Методическая разработка занятия № 3 раздела «УГЛЕВОДЫ»
advertisement
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Министерства здравоохранения Российской Федерации Кафедра химии и биохимии З.А. Леонова Пентозофосфатный путь. Глюкоза крови и регуляция ее концентрации. Гетерополисахариды. Учебное пособие для иностранных студентов Иркутск 2013 г. УДК 577.152.316. (075.8) ББК 28.902я73 Л 47 Рекомендовано методическим советом фармацевтического факультета ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России в качестве учебного пособия для студентов 3 курса, обучающихся по специальности «Фармация» (заочная форма обучения) (протокол № 8 от13.06. 2013 г.) Автор З. А. Леонова – канд. мед наук, старший преподаватель кафедры химии и биохимии ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России Рецензенты: М. И. Винокурова – доцент кафедры иностранных языков с курсом латинского языка и русского, как иностранного ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России И. Ж. Семинский – д.м.н., зав кафедрой патологии с курсом клинической иммунологии и аллергологии ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, профессор Леонова, З. А. Пентозофосфатный путь. Глюкоза крови и регуляция ее концентрации. Гетерополисахариды : учебное пособие для иностранных студентов / З. А. Леонова; ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России. – Иркутск : ИГМУ. 2013, –16 с. Методическое пособие «Пентозофосфатный путь. Глюкоза крови, регуляция. Гетерополисахариды.» (занятие № 3 раздела «УГЛЕВОДЫ») предназначено для иностранных студентов медицинских вузов. УДК 577.152.316. (075.8) ББК 28.902я73 Л 47 © Леонова З. А. ©ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, 2013 ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Пентозофосфатный путь…………………………………………………………………..4 2. Глюкоза крови и регуляция ее концентрации……………………………………………7 3. Гетерополисахариды……………………………………………………………………….11 4. Ответы на вопросы…………………………………………………………………………14 5. Список литературы…………………………………………………………………………15 Список сокращений ГГ – ГНГ – ГКС – ГПС – Г-6-Ф – ЖКТ – ИН – ЙТ – КА – Р-5-Ф – ПДГ – ПФП – СТГ – ЦНС – Эйк – глюкагон глюконеогенез глюкокортикостероиды гетерополисахариды глюкозо-6-фосфат желудочно-кишечный тракт инсулин йодтиронины катехоламины рибозо-5-фосфат пируватдегидрогеназный комплекс пентозофосфатный путь соматотропный гормон центральная нервная система эйкозаноиды ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ПУТЬ Окислительный распад глюкозы может начаться сразу после ее превращения в Г-6-Ф. Открытие прямого пути окисления углеводов принадлежит О. Варбургу, Ф. Липману, Ф. Диккенсу и В.А. Энгельгарду. Этот процесс, который идет без участия кислорода, называют пентозофосфатным путем (ПФП). При этом Г-6-Ф превращается в Р-5-Ф. Эта часть ПФП обозначается как окислительный путь. Преобразование молекул Г-6-Ф заключается в том, что они дважды подвергаются окислению с участием НАДФ-зависимых дегидрогеназ. Сначала (см. схему реакций) глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа превращает Г-6-Ф в лактон 6- фосфоглюконовой кислоты. После ее гидратации наступает второе окисление. Оно реализуется 6-фосфоглюконатдегидрогеназой и сопровождается декарбоксилированием субстрата, превращаемого в рибулозо-5-фосфат. Эта кетопентоза легко изомеризуется в свой альдегидный аналог – рибозо-5-фосфат. Таким образом, регуляция процесса односторонняя и направлена на его ингибирование, продуктами ПФП являются: НАДФН, Р-5-Ф и СО2. Окислительный этап ПФП поставляет клетке до 50% НАДФН. На неокислительном этапе, который может последовать за окислительным, молекулы рибулозо-5-фосфата с помощью ферментов транскетолазы и трансальдолазы превращаются в молекулы Ф-6-Ф. Фермент Г-6-Ф-изомераза катализирует обратимую реакцию, заключающуюся в переводе Ф-6-Ф в Г-6-Ф. Таким образом замыкается пентозный цикл. Все реакции и первого, и второго путей протекают в цитоплазме. Количественные соотношения между обоими этапами ПФП можно оценить следующим образом. Каждая из 6 молекул Г-6-Ф, вступая в окислительный этап, дважды передает по 2 атома водорода на НАДФ+ (с промежуточным присоединением Н2О) и теряет один атом углерода (в виде СО2). После неокислительного этапа в результате трансформаций возникают 5 молекул Г-6-Ф. К ним добавляется еще одна, шестая молекула, и все повторяется снова. Несмотря на вовлеченность множества молекул, итоговое уравнение ПФП выглядит довольно просто. 6 Ã-6-Ô + 12 ÍÀÄÔ + + 2 Í 2Î 5 Ã-6-Ô + 12 ÍÀÄÔÍ + 12 Í + + 6 ÑÎ 2 Но эта простота кажущаяся, т.к. 6 СО2 и 12 НАДФН + 12 Н+ образуются не из одной молекулы глюкозы, а за счет окислительного отщепления карбонильного углерода (в виде СО 2) от каждой из 6 молекул Г-6-Ф, после чего 6 пентозных обломков преобразуются в 5 молекул Г-6-Ф, вновь вступающих в циклический процесс. Схема реакций окислительного варианта пентозофосфатного пути CH 2OPO 3H2 CH 2OPO 3H2 O H H OH H ÍÀÄÔ + +Í OH Ã-6-ÔÄà OH Í 2Î O H H HO H ÍÀÄÔÍ + H H =O HO OH H Ã-6-Ô OH 6-ôîñôîãëþêîíîëàêòîí ÑÎ 2 COOH H ÑÍ 2ÎÍ OH HO ÍÀÄÔ H 6-ôîñôîãëþêîíî- H OH ëàêòîíàçà H OH ÑÍ 2ÎPO + ÍÀÄÔÍ +Í Ñ=Î + 6-ÔãÄà H OH H OH ÑÍ 2ÎPO ðèá- 5-ô-èçîìåðàçà 3H2 3H2 ðèáóëîçî- 5-ôîñôàò 6-ôîñôîãëþêîíàò H O Ñ O H OH H OH H OH ÑÍ 2ÎPO HO P OH O O OH 3H2 ðèáîçî- 5-ôîñôàò OH ðèáîçî- 5-ôîñôàò OH Разнообразие и обратимый характер реакций второго этапа позволяет не только обеспечивать регенерацию Г-6-Ф, но и широко использовать образующиеся при этом углеводы для других надобностей. Например, для синтеза мононуклеотидов, ацилглицеролов и глицерофосфолипидов ПФП вполне допускает такие «утечки»: они легко компенсируются тем, что для регенерации 5 молекул Г-6-Ф в цикл должно вступить больше, чем 6 молекул глюкозы (фосфорилируемых гексокиназой). ТАБЛИЦА 1. ВОЗМОЖНЫЙ БАЛАНС РЕАКЦИЙ И ИТОГОВОЕ УРАВНЕНИЕ НЕОКИСЛИТЕЛЬНОГО ПУТИ Вещества, вступившие в Реакции Вещества, оставшиеся реакцию после реакции (не вступившие в следующую) Ксилулозо-5-фосфат (Кс-5-ф) Кс-5-ф + Р-5-ф → Рибозо-5-фосфат (Риб-5-ф) → фосфоглицериновый альдегид (ФГА) + седогептулозо-7-фосфат (СГ-7-ф) ФГА + С-Г-7-ф → эритрозо- Фр-6-ф 4-фосфат (Эр-4-ф) +фруктозо-6-фосфат (Фр-6ф) Кс-5-ф Эр-4-ф + Кс-5-ф → ФГА ФГА +Фр-6-ф Фр-6-ф 2 Кс-5-ф + Риб-5-ф = 3 Риб-5-ф 2 Фр-6-ф + ФГА ИТОГО: 6-Риб-5-ф = 5 Фр-6-ф. Затем фермент Г-6-ф-изомераза превращает Фр-6-ф в Г-6ф. К 5 молекулам Г-6-ф добавляется шестая, и все повторяется сначала. Ткани, где протекают реакции ПФП, могут нуждаться либо в двух его продуктах (НАДФН и Р-5-Ф), либо только в одном (НАДФН). К первой группе тканей относятся: быстро-пролиферирующие, печень и другие железы, синтезирующие белок на экспорт, а также органы с гиперплазией и гипертрофией. Вторая группа – это жировая ткань и лактирующая молочная железа, где интенсивно идет синтез жирных кислот, эндокринные железы, в которых синтезируются стероидные гормоны, печень, образующая холестерин и потребляющая НАДФН в процессах гидроксилирования, а также хрусталик глаза и эритроциты, соответственно предотвращающие с помощью НАДФН «помутнение» и гемолиз. Таким образом, в основном НАДФН используется гидроксилазами и редуктазами как кофермент. Р-5-Ф необходим для синтеза мононуклеотидов, а затем, нуклеиновых кислот. ПФП активен в эритроцитах, клетках печени, жировой ткани, надпочечниках, половых железах, лактирующей молочной железе; невозможен в мышечной ткани, где практически отсутствуют обе необходимые дегидрогеназы. Определение недостаточность активности транскетолазы в крови применяют как тест на тиамина. Единственное заболевание, при котором наблюдается повышение ее активности, – пернициозная анемия. Высокая активность Г-6-ФДГ обнаружена в фагоцитирующих лейкоцитах и эндотелии, где НАДФН-оксидаза использует НАДФН для образования супероксидного иона из молекулярного кислорода. У людей со сниженным ПФП нарушаются процессы репарации, может не состояться беременность. При отсутствии в эритроцитах первого фермента ПФП – Г-6-ФДГ, противомалярийное лекарство примахин (оксидант) и сульфаниламиды вызывают тяжелую гемолитическую анемию. Причиной этого является дефицит НАДФН, который нужен для поддержания гемоглобина в восстановленном состоянии, а также для работы глутатионредуктазы. Генетический дефект фермента распространен на территориях, где люди традиционно страдают от смертельно опасной разновидности малярии и является своеобразной защитой от данного заболевания. Возможно (как и при серповидноклеточной анемии) укорочение жизни эритроцита, наблюдаемое при дефиците НАДФН, не позволяет малярийному плазмодию осуществить свой жизненный цикл. У животных наблюдаются выраженные сезонные колебания ПФП. ПРОВЕРЬТЕ ВАШИ ЗНАНИЯ (см. ОТВЕТЫ 1 ) 1.Выберите процессы, в которые могут включаться метаболиты пентозофосфатного пути превращения глюкозы: А/ Синтез нуклеотидов, Б/ Синтез липидов, В/ Общий путь катаболизма, Г/ Первый этап катаболизма. 2.Метаболиты пентозофосфатного пути превращения глюкозы могут быть использованы для синтеза: А/ НАД+, Б/ ФАД, В/ УТФ, Г/ Кофермента А, Д/ Изоцитрата. 3. Выберите утверждения, характеризующие физиологическое значение пентозофосфатного цикла превращения глюкозы: А/ Активно протекает в жировой ткани, Б/ Включает совместное протекание окислительного пути синтеза пентоз и пути возвращения пентоз в гексозы, В/ Промежуточные продукты могут включаться в аэробный и анаэробный гликолиз, Г/ Образуются окисленные коферменты, используемые в реакциях окисления. ГЛЮКОЗА КРОВИ И РЕГУЛЯЦИЯ ЕЕ КОНЦЕНТРАЦИИ Нормальная концентрация глюкозы в крови натощак – 3,3-5,5 ммоль/л, внутри клеток – 2,6-4,9 ммоль/л, таким образом, существует градиент глюкозы, который способствует ее потоку извне в клетки, т.е. работе транспортеров. Гомеостаз глюкозы крови поддерживается с помощью следующих биохимических механизмов: поступлением глюкозы из кишечника, гликогенным механизмом, глюконеогенезом, унификацией моносахаридов, двух путей внутриклеточного распада глюкозы – гликолиза и пентозофосфатного пути, выходом глюкозы с мочой, а регулируется группой гипергликемических гормонов (повышают концентрацию глюкозы крови) и инсулином (снижает). Более значимое воздействие оказывают гормоны инсулин, глюкагон, катехоламины (адреналин и норадреналин). Повышение уровня глюкозы в крови – главный фактор, вызывающий секрецию инсулина. Эффект достигает максимума при концентрации глюкозы в крови 17-28 ммоль/л (при норме 3,3-5,5 ммоль/л). Повышение глюкозы до такого уровня наблюдается редко. Так согласно Николаеву А.Я., ее концентрация в крови в абсорбтивный период увеличивается в среднем, примерно, в два раза. Таким образом, в организме имеется определенный резерв мощности поджелудочной железы, необходимый для преодоления выраженной гипергликемии. В регуляции концентрации глюкозы крови инсулином решающую роль играют два эффекта. Первый (самый быстрый эффект) связан с поступлением глюкозы в инсулинзависимые ткани – мышцы, в том числе и в сердечную, в жировую и соединительную ткани, в печень. Второй из прямых эффектов развивается гораздо медленнее (от минут до часов), т.к. заключается в регулировании экспрессии определенных генов (ключевых ферментов гликолиза и пентозофосфатного пути). Происходит «подкрепление» быстрого эффекта более продолжительным, но действующим в том же направлении – увеличении повышения утилизации глюкозы. В результате вышеперечисленных процессов снижается содержание глюкозы в крови, что ведет и к уменьшению секреции инсулина. Вырабатывается инсулин в виде препроинсулина. Дважды подвергаясь действию пептидаз, становится активным гормоном, В ответ на снижение содержания глюкозы в крови происходит секреция глюкагона из α-клеток панкреатических островков. Его секреция осуществляется реципрокно выработке инсулина. Однако следует заметить, что амплитуда изменений концентрации инсулина гораздо больше, чем глюкагона: концентрация инсулина изменяется примерно в 7 раз, а глюкагона – в 1,5-2 раза (Николаев А.Я., 2004). Синтезируется глюкагон в виде препроглюкагона, который в ходе процессинга превращается в готовый гормон, депонируемый в специальных гранулах. Его секреция в кровь тормозится при гипергликемии. Глюкагоновыми рецепторами обладают гепатоциты и адипоциты. Гораздо значительнее печеночные эффекты. Глюкагон повышает глюкозу крови через фосфорилирование гликогенсинтетазы и фосфорилазы гликогена. Адреналин, подобно глюкагону, освобождает глюкозу из гликогена. Но, в отличие от глюкагона, катехоламины регулируют энергетический метаболизм и в других тканях, особенно в мышцах. К другим гормонам, повышающим уровень глюкозы крови, относятся ГКС, СТГ и ЙТ. Среди конечных эффектов ГКС доминируют усиление катаболизма белков и торможение их биогенеза, что создает условия для образования углеводов из продуктов распада аминокислот. Кроме того, в гепатоцитах эти гормоны стимулируют еще и выработку ключевых ферментов глюконеогенеза. Соматотропин, или гормон роста является одним из самых «разносторонних» регуляторов метаболизма. Из-за множественности эффектов изменение уровня глюкозы в крови становятся лишь косвенным проявлением других его сдвигов. Активация СТГ гормончувствительной триглицеридлипазы приводит к поступлению в кровь свободных жирных кислот. Это поступление способствует утилизации их другими клетками и сбережению глюкозы. Это дополняется и другим эффектом соматотропина – стимуляцией αклеток поджелудочной железы и секрецией глюкагона, ведущей к распаду гликогена в печени и выходу глюкозы в кровь. Гиперпродукция тиреоидных гормонов также приводит к умеренному повышению глюкозы крови. Гиперпродукция ЙТ ведет к разобщению окислительного фосфорилирования и выработке тепла в дыхательной цепи и вынуждает механизмы автономной саморегуляции усиливать мобилизацию всех энергетических ресурсов. Повышается распад гликогена в печени, увеличивается распад жира, а избыток ацетил-КоА (но не нормальное количество) способствует ГНГ и мешает гликолизу. Возникающая гипергликемия невелика, но довольно стабильна. Гипофункция щитовидной железы, напротив, сопровождается заметной гипогликемией. Гипергликемия (повышение концентрации глюкозы в крови), наблюдаемая после приема пищи или при эмоциональном возбуждении, является физиологической. Она не превышает 8-10 ммоль/л и является преходящей. Патологическая гипергликемия, например, при диабете, как правило, выше – 10-13 ммоль/л, может возрастать до 20-40 ммоль/л, а в исключительных случаях – до 50 ммоль/л и выше. Пограничная концентрация глюкозы крови при «случайном» анализе, позволяющим подтвердить диагноз «диабет» равна 11,1 ммоль/л. Другими причинами гипергликемии являются патология ЦНС (в 1 фазу, для которой характерна избыточная выработка гипергликемических гормонов), избыток гипергликемических гормонов (глюкагона, адреналина, ГКС, соматотропина), часто являющимся следствием опухолей соответствующих желез или некрозом поджелудочной железы. Прямым следствием гипергликемии является глюкозурия. При сахарном диабете содержание сахара в моче часто составляет 0,5-3%, но может достигать 8-10% и более. Это объясняется тем, что обратное всасывание глюкозы в канальцах эффективно до тех пор, пока ее концентрация в плазме крови не превысит порогового значения, за пределами которого содержание глюкозы в конечной моче становится пропорциональным степени превышения этого порогового уровня. Индивидуальные значения почечного порога для глюкозы составляют у здоровых людей от 10 до 13 ммоль/л. Гипогликемия может возникнуть при недостаточном поступлении углеводов в пище, при патологии в ЖКТ и печени, патологии ЦНС (во 2 фазу, когда ЦНС, в силу существенных изменений, не способна дать адекватный ответ на раздражение, т.е. выработать достаточное количество гипергликемических гормонов, в первую очередь, КА), при периодических гипогликемических депрессиях, наследственных болезнях (гликогенозы, агликогенозы, метаболические блоки, связанные с ключевыми ферментами глюконеогенеза), избытке инсулина (например, при инсуломах) и недостатке гипергликемических гормонов, при усилении утилизации глюкозы, алкоголизме (снижена работа пируватдегидрогеназного комплекса). Определение концентрации глюкозы в крови после «сахарной нагрузки» (другое название теста – определение толерантности к глюкозе) проводится при различных заболеваниях, связанных с нарушением углеводного обмена (сахарный диабет, в том числе, и латентный, повреждение паренхимы печени, гиперфункции передней доли гипофиза, коры надпочечников, щитовидной железы, заболеваниях ЦНС, некоторых инфекционных заболеваниях, токсикозах и др.). Результаты изображают в виде графика, где на оси ординат откладывают концентрацию глюкозы в ммоль/л, а на оси абсцисс – время после взятия крови. Графическое изображение найденной зависимости носит название гликемического профиля или сахарных кривых. Гликемические реакции на сахарную нагрузку при данных заболеваниях отличаются от нормы и между собой. При анализе полученных кривых отмечают: 1) начальное содержание глюкозы, 2) быстроту, высоту подъема, 3) продолжительность гипергликемии. Особое значение тест толерантности к глюкозе приобретает для диагноза, лечения и прогноза сахарного диабета. Нагрузку (30-50 г глюкозы) проводят через рот или внутривенно, натощак. У здоровых людей исходный уровень глюкозы не выше 6,1 ммоль/л. Через 2 часа после нагрузки – не превышает 7,5 ммоль/л. Для тяжелой формы диабета: начальный уровень – выше нормы (примерно, 7,5 ммоль/л). Максимум наблюдается через 1-1,5 часа и соответствует, примерно, 15 ммоль/л; через два часа уровень глюкозы выше начального и не ниже 11,1 ммоль/л. При латентном диабете: до нагрузки концентрация глюкозы в крови равна 6,1-6,7 ммоль/л; через 30 минут – повышение более резкое, чем при норме, и выше 11,1 ммоль/л, через 2 часа наблюдается незначительное снижение, уровень выше первоначального. При повреждениях печени наблюдаются более выраженные колебания концентрации глюкозы в крови, чем при норме. Так, исходный уровень находится на нижней границе нормы или ниже нормы. Через 30 минут после нагрузки – резкое возрастание, но не превышающее 11,1 ммоль/л; через 2 часа – приход в норму. При синдроме нарушенного всасывания и при гиперинсулинизме нормальные значения глюкозы в крови наблюдаются только после сахарной нагрузки, примерно, через 45-75 минут. В остальные временные интервалы концентрация глюкозы крови снижена (более резко при гиперинсулинизме). Другое отличие двух последних кривых – более пологий ее профиль при синдроме нарушенного всасывания. ПРОВЕРЬТЕ ВАШИ ЗНАНИЯ (СМ. ОТВЕТЫ 2) 1. А/ Какие гормоны относятся к гипергликемическим? Б/ Какие гормоны являются гипогликемическими? а/ Эйк, б/ СТГ, в/ ИН, г/ ЙТ, д/ КА, е/ ГГ, ж/ГКС. 2. Биохимическими процессами, участвующими в поддержании гомеостаза глюкозы крови, являются. А/ГНГ, Б/ Унификация моносахаридов, В/ Поступление глюкозы из ЖКТ, Г/Гликолиз, Д/ ПФП, Е/ Гликогенолиз, Ж/ Синтез гликогена, З/Активность ПДГ. 3. Причинами гипогликемии являются. А/Стресс, Б/ Панкреатит, В/ Патология ЖКТ, Г/ Избыток ИН, Д/ Алкоголизм, Е/ Голод 4. Причинами гипергликемии являются. А/ Усиленная утилизация глюкозы, Б/ Диабет, В/ Избыток гипергликемических гормонов, Г/ Недостаток гипергликемических гормонов, Д/ Патология печени. ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ Гетерополисахариды (ГПС) подразделяются на кислые (гликозамингликаны) и нейтральные. Они почти всегда образуют комплексы с белком – протеогликаны межклеточного вещества и гепарин (комплекс с кислыми полимерными ГПС, доля белка мала, например 5%) или гликопротеины (комплекс с нейтральными ГПС, представленными олигосахаридами, доля белка высока, например 95%). Кислые гетерополисахариды выполняют в основном структурную функцию. Они являются основным компонентом межклеточного вещества матрикса и всегда построены однотипно. Каждая молекула представляет собой длинную цепь, образованную многократным повтором дисахаридного фрагмента, в состав которого почти всегда входит глюкуроновая кислота (реже идуроновая или галактуроновая), а также глюкозамин или галактозамин. В обоих этих аминопроизводных гексоз гидроксильная группа в положении 2 заменена на аминогруппу, которая обычно ацетилирована. Структурными кислыми ГПС, типичными для позвоночных, являются: гиалуроновая кислота, хондроитин- и дерматансульфаты, кератансульфаты. Эти группы гликозамингликанов различаются строением дисахаридных единиц. Хондроитин- и дерматансульфаты относятся к числу галактозаминогликанов, а остальные – к разряду глюкозаминогликанов. Кроме того, за исключением гиалуроновой кислоты, все глюкозамингликаны сульфатированными полисахаридами, ибо их дисахаридные звенья являются содержат до 3-4 остатков серной кислоты. Иногда в гликозаминогликанах содержатся производные нейраминовой кислоты – так называемые сиаловые кислоты. Они не входят в состав дисахаридных единиц и могут располагаться только на свободном конце полисахаридной цепи. Гликозамингликаны, будучи очень гидрофильными, могут связывать большое количество воды. Этому способствует и обилие отрицательных зарядов (обусловленных наличием сульфатных и карбоксильных групп), которые притягивают осмотически активные катионы. В итоге даже в небольших концентрациях (менее 10%) структурные протеогликаны придают основному веществу характер сильно гидратированного геля, создающего «давление набухания" (тургор), в связи с чем их еще называют мукополисахаридами (от лат. mucos – слизь). Гиалуроновая кислота выполняет функцию стабилизатора геля в стекловидном теле глаза (которое содержит всего 1% гиалуроновой кислоты и на 98% состоит из воды), входит в состав синовиальной жидкости, находящейся в суставах, хрящей, пуповины, некоторых мембран. Хондроитинсульфаты связывают кальций. Это основные структурные компоненты хрящевой ткани, сухожилий, роговицы глаз. Содержится в костной ткани, коже. К неструктурным кислым ГПС относится гепарин и гепарансульфаты. Гепарин, синтезируется в тучных клетках, располагающихся вдоль стенок кровеносных сосудов и в межклеточном матриксе. Является антикоагулянтом, активирует липопротеидлипазу, связывает гистамин (в тучных клетках). Все гликозамингликаны выполняют защитную роль. Гликозамингликаны отличаются высокой скоростью обмена: полупериод жизни многих из них составляет от 3 до 10 дней. Из внеклеточного пространства они поступают в клетку по механизму эндоцитоза и заключаются в эндоцитозные пузырьки, которые затем сливаются с лизосомами. Лизосомальные гидролазы обеспечивают постепенное полное расщепление гликозаминогликанов до мономеров. При наследственных дефектах каких-либо гидролаз, участвующих в их катаболизсе, возникают мукополисахаридозы – наследственные тяжелые заболевания, проявляющиеся значительными нарушениями в умственном развитии детей, поражениями сосудов, помутнением роговицы, деформациями скелета, уменьшением продолжительности жизни. В зависимости от дефектного фермента и продуктов накопления различают ряд синдромов (Гурлера, Санфилиппо, Моркио и др.). Так как эти болезни в настоящее время не поддаются лечению, необходимо проводить пренатальную диагностику при подозрении на носительство дефектных генов. Гликопротеины есть среди всех функциональных (нуклеазы, пепсин, гиалуронидаза), гормонов классов белков – ферментов (тиреотропный, гонадотропный), транспортных белков (внутренний фактор Касла), структурных (фибронектин), белков гликокаликса (рецепторы, адгезивные), белков внеклеточных мембран (альвеолы легких, капсулы клубочков почки, канальцы почки), белки слизей и др. В гликопротеинах с одной белковой молекулой может быть связано разное число коротких углеводных цепей – от одной до нескольких десятков и они могут иметь разное строение – являться моносахаридными или олигосахаридными. В состав углеводной части молекулы обычно входят: гексозы, гексозамины, фукоза, сиаловые кислоты. Основными свойствами гликопротеинов являются: 1) высокая гидрофильность – функционирование в биожидкостях и на наружной поверхности мембран, 2) большая стабильность, устойчивость к катаболизму и вредным факторам, 3) специфическая биологическая активность (гормоны, антигены), 4) способность к узнаванию гормонов, антигенов, токсинов, клеток, вирусов. Много гликопротеинов в плазме крови: факторы свертывания (фибриноген, протромбин), групповые вещества крови, транспортные белки для металлов, витаминов, гомонов и липидов, иммуноглобулины, гормоны (тиреотропин, гонадотропины), ферменты (холинэстераза, γ-глутамилтрансфераза), белки острой фазы (С-реактивный белок, антипептидаза, гликопротеинов сывороточный амилоид А, кислый α2-макроглобулин, гаптоглобин и др.). в крови (гипергликопротеинемии) α1-гликопротеид, α1 - Повышение концентрации наблюдается при любом воспалительном процессе (ревматизме, пневмонии, абсцессе и др.), при любом пролиферативном процессе (беременности, опухолях, патологии кроветворения), при сахарном диабете. Определение С-реактивного белка (его концентрация в крови может повышаться в десятки раз) и сывороточного амилоида А применяют для оценки интенсивности воспаления. Эти вещества играют большую роль в воспалении. Так, С-реактивный белок активирует фагоцитоз, освобождение цитокинов, систему комплемента, матриксные металлопротеиназы и обладает антивоспалительным действием. Кроме того, установлено, что он освобождает цитокины, а его уровень в крови коррелирует с их концентрацией. Сывороточный амилоид А – провоспалительный белок, активирующий металлопротеиназы и обладающий регуляторными свойствами. Его концентрация при воспалении возрастает под влиянием ИЛ-1 на 2-3 порядка. При длительных хронических воспалениях органов наблюдается неправильный фолдинг этого белка и его отложение в органах в виде патологических фибрилл (Кулинский В.И., 2006). Вещества, входящие в состав гликозамингликанов и гликопротеинов, используются в качестве лекарственных препаратов. Так, хондроитинсульфат оказывает хондропротективное, хондростимулирующее и регенерирующее действие. Стимулирует синтез глюкозамингликанов, нормализует метаболизм гиалиновой ткани, способствует регенерации хрящевых поверхностей и суставной сумки, увеличивает продукцию внутрисуставной жидкости, увеличивает подвижность пораженных суставов, ускоряет процессы репарации костной ткани, тормозит прогрессирование остеоартроза, обладает анальгезирующим стимулирует действием, биосинтез уменьшает аминогликанов, болезненность способствует суставов. восстановлению Глюкозамин хрящевых поверхностей и уменьшению дегенеративных изменений в суставах, нормализует продукцию внутрисуставной жидкости, уменьшает болезненность суставов, улучшает их подвижность. ПРОВЕРЬТЕ ВАШИ ЗНАНИЯ (СМ. ОТВЕТЫ 3) 1. Гиалуроновая кислота: А/Является гликопротеином. Б/ Состоит из повторяющихся дисахаридных единиц. В/ Может связывать большие количества воды. Г/ Способна связывать ионы кальция. Д/ Расщепляется под действием гиалуронидазы, которая содержится во многих патогенных микроорганизмах. 2. 1. Могут входить в состав протеогликанов. 2. Входят в состав жировой ткани. 3. Являются основой хряща. А/Хондроитинсульфаты Б/Гепарансульфаты В/ Ни один. 3. Функциями гепарина являются. А) связывание гистамина в тучных клетках, Б) коагулянтная функция, В) связывание ионов кальция, Г) активирование липопротеинлипазы, Д) структурообразовательная, Е) защитная. ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ ОТВЕТЫ 1 1. А,Б,В; 2. А,Б,В,Г; 3.А,Б,В. ОТВЕТЫ 2 1. А – б, г, д, е, ж; Б – в. 2. А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, З. 3. В, Г, Д, Е. 4. Б,В. ОТВЕТЫ 3 1. Б,В,Д; 2. 1 – А,Б; 2 – В; 3 – А. 3. А,Г,Е. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Кулинский В.И. Лекционные таблицы по биохимии. Выпуск 2. Издание 10, 2007. 2. Биохимия. Учебник под редакцией Северина Е.С., Издание 4, М., «ГЭОТАР-МЕД», 2005. 3. Биологическая химия. Николаев А.Я. Учебник, Издание 3. М., «Мед. инф. агенство», 2004. 4. Биологическая химия. Щербак И.Г. Учебник, С-Пб., «СПбГМУ», 2005. 5. Кулинский В.И. Биохимические аспекты воспаления. Обзор. Биохимия. т.72, № 6, 2007. С 733-746. 6. Зубаиров Д.М., Тимербаев В.Н., Давыдов В.С. Руководство к лабораторным занятиям по биологической химии. М., «ГЭОТАР-Медиа», 2005. 7. Энциклопедия лекарств. М., «РЛС», Издание 15, 2007. 8. Справочник Видаль. М., «АстраФармСервис», Издание 13, 2007.
