Нейро-гуморальная регуляция обмена веществ. Роль гормонов в регуляции обмена веществ

  1. Нейро-гуморальная регуляция обмена веществ. Роль гормонов в регуляции обмена веществ.

Нейрогуморальная регуляция – совместное регулирующее, координирующее и интегрирующее влияние нервной системы и гуморальных факторов (метаболитовгормоновмедиаторов) на физиологические процессы в организме человека. Н. р. имеет важное значение для поддержания относительного постоянства состава и свойств внутренней среды организма (гомеостаза) и его приспособления к меняющимся условиям существо>вания.

Синтез и секреция гормонов стимулируется внешними и внутренними сигналами, поступающими в ЦНС. Далее эти сигналы по нервным связям поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез пептидных гормонов (рилизинг гормонов) -либеринов и статинов. Либерины и статины транспортируются в переднюю долю гипофиза, где стимулируют(либерины)/тормозят(статины) синтез тропных гормонов. Тропные гормоны гипофиза стимулируют секрецию гормонов периферических эндокринных желез, которые поступают в общий кровоток. Далее эти гормоны взаимодействуют с клетками-мишенями определенных органов, где находятся соответствующие рецепторы.Поддержание уровня гормонов обеспечивает механизм отрицательной обратной связи(так например изменение концентрации метаболитов в клетках-мишенях подавляет синтез гормонов эндокринных желез и гипоталамуса)

 

  1. Основные механизмы регуляции обмена веществ на клеточном уровне

Биологическое действие гормонов проявляется через их взаимодействие с клетками, имеющими рецепторы к данному гормону(клетками-мишенями).

Рецепторы гормонов могут быть расположены в плазматической мембране или внутри клетки (в цитозоле/ядре).

По механизму действия гормоны можно разделить на две группы:

 

– гормоны взаимодействующие с мембранными рецепторами (пептидные гормоны, адреналин, а также гормоны мсстного действия – цитокины, эйкозаноиды);

 

– гормоны, взаимодействующие с внутриклеточными рецепторами – стероидные гормоны, тироксин

 

Механизм мембранных рецепторов:

 

Механизм внутриклеточного рецептора:

 

  1. Классификация гормонов: по химической природе и по механизму действия(см 2 вопрос)

По химическому строению гормоны делят на 3 группы:

  1. Пептидные(АКТГ,СТГ,ТТГ,ЛТГ,ЛГ,ФСГ,АДГ,ПТГ,кальцитонин,инсулин,глюкагон)
  2. Стероидные(Альдостерон,кортизол,кальцитриол,тестостерон,эстрадиол,прогестерон)
  • Производные АК(адреналин.норадреналин,Т3,Т4)

 

 

  1. Иерархия регуляторных систем

Иерархия регуляторных систем. Системы регуляции обмена веществ и функций организма образуют три иерархических уровня:

  1. Центральная нервная система.

Нервные клетки получают сигналы , поступающие из внешней и внутренней среды, преобразуют их в форму нервного импульса, который в синапсе вызывает освобождение медиатора. Медиаторы вызывают изменения метаболизма в эффекторных клетках через внутриклеточные механизмырегуляции

 

  1. Эндокринная система

включает гипоталамус, гипофиз, периферичсские эндокринные железы , а также специализированные клетки некоторых органов и тканей (ЖКТ, адипоциты), синтезирующие гормоны и высвобождающие их в кровь при действии соответствующего стимула.

 

  • Внутриклеточный уровень –

составляют изменения метаболизма в пределах клетки или отдельного метаболического пути, происходящие в результате:

  • изменения активности ферментов путем активации/ингибирования
  • изменения количества ферментов пo механизму индукции/репрессии синтеза белков или изменения скорости их деградации;
  • изменения скорости транспорта веществ через мембраны клеток.

 

  1. Нейропептиды мозга:либерины и статины
  • Тиреолиберин-выполняет функцию нейромедиатора, повышающего двигательную активность и АД.Стимулирует синтез и секрецию тиреотропина(выработка тироксина).Трансдукция сигнала с рецептором происходит через аденилатциклазную систему.
  • Кортиколиберин-участвует в ответной реакции на стресс.Стимулирует синтез проопиомеланокортина(синтез АКТГ,ЛТГ), образование кортикотропина.Трансдукция сигнала через аденилатциклазную и ИФ системы
  • Гонадолиберин- синтез и секреция ЛГ и ФСГ.Рецептор голадолиберина входит в состав ИФ комплекса.
  • Соматостатин-вызывает торможение секреторных процессов,снижение активности гладкой мускулатуры и нейронов.Рецепторы к СТ присутствуют в опухолевых клетках.Также тормозит секрецию гормона роста, глюкагон, инсулина, гастрина, кальцитонина, паратгормона,ренина.
  1. Тропные гормоны гипофиза

 

  1. Гипо- и гиперфункция эндокринных желез

Гипофункция желез происходит при уменьшении продукции тропных гормонов.

Гипофизарный нанизм(карликовость)

Причина-дефицит гормона роста, вследствие мутации гена гормона роста/результат аутоиммунного повреждения соматотрофных клеток гипофиза.

Нанизм Ларона

Из-за дефекта рецепторов гормона роста гепатоцитов.Концентрация СТГ при этом повышена.

Гиперфункция гормона роста происходит из-за образования опухоли соматотрофных клеток гипофиза.

Гигантизм-характеризуется увеличением костей, мягких тканей и органов.

Акромегалия(у взрослых)-рост тела в ширину.

 

 

  1. Минеральные вещества тканей человека, макро- и микроэлементы.

Минеральные вещества играют важную роль в организме человека – они входят в его структуру и выполняют огромное количество жизненно важных функций.

  • Регулируют водно-солевой обмен
  • Поддерживают осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях
  • Поддерживают кислотно – щелочное равновесие
  • Обеспечивают нормальное функционирование нервной, сердечно -сосудистой, пищеварительной и других систем
  • Обеспечивают процессы кроветворения и свертывания крови
  • Участвуют в построении тканей организма, особенно костной , где фосфор и кальций являются основными структурными компонентами

Минеральные вещества в зависимости от их содержания в продуктах или организме человека условно подразделяют на макроэлементы и микроэлементы.

К макроэлементам относят натрий, калий, кальций, магний, хлор, кремний, серу, железо и др.

К микроэлементам относятся вещества, содержание которых в продуктах ничтожно мало — это йод, цинк, медь, фтор, бром, марганец и др. Несмотря на малое содержание, микроэлементы исключительно важны для питания человека.

МинералЗначение
КалийУлучшает работу сердца, поддерживает водно-солевой баланс
НатрийВместе с калием регулирует баланс жидкости в организме, играет большую роль в обмене веществ
КальцийЯвляется важной составляющей ткани и зубов, значительную роль играет в процессе свертывания крови и передаче нервных импульсов
ФосфорФормирует структуру костей и зубов, играет важную роль в сокращении мышц и работе нервной системы. Необходим для синтеза энергии в клетках
ЖелезоВажная составляющая гемоглобина. Недостаток приводит к развитию железодефицитной анемии
МагнийТребуется для нормального функционирования мышц и нервов, участвует в формировании костей и зубов
ЙодНеобходим щитовидной железе для выработки гормонов, влияющих на:

— развитие и работу клеток мозга;

— обмен веществ;

— правильное развитие и вынашивание плода во время беременности

МедьУчаствует в синтезе гемоглобина, необходим для роста костей и формирования соединительной ткани, входит в состав ферментов, нейтрализующих свободные радикалы, входит в состав фермента, необходимого для образования кожного пигмента

 

СераСоставляющая многих гормонов и витаминов
ЦинкНеобходим для образования инсулина, улучшает память, влияет на концентрацию внимания. Необходим для роста волос, ногтей и организма в целом, для заживления ран, важен для поддержания иммунитета
КобальтНеобходим для образования красных кровяных телец
  1. Функции печени в организме

Роль печени в метаболизме углеводов

 

Печень играет ведущую роль в поддержании физиологической концентрации глюкозы в крови. Из общего количества поступающей из кишечника глюкозы печень извлекает ее большую часть и тратит: 10-15 % от этого количества на синтез гликогена, 60 % на окислительный распад, 30 % на синтез жирных кислот.

 

При физиологической гипогликемии в печени активируется распад гликогена. Первая стадия этого процесса заключается в отщеплении молекулы глюкозы и ее фосфорилировании (фермент фосфорилаза). Далее Глю-5-Ф может расходоваться по трем направлениям:

  1. по пути глтколиза с образованием пировиноградной кислоты и лактата;
  2. по пентозофосфатному пути;
  3. расщепляться под действием фосфотазы на глюкозу и фосфор.

Преобладает последний путь, который приводит к выбросу в общий кровоток свободной глюкозы.

 

В печени активно протекает глюконеогенез, при котором предшественниками глюкозы являются пируват и аланин (поступающий из мышц), глицерол – из жировой ткани и с пищей ряд глюкогенных АК. Избыточное поступление глюкозы с пищей увеличивает в гепатоците интенсивность всех путей ее превращения. Так активируется ее окисление с образованием большого количества пирувата.  Для его дальнейшего окисления необходимо также большое количество КоА, который также используется и для окисления жирных кислот. В результате окисление жирных кислот и распад липидов в жировых депо замедляется.

 

Метаболизм липидов

 

В печени синтезируются желчные кислоты, при дефиците которых переваривания жиров практически не происходит. В регуляции метаболизма липидов печени принадлежит ведущая роль. Так, при дефиците основного энергетического материала – глюкозы, в печени активируется окисление жирных кислот. В условиях избытка глюкозы в гепатоцитах происходит синтез триглицеридов и фосфолипидов из жирных кислот, которые поступают в печень из кишечника.

 

Печени принадлежит ведущая роль в регуляции обмена холестерола. Исходное вещество в его синтезе – ацетил-КоА. Т. е. Избыточное питание стимулирует образование холестерола.

 

В печени синтезируются транспортные формы липопротеинов.

 

В печени, кроме того, синтезируются кетоновые тела, в частности ацетоацетат и гидрооксимаслянная кислота, которые разносятся кровью по организму. Сердечная мышца и корковый слой надпочечников предпочитают в качестве источника энергии использовать именно эти соединения, а не глюкозу.

 

Метаболизм белков

 

Печень использует АК, поступающие из пищеварительного тракта для синтеза собственных белков, но большая их часть идет на синтез белков плазмы крови. В печени синтезируются фибриноген, альбумины, a- и b-глобулины и липопротеиды. В печени синтезируется также т.н. лабильный резервный белок, который является как бы запасом АК, которые затем могут использоваться различными органами и тканями по мере необходимости.

 

Печень занимает центральное место в обмене АК, т.к. в ней активно протекают процессы их химической модификации. Кроме того, именно в печени происходит синтез мочевины.

 

Детоксицирующая функция печени

 

 

Детоксикация ядовитых метаболитов и чужеродных соединений (ксенобиотиков) протекает в гепатоцитах в две стадии. Реакции первой стадии катализируются монооксигеназной системой, компоненты которой встроены  в мембраны эндоплазматического ретикулума. Реакции окисления, восстановления или гидролиза являются первой стадией  в системе выведения из организма гидрофобных молекул. Они превращают вещества в полярные водорастворимые метаболиты.

 

Основной фермент гемопротеид цитохромы Р-450. К настоящему времени выявлено множество изоформ этого фермента и отнесено, в зависимости от их свойств и выполняемых функций, к нескольким семействам. У млекопитающих идентифицировано 13 подсемейств цх Р-450, условно считается, что ферменты семейства I-IV  участвуют в биотрансформации ксенобиотиков, остальные метаболизируют эндогенные соединения (стероидные гормоны, простатагландины, жирные кислоты и др.).

 

Важным свойством цх Р-450 является способность к индукции под действием экзогенных субстратов, что легло в основу классификации изоформ в зависимости от индуцируемости тем или веществом определенной химической структуры.

 

На первой стадии биотрансформации происходит образование или высвобождение гидрокси-, карбоксильных, тиоловых и аминогрупп, которые являются гидрофильными, и молекула может подвергаться дальнейшему превращению и выведению из организма. В качестве кофермента используется НАДФН. Кроме цх Р-450, в первой стадии биотрансформации принимают участие цх b5 и цитохромредуктаза.

 

Многие лекарственные вещества, попадая в организм, превращаются на первой стадии биотрансформации в активные формы и оказывают необходимый лечебный эффект. Но часто ряд ксенобиотиков не детоксицируется, а наоборот токсифицируется с участием монооксигеназной системы и становится более реакционноспособным.

 

Продукты метаболизма чужеродных веществ, образовавшихся на первой стадии биотрансформации, подвергаются дальнейшей детоксикации с помощью ряда реакций второй стадии.  Образующиеся  при этом соединения менее полярны и в связи с этим легко удаляются из клеток. Преобладающим является процесс конъюгации, катализируемый глутатион-S-трансферазой, сульфотрансферазой и UDP-глюкуронилтрансферазой. Конъюгацию с глутатионом, приводящую к образованию меркаптуровых кислот, принято рассматривать в качестве основного механизма детоксикации.

 

Глутатион (ведущий компонент редокс-буфера клетки) представляет собой соединение, содержащее реактивную тиоловую группу.  Большая его часть находится в восстановленной форме (GSH) и играет центральную роль в инактивации токсических и реактивных продуктов. Восстановление окисленного  глутатиона осуществляет фермент – глутатионредуктаза, используя как кофермент НАДФН. Коньюгаты с глутатионом, серной и глюкуроновой кислотами выводятся из организма преимущественно с мочой.

 

  1. Липотропные факторы и их роль

Все вещества, способствующие синтезу ФЛ и препятствующие синтезу ТАГ, и способные предотращать жировую инфильтрацию печени, называются липотропными факторами. К ним относятся:

  1. Структурные компонентыфосфолипидов: полиненасыщенные жирные кислоты, инозитол, серин, холин, этаноламин.
  2. Метионин– в виде S-аденозилметионина является донором метильных групп для синтеза холина и фосфатидилхолина.
  3. Витамины:
  • пиридоксин6), способствующий образованию ФЭА из ФС.
  • цианкобаламин12) и фолиевая кислота, участвующие в реакциях обмена серина, глицина и метионина при ресинтезе метионина из гомоцистеина. Следовательно они, хотя и не напрямую, но необходимы для синтеза фосфатидилхолина.

Механизм липотропного действия главного представителя Л. в.— холина связан в первую очередь с участием холина в синтезе лецитинов, необходимых для образования в печени липопротеидов. Для биосинтеза липопротеидов, кроме лецитинов и других фосфатидов, используются значительные количества триглицеридов и холестерина. Образовавшиеся в печени липопротеиды поступают в кровяное русло. Следовательно, синтез липопротеидов можно рассматривать как важнейший путь утилизации организмом липидов печени. Если содержание холина в печени недостаточно, то образование в ней липопротеидов замедляется, что приводит к накоплению в этом органе триглицеридов (нейтральных жиров) и в меньшей степени — холестерина; при длительном недостатке холина развивается жировая инфильтрация печени. Недостаточное содержание холина может быть и относительным, напр, при введении в организм больших количеств триглицеридов и холестерина с пищей.

Низкое содержание ЛФ в печени приводит также к дефициту фосфолипидов в структуре клеточных мембран печени, что сопровождается нарушением их проницаемости, снижением скорости обмена веществ в печени, в т. ч. скорости переноса ионов и интенсивности окислительного фосфорилирования, снижением энзиматической функции печени, снижением ее детоксикационной функции и, наконец, некрозом клеток печени. Такие ЛФ, как метионин, витамин В12 и фолиевая к-та, участвуют в реакциях метилирования, играющих важную роль в синтезе холина. Липотропное действие казеина объясняется высоким содержанием в нем метионина. Слабый липотропный эффект некоторых лекарственных препаратов, напр, цетамифена, по-видимому, объясняется наличием в нем бета-этаноламина — одного из возможных предшественников холина в организме.

 

11.Особенности прямого и непрямого билирубина

Билирубин-один из желчных пигментов желто-красного цвета

Образование билирубина:

  1. Начинается процесс в елетках селезенки/костного мозга. Фермент гемооксигеназа катализирует расщепление гема с образованием биливердина(желчного пигмента желтого цвета)
  2. Под действием биливердинредуктазы биливердин восстанавливается до билирубина неконьюгированнного
  • Неконьюгированный билирубин по крови транспортируется через кровь в печень в связке с альбумином.Далее поступает в печень путем облегченной диффузии с белками-переносчиками(Протеин Z)
  1. Конъюгация билирубина происходит на гладком ЭР гепатоцитов, к билирубину присоединяются полярные группа глюкуроновой кислоты(где донором глюкуроновой кислоты служит УДФ-глюкуронилтрансфераза).Оразуется билирубинмоноглюкуронид, а затем конъюгированный билирубин

Непрямой билирубин токсичнее прямого.Только прямой билирубин способен выводитьсяиз организма из-за высокой гидрофильности. Выведение прямого билирубина происходит через печень с желчью в кишечник и  в небольшом количестве через почки с мочой.

Непрямой билирубин липофилен, поэтому при нарушении выведения в первую очередь он накапливается в жировой ткани и богатой липидами мозговой ткани.

Заболевания:

Гемолитическая(надпеченочная) –     Неконъюгированного билирубина

Гидрофобный билирубин расворяясь в липидах мембраны, тем самым проникая в митохондрии, нарушает в них дыхание, синтез белка и окислительное фосфорилирование, из-за этого возникает ряд неврологических симптомов.

Темный цвет кала и мочи

Печеночная –      Концентрация общего билирубина(из-за поражения печеночных клеток, прямой билирубин частично попадает в большой круг кровообращения, что ведет к желтухе)

Кал менее окрашен, моча сильно окрашена

Подпеченочная(закупорка желчевыводящих путей) Конъюгированный билирубин не поступает в кишечник, но гепатоциты его вырабатывают и происходит его утечка в кровь.

Кал обесцвечен, оранжево-коричневый цвет мочи

 

  • Биохимия крови. Основные биохимические константы крови.

Кровь как жидкая ткань организма характеризуется множеством констант, которые можно разделить на мягкие и жесткие.

Мягкие (пластичные) константы крови – константы, которые могут отклоняться (изменять свою величину) от константного уровня в относительно широких пределах без существенных изменений жизнедеятельности клеток и, следовательно, функций организма.

К мягким константам относятся: количество циркулирующей крови, соотношение объемов плазмы и форменных элементов, количество форменных элементов, количество гемоглобина, скорость оседания эритроцитов, вязкость крови, относительная плотность крови и др.

  1. Количество крови, циркулирующей по сосудам. Общее количество крови в организме составляет 4-6 л, из них в состоянии покоя циркулирует около половины, другая половина (45-50 %) находится в депо(в печени до 20%, в селезенке до 16%, в кожных сосудах до 10%).
  2. Соотношение объемов плазмы крови и форменных элементов.Это соотношение определяется путем центрифугирования крови в специальном капилляре с делениями – гематокрите. В нормальных условиях оно составляет 45% форменных элементов и 55% плазмы. Эта величина у здорового человека может претерпевать существенные и достаточно длительные изменения лишь при адаптации к большим высотам. Плазма, лишенная фибриногена, называется сывороткой.
  3. Содержание форменных элементов, крови.Эритроцитов у мужчин 4,0-5,0х1012 /л, у женщин 3,9-4,7х1012 /л; лейкоцитов 4,0-9,0х109/л; тромбоцитов 180-320х109.
  4. Количество гемоглобина.У мужчин – 130-160 г/л, у женщин – 120-140 г/л. Гемоглобин – сложное химическое соединение, состоящее из белка глобина и четырех молекул гема. Гем содержит двухвалентное железо, которое играет ключевую роль в деятельности гемоглобина, являясь его активной (простетической) группой. Гемоглобин синтезируется эритро- и нормобластами костного мозга. Для нормального синтеза гемоглобина необходимо достаточное поступление железа с пищей. При разрушении эритроцитов гемоглобин, после отщепления гема, превращается в билирубин – желчный пигмент, который поступает, в основном, в кишечник в составе желчи, где превращается в стеркобилин, выводящийся из организма с каловыми массами. Часть билирубина удаляется из организма через почки в виде уробилина.

Основная функция гемоглобина – перенос кислорода и частично углекислого газа. Соединение гемоглобина с кислородом – оксигемоглобин – происходит в капиллярах легких. В виде оксигемоглобина переносится большая часть кислорода. Соединение гемоглобина с углекислым газом – карбгемоглобин – происходит в капиллярах тканей организма. В виде карбгемоглобина транспортируется 20% углекислого газа. В особых условиях происходит соединение гемоглобина с окисью углерода (СО) с образование карбоксигемоглобина. Гемоглобин связывает СО в 300 раз интенсивнее, чем кислород.

Поэтому карбоксигемоглобин очень прочное соединение, в котором гемоглобин оказывается блокированным угарным газом (СО) и; неспособным осуществлять перенос кислорода. Слабое отравление угарным газом является обратимым процессом. При дыхании свежим воздухом происходит постепенное отщепление СО, его выведение из организма и восстановление способности гемоглобина связывать кислород. При взаимодействии гемоглобина с сильным окислителем (перманганат калия, бертолетова соль, анилин и др.) образуется метгемоглобин – прочное соединение, в котором происходит окисление железа и его переход в трехвалентную форму. В результате окисления гемоглобин прочно удерживает кислород и теряет способность отдавать его тканям, что может привести к гибели организма.

  1. Скорость оседания эритроцитов(СОЭ): у мужчин – 2-10 мм/ч, у женщин – 2-15 мм/ч. Скорость оседания эритроцитов зависит от многих факторов: количества эритроцитов, их морфологических особенностей, величины заряда, способности к агломерации (агрегации), белкового состава плазмы. На скорость оседания эритроцитов влияет физиологическое состояние организма. Так, например, при беременности, воспалительных процессах, эмоциональных напряжениях и других состояниях скорость оседания увеличивается.
  2. Вязкость крови.Она обусловлена наличием белков и эритроцитов. Вязкость цельной крови равна 5,0 (если вязкость воды принять за 1), плазмы – 1,7-2,2.
  3. Удельный вес(относительная плотность) крови зависит от содержания форменных элементов, белков и липидов. Удельный вес цельной крови равен 1,050-1,060, плазмы – 1,025-1,034.

Жесткие константы крови, их колебание допустимо в очень небольших диапазонах, т. к. отклонение на значительные величины приводит к нарушению жизнедеятельности клеток или функций целого организма.

К жестким константам относятся: постоянство ионного состава крови, количество белков в плазме, осмотическое давление крови, количество глюкозы, количество кислорода и углекислого газа, кислотно-основное равновесие (рН) крови и др.

  1. Постоянство ионного состава крови.Общее количество неорганических веществ плазмы крови составляет около 0,9%. К этим веществам относятся: катионы (натрия, калия, кальция, магния) и анионы (хлора, НРО42-, НСО3), причем, содержание катионов является более жесткой величиной, чем содержание анионов.
  2. Количество белков в плазме.Функции белков крови: создают онкотическое давление крови, от которого зависит обмен воды между кровью и межклеточной жидкостью; определяют вязкость крови, что в свою очередь оказывает влияние на гидростатическое давление крови;  принимают участие в процессе свертывания крови (фибриногенглобулины); соотношение альбуминов и глобулинов влияет на величину СОЭ;  являются важным компонентом защитной функции крови (особенно гамма-глобулины); принимают участие в транспорте продуктов обмена, жиров, гормонов, витаминов, солей тяжелых металлов;  являются незаменимым резервом для построения тканевых белков; участвуют в поддержании кислотно-основного равновесия, выполняя буферные функции (белковый барьер).

Общее количество белков в плазме составляет 7-8%. Белки плазмы различают по строению и функциональным свойствам. Их делят на три основные группы: альбумины (4,5%), глобулины (1,7-3,5%) и фибриноген (0,2-0,4%).

Альбумины. Большая суммарная поверхность мелких молекул альбуминов играет существенную роль в транспорте кровью различных веществ, например, билирубина, солей тяжелых металлов, жирных кислот, лекарственных препаратов (антибиотиков, сульфаниламидов). Одна молекула альбумина может связать 25-50 молекул билирубина. Альбумины образуются в печени.

Глобулины. Эта группа белков подразделяется на несколько фракций: альфа-, бета-, гамма-глобулины. Во фракции альфа-глобулинов имеются белки, простетической группой которых являются углеводы. Эти белки называют гликопротеинами. Около 10% всей глюкозы плазмы циркулирует в составе гликопротеидов. Бета-глобулины участвуют в транспорте фосфолипидов, холестерина, стероидных гормонов, катионов металлов. Гамма-глобулины участвуют в формировании антител, защищающих организм от воздействия вирусов, бактерий, токсинов. К гамма-глобулинам относятся и антитела крови (агглютинины) , определяющие ее групповую принадлежность. Глобулины образуются в печени, костном мозге, селезенке, лимфатических узлах. Период полураспада глобулинов 5 дней.

При ряде патологических состояний важным показателем является альбумино-глобулиновый (белковый) индекс, т. е. отношение количества альбуминов к количеству глобулинов. В норме этот индекс равен 1,2-2,0. Уменьшение индекса наблюдается при уменьшении содержания альбуминов (например, при усиленном удалении их с солями тяжелых металлов) или при увеличении содержания глобулинов плазмы (например, при интоксикации).

Фибриноген обладает свойством становиться нерастворимым, переходя под воздействием фермента тромбина в волокнистую структуру – фибрин, что и обусловливает свертывание (коагуляцию) крови. Фибриноген образуется в печени.

  1. Осмотическое давление крови.Под осмотическим давлением понимают силу, с которой растворенное вещество удерживает или притягивает растворитель (сила, обусловливающая движение растворителя через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный).

Осмотическое давление крови равно 7,6 атм. Оно зависит в основном от содержания солей и воды в плазме крови и обеспечивает поддержание на физиологически необходимом уровне концентрации различных веществ, растворенных в жидких средах организма. Осмотическое давление способствует распределению воды между тканями, клетками и кровью.

Растворы, осмотическое давление которых равно осмотическому давлению клеток, называются изотоническими, и они не вызывают изменения объема клеток. Растворы, осмотическое давление которых выше осмотического давления содержимого клеток, называются гипертоническими. Они вызывают сморщивание клеток в результате перехода части воды из клеток в раствор. Растворы с более низким осмотическим давлением называются гипотоническими. Они вызывают увеличение объема клеток в результате перехода воды из раствора в клетку.

Незначительные изменения солевого состава плазмы крови могут оказаться губительными для клеток организма (прежде всего клеток самой крови) из-за изменения осмотического давления.

Часть осмотического давления, создаваемая белками плазмы, составляет так называемое онкотическое давление,величина которого равна 0,03-0,04 атм или 25-30 мм рт. ст. Онкотическое давление является фактором, способствующим переходу воды из тканей в кровяное русло. При снижении величины онкотического давления крови происходит выход воды из сосудов в интерстициальное пространство, что приводит к отеку тканей.

  1. Содержание глюкозы.В нормальных условиях оно равно 3,3-5,5 ммоль/л.
  2. Содержание кислорода и углекислого газа вкрови. Артериальная кровь содержит 18-20 об % кислорода и 50-52 об % углекислого газа, в венозной крови кислорода 12 об % и углекислого газа 55-58 об %.
  3. Кислотно-основное равновесие крови.Активная реакция крови обусловлена соотношением водородных и гидроксильных ионов и является жесткой константой, так как только при строго определенном кислотно-основном равновесии возможно нормальное протекание обменных процессов. Для оценки активной реакции крови используют водородный показатель или рН крови, равный 7,36 (артериальной крови 7,4, венозной – 7,35). Увеличение концентрации водородных ионов приводит к сдвигу реакции крови в кислую сторону, что называется ацидозом. Уменьшение концентрации водородных ионов и увеличение концентрации гидроксильных ионов ОНприводит к сдвигу реакции в щелочную сторону, что называется алкалозом.

Удержание констант крови на определенном уровне осуществляется по принципу саморегуляции, что достигается формированием соответствующих функциональных систем. В качестве примера рассмотрим схему функциональной системы, направленной на поддержание рН крови.

В результате обмена веществ образуются продукты обмена, которые могут привести к изменению рН крови, т. е. к смещению активной реакции крови в кислую или щелочную сторону. Вместе с тем, у человека в условиях нормы рН крови сохраняется на относительно постоянном уровне, что обусловлено наличием в крови прежде всего буферных систем: гемоглобиновой, карбонатной, фосфатной, белковой. Эти системы нейтрализуют значительную часть кислых и щелочных веществ, поступающих в кровь, и препятствуют сдвигу рН.

Буферные системы имеются и в тканях, где они представлены в основном клеточными белками и фосфатами. В процессе метаболизма кислых продуктов образуется больше, чем щелочных. Следовательно, опасность сдвига рН крови в кислую сторону больше. Поэтому буферные системы крови и тканей более устойчивы к действию кислот, чем щелочей. Так, для сдвига рН крови в щелочную сторону требуется прибавить к ней в 70 раз больше едкого натра, чем к чистой воде. Для сдвига рН в кислую сторону необходимо добавить к плазме в 300 раз больше соляной кислоты, чем к воде.

Если буферные системы неспособны противодействовать изменению рН, то включаются другие механизмы. Так, накопление продуктов метаболизма приводит к раздражению хеморецепторов сосудов (прежде всего сосудистых рефлексогенных зон) импульсы от головного мозга. Эти структуры на основе поступающей информации формируют ответные реакции, направленные на восстановление исходной величины рН.

При этом изменяется деятельность почек, желудочно-кишечного тракта, в результате чего из организма удаляется избыток веществ, вызвавших сдвиг рН. Например, при ацидозе почки выделяют больше кислого одноосновного фосфата натрия, а при алкалозе – больше щелочных солей. Через потовые железы удаляется молочная кислота, а изменение легочной вентиляции приводит к удалению углекислого газа. В регуляции рН обязательное участие принимает гормональная регуляция.

Включение всех этих аппаратов реакций приводит к восстановлению константы рН. Если же этого не происходит, то формируется поведенческий компонент функциональной системы, б результате соответствующего поведения (исключение или увеличение потребления кислых или щелочных веществ) константа рН возвращается к исходному уровню.

 

  • Биохимия крови. Белки плазмы крови.

Важнейшей составной частью плазмы являются белки, содержание которых составляет 7-8% от массы плазмы. Белки плазмы — альбумины, глобулины и фибриноген. К альбуминам относятся белки с относительно малой молекулярной массой (около 70 000), их 4-5%, к глобулинам — крупномолекулярные белки (молекулярная масса до 450 000), количество их доходит до 3%. На долю глобулярного белка фибриногена (молекулярная масса 340 000) приходится 0,2-0,4%. Плазма крови, лишенная фибриногена, называется сывороткой.

Функциональная роль белков:

  • Транспортная
  • Онкотическое давление
  • Защитная
  • Гемостатическая
  • Реологическая
  • Буферная
  • Механизмы СОЭ

Функции белков плазмы весьма разнообразны:

  • они обеспечивают онкотическое давление крови, от которого в значительной степени зависит обмен воды и растворенных в ней веществ между кровью и тканевой жидкостью;
  • регулируют рН крови благодаря наличию буферных свойств;
  • влияют на вязкость крови и плазмы, что чрезвычайно важно для поддержания нормального уровня кровяного давления;
  • обеспечивают гуморальный иммунитет, так как являются антителами (иммуноглобулинами);
  • принимают участие в свертывании крови;
  • способствуют сохранению жидкого состояния крови, так как входят в состав противосвертывающих веществ, именуемых естественными антикоагулянтами;
  • служат переносчиками ряда гормонов, липидов, минеральных веществ;
  • обеспечивают процессы репарации, роста и развития различных клеток организма.

Растворы, имеющие одинаковое с кровью осмотическое давление, получили название изотонических илифизиологических. К таким растворам для теплокровных животных и человека относятся 0,9%-ный раствор хлорида натрия и 5%-ный раствор глюкозы. Растворы, имеющие большее осмотическое давление, чем кровь, называютсягипертоническими, а меньшее – гипотоническими.

Для обеспечения жизнедеятельности изолированных органов и тканей, а также при кровопотере используют растворы, близкие по ионному составу к плазме крови.

Таблица 2. Процентное содержание белков плазмы

Таблица 3. Важнейшие транспортные белки плазмы

Онкотическое давление плазмы крови

Осмотическое давление, создаваемое белками (т.е. их способность притягивать воду), называется онкотическим.Онкотическое давление более чем на 80% определяется альбуминами, что связано с их относительно малой молекулярной массой и большим количеством молекул в плазме.

Онкотическое давление играет важную роль в регуляции водного обмена. Чем больше его величина, тем больше воды удерживается в сосудистом русле и тем меньше ее переходит в ткани, и наоборот. Онкотическое давление влияет на образование тканевой жидкости, лимфы, мочи и всасывание воды в кишечнике. Поэтому кровезамещающие растворы должны содержать в своем составе коллоидные вещества, способные удерживать воду.

При снижении концентрации белка в плазме развиваются отеки, так как вода перестает удерживаться в сосудистом русле и переходит в ткани.

Осмотический отек (накопление жидкости в межклеточном пространстве) развивается при повышении осмотического давления тканевой жидкости (например, при накоплении продуктов тканевого обмена, нарушении выведения солей).

Онкотический отек (коллоидно-осмотический отек), т.е. увеличение содержания воды в интерстициальной жидкости, обусловлен снижением онкотического давления крови при гипопротеинемии (в основном за счет гипоальбуминемии, так как альбумины обеспечивают до 80% онкотического давления плазмы).

 

  • Биохимия крови. Ферменты крови.

Кровь содержит множество ферментов, но их количество бывает настолько минимально, что их не удается обнаружить в качестве отдельной электрофоретической фракции. По происхождению ферменты крови принято разделять на три группы:

  1. Собственные ферменты крови (секреторные). Ферменты, выполняющие определенные функции в крови. Ферменты свертывающей и антисвертывающей системы крови. Фермент липопротеидлипаза (атакует ЛП), триглицеридлипаза, лицитинхолистеролацилтрансфераза (ЛХАТ) катализирует реакцию этерефикации холистерола
  2. Ферменты, поступающие в кровь из тканей в результате гибели клеток или утечки через мембрану.Индикаторные ферменты.
  3. Ферменты, поступающие в кровь из выводных протоков различных желез. Экскреторные ферменты. Амилаза и липаза (из поджелудочной железы), щелочная фосфотаза (из печени).

Для клинической практики имеют значение гиперферментемии или гипоферментемии. Чаще встречаются первые.

Вторые встречаются редко, обычно это или результат нарушения поступления секреторных ферментов (при церрозах часто) или результат интоксикации (например снижение активности холиностеразы при поражениях фосфорорганическими средствами). Это может быть результат наследственной патологии, касается это отсутствие некоторых протеиназ системы свертывания крови при гемофилиях.

Выход ферментов в кровь.

Существует несколько факторов определяющих скорость выхода ферментов из поврежденных тканей в кровь:

  1. Концентрационный градиент ткань-кровь. Чем выше тем быстрее ферменты уходят в кровь ферменты из поврежденных клеток. Пример: в печени лактатдегидрогиназа (ЛДГ) концентрационный градиент по отношению с кровью 3000:1. Для АсАТ и АлАТ – 10.000:1.
  2. Относительная молекулярная масса. Ферменты с меньшей молекулярной массой быстрее выходят из клеток в кровь.
  3. Внутриклеточная локализация ферментов. Цитоплазматические ферменты в крови появляются раньше, чем внутримитохондриальные.

Как удаляются ферменты из русла крови?

  1. Часть ферментов может выделяться с мочой если их молекулярная масса невелика (амилаза, уропепсин).
  2. Основной путь – разрушение в кровяном русле протеиназами.
  3. Поглощение клетками ретикулоэндотелиальной системы и последующее разрушение.

В целом активность ферментов в крови и определяется соотношением процессов

  1. Увеличивается утечка через поврежденные мембраны.
  2. Некроз ткани
  3. Повышенный синтез
  4. Высокая активность
  5. Старение и отмерание клеток

Уменьшение

  1. Инактивация
  2. Экскреция
  3. Поглощение клетками ретикулоэндотелиальной системы.

На регистрируемую величину активности влияет период полужизни ферментов в крови. Оказывается, для каждого фермента он индивидуален. АсАТ период полужизни составляет 17±5 часов. АлАТ – 47±10 часов. Холиностераза – 10 суток, липаза 3-6 часов.

 

  • Биохимия крови. Липопротеиды крови.

Липопротеины плазмы подразделяются на две группы: белки, связанные с липидами ковалентно, и белки, связанные с липидами нековалентными связями. Липид, ковалентно связанный с липопротеином, служит якорем, с помощью которого белки прикрепляются к мембране (см. рис. 231). Липопротеины второй группы не имеют строго определенного состава. Они скорее представляют собой агрегаты липидов с белками. Эти липопротеиновые комплексы имеют переменные размеры и состав. В плазме крови они обеспечивают транспорт водонерастворимых липидов.

А. Состав липопротеиновых комплексов

Липопротеиновые комплексы представляют собой шаровидные агрегаты, состоящие из ядра, образованного неполярными липидами (триацилглицеринами и ацилхолестеринами), и оболочки толщиной примерно 2 нм, построенной из апопротеинов и амфифильных липидов (фосфолипидов и холестерина). Наружная сторона оболочки полярна, вследствие этого липиды растворимы в плазме. Чем больше липидное ядро, т. е. чем большую часть составляют неполярные липиды, тем меньше плотность липопротеинового комплекса.

Липопротеиновые комплексы делятся на пять групп. Ниже они приведены в порядке уменьшения размера и увеличения плотности: это хиломикроны и остатки хиломикронов, липопротеины очень низкой плотности [ЛОНП (VLDL от англ. very low density lipoproteins)], липопротеины промежуточной плотности [ЛПП (IDL от англ. intermediate density lipoproteins)], липопротеины низкой плотности [ЛНП (LOL от англ. low density lipoproteins)], липопротеины высокой плотности [ЛВП (HDL от англ. high density lipoproteins)]. Липопротеиновые комплексы несут на внешней поверхности характерный апопротеин, который «плавает» на оболочке (здесь в качестве примера ЛНП). Апопротеины играют решающую роль в функционировании липопротеинов: они служат молекулами узнавания для мембранных рецепторов (см. ниже) и необходимыми партнерами для ферментов и белков, которые участвуют в метаболизме и обмене липидов.

Б. Транспорт триацилглицеринов и холестерина

Хиломикроны обеспечивают транспорт пищевых липидов от кишечника к тканям. Хиломикроны образуются в слизистой кишечника и транспортируются в кровь лимфатической системой (см. с. 266). В мышцах и жировой ткани они разрушаются липазой липопротеинов, активирующейся апопротеином С-II. Под действием этого фермента хиломикроны быстро теряют бóльшую часть своих триацилглицеринов. Остатки хиломикронов утилизируются печенью.

ЛОНП, ЛПП и ЛНП тесно связаны между собой. Они транспортируют триацилглицерины, холестерин и фосфолипиды от печени к тканям. ЛОНП образуются в печени (см. рис. 165) и могут превращаться, как и хиломикроны, в ЛПП и ЛНП путем отщепления жирных кислот. Образующиеся ЛНП снабжают холестерином различные ткани организма.

ЛВП возвращают избыточный холестерин, образующийся в тканях, обратно в печень. Во время транспорта холестерин ацилируется жирными кислотами из лецитина (см. рис. 57). В этом процессе участвует лецитинхолестеринацилтрансфераза (КФ 2.3.1.43). Между ЛВП и ЛОНП также происходит обмен липидами и белками.

Эндоцитоз, опосредованный рецептором. При потреблении холестерина клетки с помощью мембранных рецепторов, узнающих апо-В-100 и апо-Е, связывают ЛНП. «ЛНП-рецепторы» захватывают эти комплексы путем эндоцитоза. Поглощение происходит в так называемых «окаймленных ямках» — областях мембран, у которых внутренняя поверхность выстлана белком клатрином. Клатрин облегчает включение в ямку и содействует отделению везикулы (“окаймленная везикула”). Внутри клетки клатрин отделяется от везикулы и используется повторно. Везикула связывается с лизосомой, которая переваривает ее содержимое

Гемоглобинопатии– наследственные изменения структуры какой-либо цепи нормального гемоглобина вследствие точечных мутаций генов. Известно около 300 вариантовHbA, имеющих в первичной структуре α- или β-цепи незначительные изменения. Некоторые из них практически не влияют на функции белка и здоровье человека, другие – вызывают значительные нарушения функцииHbAи развитие заболеваний различной степени тяжести.

В аномальных гемоглобинах изменения могут затрагивать аминокислоты:

  • находящиеся на поверхности белка;
  • участвующие в формировании активного центра;
  • аминокислоты, замена которых нарушает трехмерную конформацию молекулы;
  • аминокислоты, замена которых изменяет четвертичную структуру белка и его регуляторные свойства.

Аномальные гемоглобины отличаются от HbAпо первичной структуре, форме, величине заряда. При этом изменяются такие свойства как сродство к кислороду, растворимость, устойчивость к денатурации и др.

Примеры.

  1. Серповидноклеточная анемия. Наследственное заболевание, связанное с заменой глутаминовой кислоты в 6-м положении (сN-конца) на валин в β-цепях молекулы гемоглобинаS. Растворимость дезоксигемоглобинаSзначительно снижена. Его молекулы начинают «слипаться», образуя волокнистый осадок, который деформирует эритроцит, придавая ему форму серпа (полумесяца). Такие эритроциты плохо проходят через капилляры тканей, закупоривают сосуды и создают локальную гипоксию. Они быстро разрушаются и возникает гемолитическая анемия. Дети, гомозиготные по мутантному гену, часто умирают в раннем возрасте. Болезнь распространена в странах Южной Америки, Африки и Юго-Восточной Азии.
  2. ГемоглобинМ– в результате мутации в гене происходит замена в α- или β-цепи гистидина (в 7-м или 8-м положении) на тирозин. В результате этогоFe2+окисляется вFe3+и образуется метгемоглобин, не способный связывать кислород. Развивается цианоз и гипоксия тканей.

 

  • Строение гемоглобина, формы гемоглобина. Гемоглобинопатии.

Основные функции эритроцитов обусловлены наличием в их составе белка хромопротеида —гемоглобина.

Гемоглобин состоит из белковой (глобин) и железосодержа­щей (гем) частей; на одну молекулу глобина приходится 4 молекулы гема.

В крови здорового человека содержание гемоглобина составляет 120— 165 г/л (120—150 г/л у женщин, 130—160 г/л у мужчин). У беременных со­держание гемоглобина может понижаться до 110 г/л.

Основные функции гемоглобина:

  • транспорт О2и СО2(дыхательных газов)
  • буфер
  • связывание токсичных веществ

Гем состоит из молекулы порфирина, в центре которой расположен ионFe2+, способный присоеди­нять О2. Структура белковой части гемоглобина человека неоднородна,благодаря чему белковая часть разделяется на ряд фракций.

Виды гемоглобина в зависимости от состояния гема и глобина:

  • оксигемоглобин (НbО2) — присоединивший четыре мо­лекулы О2(в артериальной крови 98 %, в венозной 65 %).
  • дезоксигемоглобин(ННb) — гемоглобин, отдавший кис­лород (в артериальной крови ~2 %, в венозной 35 %). Синонимы:восстановленный, pe­дуцированный.
  • метгемоглобин(MetHb) — имеет окисленные атомы же­леза (Fe3+), не присоединяющие О2(в норме менее 3 %).
  • карбгемоглобин(НbСО2) — присоединяет СО2к глоби­ну (находится в венозной крови); Синонимы:карбогемоглобин.
  • карбоксигемоглобин(НbСО) — СО имеет сродство к Нbв240 раз выше, чем О2, и блокирует присоединение О2(например, если в крови Рсо = 0,5 мм рт. ст., то 50 % гемо­глобина будет связано с СО);

 

  • Коллаген, особенности строения и химического состава.

Коллагены – семейство родственных фибриллярных белков, секретируемых клетками соединительной ткани. Коллагены – самые распространённые белки не только межклеточного матрикса, но и организма в целом, они составляют около 1/4 всех белков организма человека. В межклеточном матриксе молекулы коллагена образуют полимеры, называемые фибриллами коллагена. Фибриллы коллагена обладают огромной прочностью и практически нерастяжимы. Они могут выдерживать нагрузку, в 10 000 раз превышающую их собственный вес. По прочности коллагеновые фибриллы превосходят прочность стальной проволоки того же сечения. Именно поэтому большое количество коллагеновых волокон, состоящих из коллагеновых фибрилл, входит в состав кожи, сухожилий, хрящей и костей.

Необычные механические свойства коллагенов связаны с их первичной и пространственной структурами. Молекулы коллагена состоят из трёх полипептидных цепей, называемых α-цепями. Идентифицировано более 20 α-цепей, большинство которых имеет в своём составе 1000 аминокислотных остатков, но цепи несколько отличаются аминокислотной последовательностью. В состав коллагенов могут входить три одинаковые или разные цепи.

Первичная структура α-цепей коллагена необычна, так капи, перевиваясь друг около друга, образуют трёхце-почечную правозакрученную суперспиральную молекулу, часто называемую тропоколлагеном. Цепи удерживаются друг около друга за счёт водородных связей, возникающих между амино- и карбоксильными группами пептидного остова разных полипептидных цепей, входящих в состав трёхспиральной молекулы. “Жёсткие” аминокислоты – пролин и гидроксипролин – ограничивают вращение полипептидного стержня и увеличивают тем самым стабильность тройной спирали. Глицин, имеющий вместо радикала атом водорода, всегда находится в месте пересечения цепей; отсутствие радикала позволяет цепям плотно прилегать друг к другу.

В результате такого скручивания пептидных остовов полипептидных цепей и наличия удлинённой структуры два других радикала из триады аминокислот Гли-X-Y оказываются на наружной поверхности молекулы тропоколлагена. Некоторые комплементарные участки молекул тропоколлагена могут объединяться друг с другом, формируя коллагеновые фибриллы, причём эти участки расположены таким образом, что одна нить тропоколлагена сдвинута по отношению к другой примерно на 1/4. Между радикалами аминокислот возникают ионные, водородные и гидрофобные связи.

Важную роль в формировании коллагеновых фибрилл играют модифицированные аминокислоты: гидроксипролин и гидроксилизин. Гидроксильные группы гидроксипролина соседних цепей тропоколлагена образуют водородные связи, укрепляющие структуру коллагеновых фибрилл. Радикалы лизина и гидроксилизина необходимы для образования прочных поперечных сшивок между молекулами тропоколлагена, ещё сильнее укрепляющие структуру коллагеновых фибрилл. Кроме того, к гидроксильной группе гидроксилизина могут присоединяться углеводные остатки (гликозилирование коллагена), функция которых пока неясна.

Таким образом, аминокислотная последовательность полипептидных цепей коллагена позволяет сформировать уникальную по своим механическим свойствам структуру, обладающую огромной прочностью. Изменение в первичной структуре коллагена может приводить к развитию наследственных болезней

Синтез и созревание коллагена – сложный многоэтапный процесс, начинающийся в клетке, а завершающийся в межклеточном матриксе. Синтез и созревание коллагена включают в себя целый ряд посттрансляционных изменений :

  • гидроксилирование пролина и лизина с образованием гидроксипролина (Hyp) и гидроксилизина (Hyl);
  • гликозилирование гидроксилизина;
  • частичный протеолиз – отщепление “сигнального” пептида, а также N- и С-концевых пропептидов;
  • образование тройной спирали.

Синтез полипептидных цепей коллагена

Полипептидные цепи коллагена синтезируются на полирибосомах, связанных с мембранами ЭР, в виде более длинных, чем зрелые цепи, предшественников – препро-α-цепей. У этих предшественников имеется гидрофобный “сигнальный” пептид на N-конце, содержащий около 100 аминокислот.

Основная функция сигнального пептида – ориентация синтеза пептидных цепей в полость ЭР. После выполнения этой функции сигнальный пептид сразу же отщепляется. Синтезированная молекула проколлагена содержит дополнительные участки – N- и С-концевые пропептиды, имеющие около 100 и 250 аминокислот, соответственно. В состав пропептидов входят остатки цистеина, которые образуют внутри- и межцепочечные (только в С-пептидах) S-S-связи. Концевые пропептиды не образуют тройную спираль, а формируют глобулярные домены. Отсутствие N- и С- концевых пептидов в структуре проколлагена нарушает правильное формирование тройной спирали.

Посттрансляционные модификации коллагена

Гидрокслирование пролина и лизина. Роль витамина С

Гидроксилирование пролина и лизина начинается в период трансляции коллагеновой мРНК на рибосомах и продолжается на растущей полипептидной цепи вплоть до её отделения от рибосом. После образования тройной спирали дальнейшее гидроксилирование пролиловых и лизиловых остатков прекращается.

Реакции гидроксилирования катализируют оксигеназы, связанные с мембранами микросом. Пролиловые и лизиловые остатки в Y-положении пептида (Гли-х-у)n подвергаются действию, соответственно, пролил-4-гидроксилазы и лизил-5-гидроксилазы. Пролил-3-гидроксилаза действует на некоторые остатки пролина в Х-положениях. Необходимыми компонентами этой реакции являются оскетоглутарат, О2 и витамин С (аскорбиновая кислота). Донором атома кислорода, который присоединяется к С-4 пролина, является молекула О2, второй атом О2 включается в сукцинат, который образуется при декарбоксилировании α-кетоглутарата, а из карбоксильной группы а-кетоглутарата образуется СО2 .

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. Обратное превращение происходит в ферментативном процессе за счёт восстановленного глутатиона

Гидроксилирование пролина необходимо для стабилизации тройной спирали коллагена, ОН-группы гидроксипролина (Hyp) участвуют в образовании водородных связей. А гидроксилирование лизина очень важно для последующего образования ковалентных связей между молекулами коллагена при сборке коллагеновых фибрилл. При цинге – заболевании, вызванном недостатком витамина С, нарушается гидроксилирование остатков пролина и лизина. В результате этого образуются менее прочные и стабильные коллагеновые волокна, что приводит к большой хрупкости и ломкости кровеносных сосудов с развитием цинги. Клиническая картина цинги характеризуется возникновением множественных точечных кровоизлияний под кожу и слизистые оболочки, кровоточивостью дёсен, выпадением зубов, анемией.

Гликозилирование гидроксилизина

После завершения гидроксилирования при участии специфических гликозилтрансфераз в состав молекулы проколлагена вводятся углеводные группы. Чаще всего этими углеводами служат галактоза или дисахарид галактозилглюкоза .

Они образуют ковалентную О-гликозидную связь с 5-ОН-группой гидроксилизина. Гликозилирование гидроксилизина происходит в коллагене, ещё не претерпевшем спирализации, и завершается после образования тройной спирали. Число углеводных единиц в молекуле коллагена зависит от вида ткани. Так, например, в коллагене сухожилий (тип I) это число равно 6, а в коллагене капсулы хрусталика (тип IV) – НО. Роль этих углеводных групп неясна; известно только, что при наследственном заболевании, причиной которого является дефицит лизилгидроксилазы (синдром Элерса – Данло-Русакова, тип VI), содержание гидроксилизина и углеводов в образующемся коллагене снижено; возможно, это является причиной ухудшения механических свойств кожи и связок у людей с этим заболеванием.

Образование проколлагена и его секреция в  межклеточное пространство

После гидроксилирования и гликозилирования каждая про-α-цепь соединяется водородными связями с двумя другими про-α-цепями, образуя тройную спираль проколлагена. Эти процессы происходят ещё в просвете ЭР и начинаются после образования межцепочечных дисульфидных мостиков в области С-концевых пропептидов. Из ЭР молекулы проколлагена перемещаются в аппарат Гольджи, включаются в секреторные пузырьки и секретируются в межклеточное пространство.

  • Эластин, особенности строения и химического состава.

Эластин- основной белок эластических волокон, которые в больших количествах содержатся в межклеточном матриксе, таких как кожа, стенки сосудов, связки, легкие и тд.

Синтез эластина начинается в фибробластах с образования предшественника эластина — белка тропоэластина. Тропоэластин является растворимым мономером, гидрофильные участки которого обогащены остатками лизина. В межклеточном матриксе при участии медьзависимой лизилоксидазы остатки лизина окисляются до аллизина, которые формируют поперечные сшивки, стабилизирующие молекулу эластина. В результате других посттрансляционных модификаций остатков лизина в составе молекул эластина также появляются нетипичные аминокислоты десмозин и изодесмозин, способные входить в состав нескольких пептидных цепей одновременно. За счет этого эластиновые нити объединяются в сетку прочными ковалентными связями[2].

Эластин наряду с коллагеном и некоторыми другими фибриллярными белками находится в межклеточном веществе (матриксе) соединительной ткани, формируя трехмерную сеть белковых волокон. Эта сеть не только важна для механической прочности ткани, но также обеспечивает контакты между клетками, формирует пути миграции клеток, вдоль которых они могут перемещаться (например, при эмбриональном развитии), изолирует разные клетки и ткани друг от друга (например, обеспечивает скольжение в суставах)[4].

Эластин выполняет важные функции в органах, подверженных постоянному растяжению и сжатию, например, в артерияхлегкихкожесухожилиях, различных сфинктерах[5]. Эластиновые и коллагеновые волокна помогают органам восстанавливать исходные размеры после растяжения, например, при защемлении кожи или после опустошения мочевого пузыря[6]. При снижении образования десмозинов (или их отсутствии) поперечные сшивки между волокнами эластина образуются в недостаточном количестве или не образуются вообще. Вследствие этого у эластических тканей снижается предел прочности на разрыв и появляются такие нарушения, как истончённость, вялость, растяжимость, т.е. утрачиваются их резиноподобные свойства. Клинически такие нарушения могут проявляться кардиоваскулярными изменениями (аневризмы и разрывы аортыдефекты клапанов сердца), частыми пневмониями и эмфиземой лёгких [7]. При нарушении синтеза эластина в организме в результате мутации гена ELM развивается наследственное заболевание артерий — суправульвулярный аортальный стеноз.

Общими для эластина и коллагена являются большое содержание глицина и пролина, наличие оксипролина, хотя последнего в эластине примерно в 10 раз меньше, чем в коллагене. Как и в коллагене, в эластине мало метионина и отсутствуют триптофан и цистеин. В отличие от коллагена в эластине значительно больше валина и аланина и меньше глутаминовой кислоты и аргинина. В целом характерной особенностью первичной структуры эластина является слишком малое содержание полярных аминокислотных остатков. При ферментативном гидролизе эластина в гидролизате обнаруживаются десмозин и изодесмозин. Эти соединения содержатся только в эластине. Структура их довольно необычна: 4 остатка лизина, соединяясь своими радикалами, образуют замещенное пиридиновое кольцо. Считают, что при образовании десмозина сначала 3 остатка лизина окисляются до соответствующих ε-альдегидов, а затем происходит их соединение с четвертым остатком лизина:

 

  • Фибронектин, трансглутаминаза и интегрины, строение, роль в организации межклеточного матрикса.

Фибронектин — неколлагеновый структурный гликопротеин межклеточного матрикса, синтезируется мно­гими клетками. Он построен из двух идентич­ных полипептидных цепей, соединённых дисульфидными мостиками у своих С-концов.

Полипептидная цепь фибронектина содержит 7-8 доменов, на каждом из которых расположе­ны специфические центры для связывания раз­ных веществ (коллагена, протеогликанов, гиалуроновой кислоты, углеводов плазматических мембран, гепарина, фермента трансглутаминазы).

Существует несколько форм фибронектина, которые синтезируются разными клетками. Растворимый, или плазменный, фибронектин синтезируется гепатоцитами. Нерастворимый, или тканевый фибронектин синтезируется в основном фибробластами или эндотелиоцитами, глиоцитами и эпителиальными клетками.

Фибронектин интегрирует компоненты межклеточного матрикса, способствует адгезии и распространению эпителиальных и мезенхимальных клеток, стимулирует пролиферацию и миграцию эмбриональных и опухолевых клеток, контролирует дифференцировку и поддержание цитоскелета клеток, активно участвуют в воспалительных и репаративных процессах.

Интегрины — это трансмембранные гетеродимерные клеточные рецепторы, взаимодействующие с внеклеточным матриксом и передающие различные межклеточные сигналы. От них зависит форма клетки, её подвижность, они участвуют в регулировке клеточного цикла.

Структурно интегриновые рецепторы представляют собой облигатные гетеродимеры — каждый состоит из одной альфа- и одной бета-субъединицы. У млекопитающих известно 19 альфа- и 8 бета-субъединиц. Более того, альтернативный сплайсинг порождает дополнительные варианты субъединиц, увеличивая разнообразие комбинаций. Молекулярная масса субъединиц варьирует от 90 до 160 кДа. Альфа-субъединицы определяют специфичность интегрина к лиганду, а бета-субъединицы связаны с компонентами цитоскелета и обеспечивают передачу сигнала в клетке. Интегрины постоянно присутствуют в клетке, но для связывания лиганда необходима их активация[2].

У человека описано 18 альфа- и 8 бета-субъединиц, при этом каждая альфа-субъединица образует комплекс только с определённым набором бета-единиц, что в итоге порождает 24 варианта димеров.[3]

Трансглютаминазы — семейство ферментов (КФ 2.3.2.13катализирующих образование ковалентных связей между свободными аминогруппами (либо из боковых цепей лизина) и гамма-карбоксамидными группами глутамина. Ковалентные связи, образованные трансглютаминазами, устойчивы к протеолизу. Если в результате генетических нарушений в крови отсутствует сшивающий фермент, то у может наблюдаться повышенная склонность к кровотечениям. Этот фермент (фактор XIII) получил название трансамидаза (трансглутаминаза) он активируется тромбином

Химический состав поперечно-полосатых мышц. Саркоплазматические белки. СТРОЕНИЕ МИОЗИНОВЫХ НИТЕЙ

Миозиновые нити образованы белком миозином.Миозин составляет почти половину всех белков скелетной мышцы. Молекула миозина содержит две идентичные тяжелые полипептидные цепи (мо­лекулярная масса каждой 200 000) и четыре легкие цепи (молекулярная масса око­ло 20 000). Каждая тяжелая цепь на большой части длины с С-конца имеет кон­формацию а-спирали, и обе спирали скручены друг с другом; эта часть молекулы имеет форму палочки. Противоположные концы каждой цепи (N-концы) имеют глобулярную форму, образуя «головки» молекулы. К каждой из головок некова­лентно присоединены по две легкие цепи.

Миозин катализирует гидролиз АТФ; это было установлено Энгельгардтом и Любимовой в 1939 г. Энергия гидролиза используется для сокращения мышцы, каталитический активный центр локализо­ван в головках молекулы миозина.

Палочкообразные хвосты молекул миозина могут соединяться друг с другом продольно, образуя пучки; головки выступают на поверхности пучка, выстраива­ясь вокруг него по спирали. В области М-линии пучки стыкуются «хвост к хвосту». Так получаются миозиновые нити саркомера, каждая из которых содержит около 400 молекул миозина.

СТРОЕНИЕ АКТИНОВЫХ НИТЕЙ

В состав актиновых нитей входят белки актин, тропомиозин и тропонин. Основу нитей составляют молекулы актина. Актин — это глобулярный белок с молекулярной массой 43 000 и шарообразными молекулами диаметром около 5 нм; такая форма актина называется G-актин (глобулярный актин). G-актин содержится и во многих немышечных клетках.

1)Молекулы G-актина могут нековалентно соединяться, образуя фибриллярный актин — F-актин. Форма молекул F-актина напоминает две нитки бус, скрученные друг с другом. В мышечных клетках весь актин находится в форме F-актина.

К F-актину могут присоединяться головки миозина, причем на каждой молеку­ле G-актина в F-актине есть центр связывания миозина. В результате такого взаи­модействия в сотни раз увеличивается АТФазная активность миозина. Соединение F-актина с миозином называют актомиозином. Образование связей между миозиновыми и актиновыми нитями в саркомере имеет важное значение в процессе сокращения мышцы.

2)Молекулы тропомиозина — имеют форму палочек длиной 40 нм. Они располагаются вблизи желобков спиральной ленты F-актина, вдоль нее, причем каждая молекула тропомиозина соединена с семью молекулам^ G-актина, а концами примыкает к соседним молекулам тропомиози­на.

3)Тропонин — имеет глобулярную форму; он построен из трех разных субъединиц. Тропонин нековалентно связан с тропомио­зином и с актином; на каждую молекулу тропомиозина приходится одна молекула троит шина. Одна из субъединиц тропонина содержит Са-связывающие центры: эта субъединица по строению сходна с кальмодулином.

Тонкие нити прикреплены к Z-пластинкам, которые тоже представляют собой белковые структуры. Содержание миозина, актина, тропомиозина и тропонина в миофибриллах равно примерно 55, 25, 15 и 5 % соответственно.

Белки миофибрилл можно выделять in vitro миозиновые и актиновые нити. Миозиновые и актиновые нити можно также выделить из мышечной ткани после осторожного разрушения клеточных мембран и миофибрилл. Можно получать также актомиозиновые ком­плексы, которые, как мы уже отмечали, образуются в результате присоединения головок миозина к молекулам G-актина в актиновых нитях (поперечные мостики). Актомиозиновые волокна in vitro при определенных условиях могут сокращаться.

 

Макроэргические соединения мышечной ткани. Скелетная мышца, работающая с максимальной активностью, потребляет в десят­ки раз больше энергии, чем покоящаяся, причем переход от состояния покоя к состоянию максимальной работы происходит за доли секунды. В связи с этим для мышцы, в отличие от других органов, оказались необходимыми механизмы изме­нения скорости синтеза АТФ в очень широких пределах, а также быстрого пере­ключения с одного режима на другой.

Механизмы увеличения продукции АТФ. Многие процессы, обеспечиваю­щие работу мышц энергией, рассмотрены в предыдущих разделах. К ним относит­ся увеличение снабжения мышц окисляемыми субстратами: мобилизация гликоге­на печени и мышц, глюконеогенез из молочной кислоты (цикл Кори и глюкозо- аланиновый цикл), мобилизация депонированных жиров и поступление жирных кислот и кетоновых тел в мышцы. Увеличиваются также легочная вентиляция и скорость кровотока, а следовательно, и снабжение мышц кислородом. Эти процес­сы вместе с механизмами аллостерической регуляции, повышающими активность ключевых ферментов катаболизма, многократно увеличивают скорость синтеза АТФ.

В работающей мышце увеличивается скорость кругооборота цикла АТФ-АДФ. Однако концентрация АТФ изменяется незначительно: она лишь на 10-20 % мень­ше, чем в покоящейся мышце.

Общее содержание АТФ в мышце составляет примерно 5 мкмоль на 1 г ее мас­сы. При прекращении синтеза АТФ этого количества хватает лишь примерно на 1 с работы. Отсюда следует, что каждую секунду должно синтезироваться около 5 мкмоль АТФ на 1 г мышц. Исходя из этого, можно подсчитать, что если в рабо­ту включена ]/3 мышц тела (примерно 10 кг) и работа продолжается 10 мин, то за это время синтезируется около 1,5 кг АТФ (и столько же превратится в АДФ). Конечно, эта величина лишь ориентировочна и сильно зависит от интенсивнос­ти работы.

Поскольку снабжение митохондрий кислородом становится лимитирующим звеном в работающей мышце, важное значение имеет активация анаэробного рас­пада глюкозы. Усиление гликолиза связано с действием аденилаткиназы, которая катализирует следующую реакцию:

2АДФ -► АТФ + АМФ.

Концентрация АДФ в работающей мышце несколько увеличена (соответствен­но снижению концентрации АТФ); поэтому в результате действия аденилаткина­зы повышается и концентрация АМФ, который является аллостерическим актива­тором фосфофруктокиназы — ключевого фермента гликолиза, а также гликоген- фосфорилазы. В мыш­цах имеется высокоэнергетическое вещество креатинфосфат, которое образуется из креатина и АТФ при действии креатинкиназы (рис. 22.11). Эта реакция легко обра­тима. Содержание креатинфосфата в покоящейся мышце в 3-8 раз больше, чем со­держание АТФ; такое количество обеспечивает интенсивную работу мышц в тече­ние 2-5 с. За это время человек может пробежать 15-50 м. Мышцы при переходе от покоя к работе сначала используют АТФ, образующийся из креатинфосфата: это наиболее быстрый путь генерации АТФ. Тем временем включаются другие меха­низмы: каскадный механизм мобилизации гликогена в мышечных клетках, а затем и механизмы усиленного транспорта в мышцы субстратов окисления из печени и жировой ткани. Напомним, что при мышечной работе в первую очередь использу­ются запасы углеводов, а при длительной работе постепенно увеличивается ис­пользование жиров. Изменяется также относительная интенсивность анаэробно­го и аэробного путей образования АТФ: кратковременная интенсивная работа (на­пример, бег на 100 м) может совершаться почти целиком за счет гликолиза. При продолжении работы вклад аэробного процесса увеличивается, а анаэробного — уменьшается.

 

Белки  миофибрилл: актин, миозин, тропонин, тропомиозин. Механизм мышечного сокращения.

СТРОЕНИЕ АКТИНОВЫХ НИТЕЙ

В состав актиновых нитей входят белки актин, тропомиозин и тропонин. Основу нитей составляют молекулы актина. Актин — это глобулярный белок с молекулярной массой 43 000 и шарообразными молекулами диаметром около 5 нм; такая форма актина называется G-актин (глобулярный актин). G-актин содержится и во многих немышечных клетках.

1)Молекулы G-актина могут нековалентно соединяться, образуя фибриллярный актин — F-актин. Форма молекул F-актина напоминает две нитки бус, скрученные друг с другом. В мышечных клетках весь актин находится в форме F-актина.

К F-актину могут присоединяться головки миозина, причем на каждой молеку­ле G-актина в F-актине есть центр связывания миозина. В результате такого взаи­модействия в сотни раз увеличивается АТФазная активность миозина. Соединение F-актина с миозином называют актомиозином. Образование связей между миозиновыми и актиновыми нитями в саркомере имеет важное значение в процессе сокращения мышцы.

2)Молекулы тропомиозина — имеют форму палочек длиной 40 нм. Они располагаются вблизи желобков спиральной ленты F-актина, вдоль нее, причем каждая молекула тропомиозина соединена с семью молекулам^ G-актина, а концами примыкает к соседним молекулам тропомиози­на.

3)Тропонин — имеет глобулярную форму; он построен из трех разных субъединиц. Тропонин нековалентно связан с тропомио­зином и с актином; на каждую молекулу тропомиозина приходится одна молекула троит шина. Одна из субъединиц тропонина содержит Са-связывающие центры: эта субъединица по строению сходна с кальмодулином.

Тонкие нити прикреплены к Z-пластинкам, которые тоже представляют собой белковые структуры. Содержание миозина, актина, тропомиозина и тропонина в миофибриллах равно примерно 55, 25, 15 и 5 % соответственно.

Белки миофибрилл можно выделять in vitro миозиновые и актиновые нити. Миозиновые и актиновые нити можно также выделить из мышечной ткани после осторожного разрушения клеточных мембран и миофибрилл. Можно получать также актомиозиновые ком­плексы, которые, как мы уже отмечали, образуются в результате присоединения головок миозина к молекулам G-актина в актиновых нитях (поперечные мостики). Актомиозиновые волокна in vitro при определенных условиях могут сокращаться.

Сокращение мышцы включается потенциалом действия нервного волокна, кото­рый через нервно-мышечный синапс при посредстве медиатора трансформиру­ется в потенциал действия сарколеммы и трубочек Т-системы. Ответвления тру­бочек окружают каждую миофибриллу, а также контактируют с цистернами сар­коплазматического ретикулума (см. рис. 22.2). В цистернах в значительной концентрации содержится кальций, часть которого хранится в соединении со специальным Са-связывающим белком секвестрином. Потенциал действия, посту­пающий по трубочкам, вызывает освобождение ионов Са2+ из цистерн саркоплаз­матического ретикулума. В покоящихся мышцах концентрация кальция в цитозо­ле клеток несколько меньше 10~7 моль/л; при возбуждении она увеличивается при­мерно до 10~5 моль/л. При такой концентрации молекулы тропонина насыщаются ионами Са2+, и включается сокращение.

В мембране саркоплазматического ретикулума имеется Са-АТФаза, которая составляет преобладающий интегральный белок этих мембран (около 90 % от всех белков). При повышении концентрации Са2+ в цитозоле Са-АТФаза начинает пе­рекачивать его обратно в полость ретикулума. Если с нерва не поступает новый импульс, вызывающий выход Са2+ из цистерн ретикулума, то скоро его концентра­ция в цитозоле снижается до 10~7 моль/л, и мышца расслабляется.

СОКРАЩЕНИЕ ГЛАДКИХ МЫШЦ

Гладкие мышцы составляют основную часть стенки матки, дыхательных путей, кровеносных сосудов, желудка, желчного пузы­ря, кишечника.

Повышение и снижение концентрации Са2+ в цитозоле клетки и зависимое от АТФ взаимодействие актиновых и миозиновых волокон с последующим перемеще­нием их относительно друг друга — основные механизмы сокращения и расслаб­ления как в поперечнополосатых, так и в гладких мышцах. Но в поперечнополоса­тых мышцах кальций активирует сокращение, соединяясь с тропонином, который входит в состав тонких мышечных волокон, в то время как в гладких мышцах Са2+ соединяется с кал ьмо дул ином. Комплекс Са2+-кальмодулин активирует киназу лег­ких цепей миозина (ЛЦМК, рис. 22.7). Фосфорилирование этих цепей придает ми- озиновым фибриллам способность взаимодействовать с актином, который акти­вирует миозиновую АТФазу, и мышца сокращается. Уменьшение концентрации Са2+ инактивирует киназу легких цепей; миозин дефосфорилируется фосфатазой легких цепей, далее инактивируется актомиозиновая АТФаза, и наступает расслаб­ление.

Повышение концентрации Са2+ в цитозоле и сокращение мышцы происходят в результате открытия потенциал-чувствительных ионных каналов саркоплазматичес­кого ретикулума, а также через инозитолфосфатный механизм. Расслабление глад­ких мышц обеспечивается не только снижением концентрации Са2+ в цитозоле в результате действия Са2+-АТФазы, но и при действии внешних сигналов, вторым (внутриклеточным) вестником которых служит циклогуанозинмонофосфат (цГМФ) — аналог цАМФ. Он образуется из ГТФ при действии гуанилатциклазы. Есть две формы этого фермента: мембранная и цитозольная. Мембран­ная форма активируется пептидными гормонами, а цитозольная — окисью азота.

 

Химический состав нервной ткани. Особенности белкового состава нервной ткани. В нервной ткани содержатся как простые, так и сложные белки. Простые

белки – это альбумины (нейроальбумины), глобулины (нейроглобулины), катионные белки (гистоны и др.) и опорные белки (нейросклеропротеины).Альбумины и глобулины по своим физико-химическим свойствам несколько отличаются от аналогичных белков сыворотки крови, поэтому их называют нейроальбуминами и нейроглобулинами. Количество нейроглобулинов в головном мозге относительно велико – в среднем 5% по отношению ко всем растворимым белкам. Нейроальбумины являются основным белковым компонентом фосфопротеинов нервной ткани, на их долю приходится основная масса растворимых белков (89–90%). В свободном состоянии нейроальбумины встречаются редко. В частности, они легко соединяются с липидами, нуклеиновыми кислотами, углеводами и другими небелковыми компонентами.Белки, которые в процессе электрофоретического разделения при рН 10,5–12,0 движутся к катоду, получили название катионных. Главнейшими представителями этой группы белков в нервной ткани являются гистоны, которые делятся на пять основных фракций в зависимости от содержания в их полипептидных цепях остатков лизина, аргинина и глицина.

Нейросклеропротеины можно охарактеризовать как структурно-опорные белки. Основные представители этих белков – нейроколлагены, нейроэластины, нейростромины и др. Они составляют примерно 8–10% от общего количества простых белков нервной ткани и локализованы в основном в белом веществе головного мозга и в периферической нервной системе.

Сложные белки нервной ткани представлены нуклеопротеинами, липопротеинами, протеолипидами, фосфопротеинами, гликопротеинами и т.д. В мозговой ткани содержатся в значительном количестве еще более сложные надмолекулярные образования, такие, как липонуклеопротеины, липогликопротеины и, возможно, липогликонуклеопротеиновые комплек-

сы.

Нуклеопротеины – белки, которые принадлежат либо к дезоксирибонуклеопротеинам, либо к рибонуклеопротеинам. Часть этих белков из мозговой ткани извлекается водой, другая часть – солевыми средами, а третья –0,1 М раствором щелочи.

Липопротеины составляют значительную часть водорастворимых белков мозговой ткани. Их липидный компонент – это в основном фосфоглицериды и холестерин.

Протеолипиды – это белково-липидные соединения, экстрагируемые органическими   растворителями из ткани мозга. Отличаются от водорастворимых липопротеинов тем, что они нерастворимы в воде, но растворимы в смеси хлороформ–метанол. Белки, освобожденные от липидов, растворимы в воде, а также (благодаря высокому содержанию гидрофобных  аминокислот) в смеси хлороформ–метанол. Наибольшее количество протеолипидов сосредоточено в миелине, в небольших количествах они входят в состав синаптических мембран и синаптических пузырьков.

Фосфопротеины в головном мозге содержатся около 2% от общего количества всех сложных белков мозга. Фосфопротеины обнаружены в мембранах различных морфологических структур нервной ткани.

Гликопротеины – гетерогенная группа белков. По количеству белка и углеводов :

1 – это гликопротеины, содержащие от 5 до 40% углеводов и их производных; белковая часть состоит преимущественно из альбуминов и глобулинов. 2- в гликопротеинах содержится 40–85% углеводов, часто обнаруживается липидный компонент; по своему составу они могут быть отнесены к гликолипопротеинам.

В нервной ткани белок S-100 и белок 14-3-2. Белок S-100, или белок Мура, называют также кислым белком, так как он содержит большое количество остатков глутаминовой и аспарагиновой кислот. Этот белок сосредоточен в основном в нейроглии (85-90%), в нейронах его не более 10-15% от общего количества белка в головном мозге. Белок 14-3-2 также относится к кислым белкам. В отличие от белка S-100 он локализован в основном в нейронах; в нейроглиальных клетках его содержание невелико.

Ферменты. В мозговой ткани ферменты, катализирующие обмен углеводов, липидов и белков. Выделены лишь некоторые ферменты, в частности ацетилхолинэстераза и креатинкиназа.

Значительное количество ферментов в мозговой ткани находится в нескольких молекулярных формах (изоферменты): ЛДГ, альдолаза, креатинкиназа, гексокиназа, малатдегидрогеназа, глутаматдегидрогеназа, холинэстераза, кислая фосфатаза, моноаминоксидаза и др.__

 

Химический состав нервной ткани. Особенности липидного  состава нервной ткани. Нервные волокна окружены миелиновой оболочкой, которую в периферичес­кой нервной системе образуют леммоциты, а в мозге — клетки глии (олигодендрог­лиальные клетки). Миелиновая оболочка представляет собой производное плазма­тической мембраны леммоцита или глиальной клетки: мембрана сложена вдвое и многократно обернута вокруг аксона (рис. 23.1). Миелиновая оболочка образует по длине аксона короткие чехольчики, между

которыми имеются немиелинизированные участки — перехваты Ранвье; они расположены на расстоянии 0,1-1 мм друг от друга. Мембрана миелиновой оболочки построена по тому же типу, что и другие мембраны. В расчете на массу сухого вещества миелиновая оболочка содержит 70 % липидов и 30 % белков. Ос­новные липиды миелина указаны в табл. 23.1. Около 65 % всех липидов мозга на­ходится в миелиновых оболочках.

Рис. 23.1. Строение нервной клетки:

 

 

а — нервная клетка с дендритами (7), прилегающими к ней окончаниями других нейронов (2), ак-
соном (3), окруженным миелиновой оболочкой (4); 5 — перехват Ранвье; б — поперечный разрез
миелинового волокна; 6 — аксон; 7 — ядро леммоцита

Таблица 23.1. Липидный состав миелина нервной ткани человека

ЛшвдСодержание, %Лшшд■С*мтшт;%
Холестерин27.7Сфингомиелины7,9
Цереброзиды22,7Фосфатидилсерины4,8
Фосфатидилэтаноламины15,6Плазмалогены12,3
Фосфатидилхолины11,2

 

 

 

Миелиновая оболочка выполняет роль изолятора, предотвращающего «корот­кое замыкание» между соседними волокнами, а главное — обеспечивает пример­но в 6 раз более быстрый перенос нервного импульса, чем в немиелинизирован- ных волокнах (см. ниже).

Белки миелина, как правило, гидрофобны, не растворяются в воде, но образу­ют нековалентные соединения с липидами мембраны; некоторые из белков содер­жат ковалентно связанные жирные кислоты (протеолипиды). Среди химических компонентов головного мозга особое место занимают липиды, высокое содержание и специфическая природа которых придают мозговой ткани характерные особенности. В группу липидов головного мозга входят фосфоглицериды, холестерин, сфингомиелины, цереброзиды,

ганглиозиды и очень небольшое количество нейтрального жира. Многие липиды нервной ткани находятся в тесной взаимосвязи с белками, образуя сложные системы типа протеолипидов.В сером веществе головного мозга фосфоглицериды составляют более

60% от всех липидов, а в белом веществе – около 40%. Напротив, в белом веществе содержание холестерина, сфингомиелинов и особенно цереброзидов больше, чем в сером веществе.

Химический состав нервной ткани. Особенности  углеводного состава нервной ткани. В мозговой ткани имеются гликоген и глюкоза, но по сравнению с другими тканями ткань мозга бедна углеводами. Общее содержание глюкозы в го-

ловном мозге разных животных составляет в среднем 1–4 мкмоль на  г ткани, а гликогена – 2,5–4,5 мкмоль на 1 г ткани. Интересно отметить, что общее содержание гликогена в мозге эмбрионов и новорожденных животных значительно выше, чем в мозге взрослых. Например, у новорожденных мышей в отличие от взрослых особей уровень гликогена в 3 раза выше. По мере роста и дифференцировки мозга концентрация гликогена

быстро снижается и остается относительно постоянной у взрослого животного.

В мозговой ткани имеются также промежуточные продукты обмена углеводов: гексозо- и триозофосфаты, молочная, пировиноградная и другие кислоты (табл. 19.3).

 

Қажетті материалды таппадың ба? Онда KazMedic авторларына тапсырыс бер

Нейро-гуморальная регуляция обмена веществ. Роль гормонов в регуляции обмена веществ

error: Материал көшіруге болмайды!