ферритина в плазме может быть в пределах нормы. У пациентов с анемией и хроническим заболеванием концентрация ферритина в плазме укажет на то, имеется ли одновременно дефицит железа и хватит ли его запасов для встраивания в гемоглобин при возросших потребностях, если основное заболевание может быть вылечено. Концентрация ферритина в плазме повышается при избытке железа, например, при гемахроматозе, но может также быть повышена у больных с заболеваниями печени и некоторыми типами рака, что связано с высвобождением белка из тканей. Таким образом, повышение концентрации ферритина следует интерпретировать с осторожностью, но нормальная концентрация говорит об отсутствии перегрузки железом;

Б) трансферрин

Этот белок содержит около 0,13% железа и выполняет роль переносчика железа (главным образом в составе бета-глобулинов), которое в молекуле связано непрочно с ОН-группой тирозина. Каждая молекула трансферрина связывает два иона двухвалентного железа. Атом металла связывается с трансферрином только в присутствии бикарбонатов, которые необходимы для образования комплекса железо-трансферрин. В норме трансферрин насыщен железом примерно на одну треть. Как и все транспортные белки синтезируется в печени, а также в молочной железе, лимфоидной ткани, яичках и яичниках;

В) лактоферрин

Находится в молоке, бронхиальном секрете, цитоплазме нейтрофилов. В кислой среде сродство лактоферрина к железу более высокое, чем трансферрина; в этой связи в очагах воспаления и тканевого ацидоза железо может находиться в малорастворимых комплексах и поэтому не транспортироваться в кровь. Это объясняет снижение содержания железа в сыворотке крови в условиях воспаления (железо также транспортируется гаптоглобином, гемопексином, альбуминами)

Г) гемосидерин

Молекула гемосидерина образуется в результате частичного разрушения ферритина. Роль гемосидерина изучена не достаточно. Это водонерастворимый комплекс, содержащий также УГВ и нуклеотиды. Содержится в РЭС печени и селезенки;

Д) церулоплазмин

Иначе этот белок называется феррооксидазой. По химической природе это ГП, в составе которого находится 6-8 атомов двухвалентной меди. Этот белок находится в крови, спинномозговой и синовиальной жидкости. Роль этого белка в транспорте меди, также обладает ферментативной активностью (подробно см. типы окисления, АОС);

Е) железосерные белки – находятся в комплексе с флавопротеидами и цитохромом b в цепи биологического окисления и выполняют роль дополнительных компонентов в процессе окисления;

Ж) металлотионеины – находятся в печени, почках и кишечнике. Выполняют антитоксическую роль (обезвреживание тяжелых металлов).

К МП относят ряд ферментов, для которых металл является «мостиком» между белковой и небелковой частями, или непосредственно участвует в выполнении каталитической функции. Например, карбоангидраза и карбоксипептидаза содержат цинк; купрум-фермент и цитохромоксидаза содержат медь; глутатионпероксидаза содержит селен; митохондриальная супероксиддисмутаза содержит марганец, а цитозольная форма этого фермента содержит медь или цинк

– на обычной лекции - читают по учебнику, только понятие.

НК – это полинуклеотид, состоящий из мононуклеотидов. МНД состоит из фосфорной кислоты и нуклеозида. Нуклеотиды могут выполнять коферментную функцию (Лелюар). Нуклеозид состоит из азотистого основания (пуринового – аденин, гуанин; пиримидинового – цитозин, урацил, тимин) и пентозы (рибозы или дезоксирибозы) – показать на пленке или табл и дать списать.

1. 
   Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. «Биологическая химия», 1998 – С. 78-94.
   
2. 
   Полосухина Т.Я., Аблаев Н.Р. «Материалы к курсу биологической химии», 1977 – С.8-11, 13, 34.
   
3. 
   Верболович П.А., Полосухина Т.Я., Каипова З.Н. и др. «Практикум по органической, физической и биологической химии», 1973 – лаб.раб.№№ 215, 218, 220-222
   
4. 
   Верболович П.А., Аблаев Н.Р. «Лекции по отдельным разделам биохимии», 1985 - С.27-36.
   
5. 
   Сеитов З.С. «Биохимия», 2000 – С. 124-134.
   
6. 
   Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. «Основы патохимии»2000 – С.218-245.
   
7. 
   В.Дж.Маршалл «Клиническая биохимия» 1999 – С. 296.