билеты. Комплементарность взаимодействия молекул белка с лигандом. Обратимость связывания. Основы функционирования белков
 Скачать 488.86 Kb.
|
|
Часть глутамина крови, не задержавшаяся в печени, достигает почек. В эпителиальных клетках почечных канальцев, в основном в дистальных канальцах, имеется фермент глутаминаза, гидролизующая амидную группу с образованием глутамата. Глутамат дезаминируется ГДГ Параллельно в эпителии происходят процессы клеточного дыхания, сопровождающиеся образованием угольной кислоты, которая диссоциирует на ион Н+икарбонат-ион НСО3 − . Ионы водорода секретируются в первичную мочу, карбонат-ионы – в кровь. Выделяемый аммиак диффундирует в просвет канальца, где соединяется с ионом Н+ , образуя ионы аммонияNH4 + . Они связываются с неорганическими (фосфаты, хлориды, сульфаты) или с органическими анионами (уксусной, щавелевой, молочной кислот). Биологическая роль аммониегенеза 1. Обезвреживание и выведение токсического аммиака 2. Поддержание кислотно-основного состояния (КОС) за счёт выведения избыточных протонов Сохранение ионов натрия Билет 38 (15, 72, 86, *133* ) 1 .ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС, РАЗМЕРЫ И ФОРМА, ГИДРАТАЦИЯ, РАСТВОРИМОСТЬ, ИОНИЗАЦИЯ. Индивидуальные белки различаются по своим физико-химическим свойствам: форме молекул, молекулярной массе, суммарному заряду молекулы, соотношению полярных и неполярных групп на поверхности нативной молекулы белка, растворимости белков, а также степени устойчивости к воздействию денатурирующих агентов. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ: - высокая молекулярная масса; - гидратация; - растворимость; - образуют коллоидные растворы; - высокая вязкость растворов; - растворы обладают оптическими свойствами (преломляют, рассеивают свет и т.д.); - ионизация. МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА от 10000 Да до нескольких миллионов Да (дальтон). Молекулярная масса белка зависит от количества аминокислотных остатков в полипептидной цепи, а для олигомерных белков - и от количества входящих в него протомеров (или субъединиц). РАЗМЕРЫ: 1-100 нм ФОРМА глобулярные (шарообразные); фибриллярные (нитевидные). РАСТВОРИМОСТЬ: зависит от формы, молекулярной массы, величины заряда, соотношения полярных и неполярных функциональных групп на поверхности белка (все это определяется аминокислотным составом). Кроме этого, растворимость белка определяется составом растворителя, т.е. наличием в растворе других растворённых веществ. К нерастворимым, или склеропротеинам, относятся, например, кератин (белок, из которого состоят волосы, шерсть млекопитающих, перья птиц и т. п.) и фиброин, который входит в состав шёлка и паутины. Водорастворимые белки называются альбуминами, к ним относятся белки крови и молока. ГИДРАТАЦИЯ – способность белков связывать молекулы воды за счет наличия в них гидрофильных групп. При гидратации вокруг белков образуется гидратная оболочка, которая препятствует агрегации и осаждению, а, следовательно, способствует устойчивости раствора белка. Примеры гидрофильных групп: -СООН, -NH2, -SH, -ОН, пептидная связь, карбонильная группа. ИОНИЗАЦИЯ: заряд белковой молекулы обусловлен реакцией среды и соотношением ионогенных групп в белковой молекуле. Влияние АК и среды на заряд белковой молекулы. Если в белковой молекуле преобладают кислые аминокислоты (аспарагиновая и глутаминовая кислоты), то суммарный заряд белковой молекулы будет отрицательным (в нейтральной среде). Если в белковой молекуле преобладают основные аминокислоты (лизин, аргинин, гистидин), то суммарный заряд белковой молекулы будет положительным (в нейтральной среде). Суммарный заряд белковой молекулы зависит от рН среды (в кислой среде заряд положительный, а в щелочной – отрицательный). Изоэлектрическое состояние (ИЭС) – состояние белка, при котором его суммарный заряд равен нулю. Изоэлектрическая точка (ИЭТ) – это значение рН, при котором белок находится в изоэлектрическом состоянии (обозначается рI). Значение рI зависит от аминокислотного состава белка. 2 ДЕПОНИРОВАНИЕ И МОБИЛИЗАЦИЯ ЖИРОВ В ЖИРОВОЙ ТКАНИ. РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА И МОБИЛИЗАЦИИ ЖИРОВ. РОЛЬ ИНСУЛИНА, ГЛЮКАГОНА И АДРЕНАЛИНА В ЭТИХ ПРОЦЕССАХ. РЕЗЕРВИРОВАНИЕ нейтрального жира в жировой ткани запускается гормоном инсулином. В Абсорбтивный период: - глюкоза: инсулин повышает проницаемость тканей для глюкозы за счет стимуляции перехода белков транспортеров (различные ГЛЮТы) из цитоплазмы клеток на их мембрану. В нашем случае работает ГЛЮТ 4 (жировая, мышечная ткань), глюкоза заходит в адипоциты. Далее идут подготовительные процессы: окисление глюкозы с образованием двух фосфотриоз (диоксиацетон-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат); - жирные кислоты: Липопротеинлипаза гидролизует у ХМ нейтральный жир, ЖК переходят в клетки. В жировой ткани нейтральный жир синтезируется из глюкозы (под действием инсулина) и накапливается Активен фермент дегидрогеназа. Синтез ТАГ из глюкозы МОБИЛИЗАЦИЯ – распад нейтрального жира в жировых тканях, тканевой липолиз. В постабсорбтивный период / при голодании / при физической нагрузке. Этот процесс включает в себя: Гидролиз триацилглицеролов, Использование продуктов гидролиза в самой жировой ткани, Транспорт продуктов гидролиза к тканям Включение продуктов гидролиза в пластический и энергетический обмен всех органов Как происходит: глюкагон и адреналин подходят к адипоцитам и влияют на них по опосредованному механизму. Активируется ТАГ-липаза, затем ДАГлипаза, а после МАГ- липаза. В результате: глицерин пойдет в печень на синтез глюкозы из неуглеводов, а жирные кислоты идут к тканям, нуждающимся в энергии (под коллоидной защитой альбуминов). Активность триглицеридлипазы в 10-100 раз ниже, чем двух других ферментов. РЕГУЛЯЦИЯ: Инсулин активирует депонирование нейтрального жира, синтез нейтрального жира ( жировой ткани, печени): В Абсорбтивный период: Во-первых, он способствует поступлению глюкозы (то из чего идет синтез) в печень и адипоциты (тут ГЛЮТ-4); Во-вторых, индуцирует синтез ЛП-липазы и осуществляет ее экспонирование на поверхность эндотелия, то есть обеспечивает поступление ЖК в адипоциты. В-третьих, активируя регуляторные ферменты (ферменты гликолиза, пируватдегидрогеназный комплекс, ферменты, участвующие в синтезе ЖК из ацетил-КоА), непосредственно запускает процессы синтеза нейтрального жира (думаю, как и все, что он запускает, делает это по опосредованному механизму). В Постабсорбтивный период: Глюкагон и адреналин усиливают мобилизацию за счёт активации ТАГ-липазы (триацилглицеридлипазы) Действуют по опосредованному механизму: 1. Присоединяются к рецептору с наружной стороны мембраны клетки; 2. Образуется гормон-рецепторный комплекс; 3. Гормон-рецепторный комплекс изменяет конформацию сопрягающего белка (G- белка); 4. Сопрягающий белок активирует фермент аденилатциклазу (расположена на внутренней стороне мембраны); 5. Под действием активированного фермента в цитоплазме клетки происходит превращение АТФ в циклический 3,5-АМФ (ц-3,5-АМФ); 6. цАМФ является вторичным мессенджером (посредником) в передаче сигнала, он в свою очередь активирует протеинкиназу, путем отщепления двух регуляторных субъединиц (они ингибируют две каталитические субъединицы); 7. Протеинкиназы фосфорилируют внутриклеточные ферменты, которые при этом изменяют свою активность (качественное изменение ферментов). В результате ферменты, отвечающие за реакции катаболизма, активируются, а ферменты, отвечающие за реакции анаболизма, инактивируются. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ образование запаса энергии при высокой концентрации «энергоносителей» (глюкозы и жирных кислот) и использовании накопленной энергии при их недостатке, т.е. при голодании, высоких физических нагрузках Процессы резервирования и мобилизации должны уравновешивать друг друга. Если равновесие нарушается, то это приводит к ожирению или кахексии (исхуданию). 3.ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ (СХЕМА ГИДРОЛИТИЧЕСКОГО РАСЩЕПЛЕНИЯ). ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА. ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ Переваривание белков начинается в желудке. Большую роль в этом процессе занимает соляная кислота. Белки, поступающие в желудок, стимулируют выделение гистамина и группы белковых гормонов – гастринов, которые вызывают секрецию соляной кислоты (образуется в обкладочных клетках желудочных желез) и профермента пепсиногена. Под действием соляной кислоты происходит денатурация белков пищи, не подвергшихся термической обработке. НСl обладает бактерицидным действием и препятствует попаданию патогенных бактерий в кишечник. Она активирует пепсиноген и создает оптимум рН для действия пепсина Желудочное содержимое (химус) в процессе перевариваня поступает в двенадцатиперстную кишку. Низкое значение рН химуса вызывает в кишечнике выделение секретина, поступающего в кровь. Он стимулирует выделение из поджелудочной железы в тонкий кишечник панкреатического сока, содержащего НСО3 - , что приводит к нейтрализации НСl желудочного сока и ингибированию пепсина (рН резко возрастает от 1,5-2,0 до 7,0). Поступление пептидов в тонкий кишечник вызывает секрецию холецистокинина, который стимулирует выделение панкреатических ферментов с оптимумом рН 7,5 – 8,0. Под действием ферментов поджелудочной железы и клеток кишечника завершается переваривание белков. Под влиянием протеолитических ферментов образуются аминокислоты, которые всасываются в кишечнике, либо диффузно, либо путем активного транспорта. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА Ферменты, переваривающие белки (гидролизующие пептидные связи), называются протеиназы (пептидазы, протеазы, протеолитические ферменты) Катепсины – лизосомальные протеиназы, обеспечивающие распад тканевых (собственных) белков, рН оптимум их лежит в кислой среде Для протеолитических ферментов характерно: – выделяются железами пищеварительной системы в неактивном состоянии (в форме проферментов), – имеют единый механизм активации – частичный протеолиз – отщепление одного или нескольких пептидов от молекулы с образованием активного фермента, – наличие субстратной специфичности, – независимость действия. Протеиназы ЖКТ Эндопептидазы (синтезируются в неактивной форме) • Пепсин; • Реннин; • Гастриксин; • Трипсин; • Химотрипсин; • Эластаза. Экзопептидазы • Карбоксипептидазы А и В; • Аминопептидазы; • Дипептидазы; • Трипептидазы. Билет 39 (14, 45, 158, *169* ) 1 ИММУНОГЛОБУЛИНЫ, ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ, ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С АНТИГЕНОМ. МНОГООБРАЗИЕ АНТИГЕНСВЯЗЫВАЮЩИХ УЧАСТКОВ Н- И L-ЦЕПЕЙ. КЛАССЫ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ, ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ. Иммуноглобулины – семейство защитных белков, принимающих участие в иммунных реакциях, вырабатываются В-лимфоцитами в ответ на попадание в организм антигенов. Их часто называют также антителами. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ Все иммуноглобулины имеют общий план строения: содержат по две тяжелые (Н) и по две легкие цепи (L). В каждой цепи присутствуют константные участки (С) и вариабельные (V). Антигенсвязывающие участки располагаются в области вариабельных частей. Цепи иммуноглобулинов соединены между собой дисульфидными связями. ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С АНТИГЕНОМ Основные функции антител – обнаружение и связывание чужеродных антигенов, находящихся в организме вне его клеток (в крови, лимфе, межклеточной жидкости, в слизистых секретах). Это происходит с помощью специфических антигенсвязывающих участков разных клонов иммуноглобулинов. Облегчается процесс дальнейшего разрушения чужеродных веществ Специфичность пути разрушения комплекса антиген-антитело зависит от класса антител МНОГООБРАЗИЕ АНТИГЕНСВЯЗЫВАЮЩИХ УЧАСТКОВ Н- И L-ЦЕПЕЙ Все иммуноглобулины характеризуются общим планом строения: состоят из четырёх полипептидных цепей: двух идентичных лёгких (L - от англ,light), содержащих около 220 аминокислотных остатков, и двух тяжёлых (Н - от англ. heavy), состоящих из 440 аминокислот каждая. Все 4 цепи соединены друг с другом множеством нековалентных и четырьмя дисульфидными связями. Лёгкие цепи состоят из 2 доменов: вариабельного (VL), находящегося в N-концевой области полипептидной цепи, и константного (CL), расположенного на С-конце. Каждый из доменов состоит из 2 слоев с β-складчатой структурой, где участки полипептидной цепи лежат антипараллельно. β-Слои связаны ковалентно дисульфидной связью примерно в середине домена. Тяжёлые цепи имеют 4 домена: один вариабельный (VH), находящийся на N-конце, и три константных (СН1, СН2, СH3). Домены тяжёлых цепей IgG имеют гомологичное строение с доменами лёгких цепей. Между двумя константными доменами тяжёлых цепей СH1, и СН2 есть участок, содержащий большое количество остатков пролина, которые препятствуют формированию вторичной структуры и взаимодействию соседних Н-цепей на этом отрезке. Этот участок называют "шарнирной областью"; он придаёт молекуле гибкость. Между вариабельными доменами тяжёлых и лёгких цепей находятся два идентичных участка, связывающих два одинаковых специфических антигена; поэтому такие антитела часто называют "биваленты". КЛАССЫ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ Иммуноглобулины М - первый класс антител, синтезирующийся в развивающихся В-лимфоцитах. Различают 2 формы иммуноглобулинов М: мономерная, мембранно-связанная форма и пентамерная, секретируемая Влимфоцитами в кровь. В тяжёлых цепях их мономеров отсутствует гидрофобная "хвостовая" часть. Пентамерная молекула содержит 10 участков связывания с антигеном, что облегчает вероятность прикрепления Неизвестного ранее антигена к иммуноглобулину . Взаимодействие антигена с IgM изменяет его конформацию и индуцирует связывание его "хвостовой" области с первым компонентом системы комплемента. Если антиген расположен на поверхности микроорганизма, активирование системы комплемента вызывает нарушение целостности клеточной мембраны и гибель бактериальной клетки. Иммуноглобулины G. Составляют около 75% от общего количества этих белков. В крови igg обнаруживают только в мономерной форме; он секретируется активированными влимфоцитами в больших количествах при вторичном иммунном ответе, когда антиген повторно попадает в организм. Эффективно связывают и инактивируют чужеродные молекулы и клетки, попавшие в организм, а также облегчают их дальнейшее уничтожение. Конформационные изменения в "хвостовой" области igg после его взаимодействия с антигеном приводят к связыванию и активации белков системы комплемента. С-концевая область igg способна взаимодействовать со специфическими рецепторами макрофагов и нейтрофилов, что приводит к фагоцитозу комплексов антиген-антитело и разрушению их в фагосомах. Igg - единственный класс антител, способный проникать через плацентарный барьер и обеспечивать внутриутробную защиту плода от инфекций. Иммуноглобулины А. Основной класс антител, присутствующий в секретах желёз организма (слюны, молока, пищеварительного сока, секретов дыхательных путей). В сыворотке крови его содержание не превышает 10-15% от общего количества иммуноглобулинов. Мономерная форма по строению напоминает IgG. Однако в секретах IgA находится в основном в форме димера, где мономеры соединены дополнительной пептидной цепью J На базальной поверхности эпителиальных клеток димер IgA специфически взаимодействует с белками клеточной поверхности, называемыми секреторным компонентом. Образующийся комплекс посредством эндоцитоза поглощается внутрь клетки и перемещается к апикальной части. Здесь комплекс подвергается действию протеолитических ферментов, и свободный димер высвобождается во внеклеточное пространство. Образующийся при взаимодействии IgA с антигеном комплекс не взаимодействует с белками системы комплемента и фагоцитирующими клетками, но препятствует прикреплению антигенов к поверхности эпителиальных клеток и проникновению их в организм. Иммуноглобулины Е Содержание этого класса иммуноглобулинов в крови крайне мало. IgE - мономеры, но, в отличие от IgG, их тяжёлые цепи е содержат не 3, а 4 константных домена. После синтеза и секреции в кровь В-лимфоцитами IgE связываются своими С-концевыми участками с соответствующими рецепторами на поверхности тучных клеток и базофилов. В результате они становятся рецепторами антигенов на поверхности данных клеток. После присоединения антигена хотя бы к двум антигенсвязывающим участкам двух соседних IgE клетка получает сигнал к секреции биологически активных веществ (серотонина, гистамина), хранящихся в секреторных пузырьках. Выброс этих веществ в значительной мере ответственен за развитие воспалительной реакции, а также таких аллергических реакций, как бронхиальная астма, крапивница, сенная лихорадка. Увеличение количества IgE может предшествовать развитию аллергических реакций. Иммуноглобулины D IgD обнаружены в крови в очень малых количествах. Мономерные белки играют роль рецепторов Влимфоцитов; других функций у IgD пока не выявлено. |