ХИМИЯ БЕЛКОВ 2 ВИТАМИНЫ-1 ЭЛАСТИН Основной

ХИМИЯ БЕЛКОВ– 2 ВИТАМИНЫ-1

ЭЛАСТИН • Основной белок эластических веществ • Отличается от коллагена по составу и структуре (больше валина, аланина, меньше аргинина) • Как и в коллагене много глицина и пролина, мало метионина, нет совсем триптофана и цистеина • Только у эластина обнаружен десмозин, который сообщает ему эластичность во всех направлениях • Синтезируется сначала тропоэластин – предшественник, без поперечных связей

Альбумины и глобулины • Широко распространены (кровь, молоко, яйца, мышцы) • Много (7% в составе крови) • Альбумины – масса - 40 -70 тыс. , глобулины – 150 тыс. и более • Кислый характер их растворов • Отрицательный заряд молекул • Функции: осмос крови, транспорт других веществ (липидов, железа, меди), иммунитет (антитела)

ПРОТАМИНЫ И ГИСТОНЫ • • Небольшая молекулярная масса Выраженные основные свойства Хорошая растворимость в воде Много лизина и аргинина в составе Много в ядерном материале Источники – икра рыб и проч. Представители – сальмин (из семги).

Природные пептиды • Гормональная активность (окситоцин, глюкагон, вазопрессин и др. ) • Пишеварение (гастрин, секретин) • Пептиды крови (брадикинин, ангиотензин, каллидин) • Нейропептиды (пептид сна, эндорфины) Часто синтезируются сначала как неактивные предшественники. • Искусственный пептид – аспартам – заменитель сахара

КОЛЛАГЕН • • • Пример нерастворимого белка Много (6% массы тела, 30% общего белка) Крупный (виден в микроскоп) Фибриллярен ( 1: 20) Из многих волокон, структурная единица – тропоколлаген (289 тыс. ) • Треть аминокислот – глицин, еще треть – пролин, много гидроксилизина • Внеклеточный белок • Содержится: кожа, кости, роговица, сосуды, стекловидное тело

Доменная структура иммуноглобулина G (Ig. G)

СЛОЖНЫЕ БЕЛКИ • • • Липопротеины Гликопротеины Фосфопротеины Металлопротеины Нуклеопротеины Хромопротеины

МЕТАЛЛОПРОТЕИНЫ • Белки с негемовым железом (феритин, трансферитин, гемосидерин). Содержание железа 20%, 43% и 30%, соответственно. Трансферин одновременно и металло- и гликопротеин сыворотки крови. Гемосидерин – металло-, нуклео- и гликопротеин. • Металлоферменты (цитохромоксидаза – медь, аргиназа, декарбоксилазы – марганец, пептидазы, фосфатазы – магний, кальций, пероксидаза железо

МЕТАЛЛОПРОТЕИНЫ • Феритин – в селезенке, печени, мозге. Масса 400 тыс. , содержит 20% железа, белковая часть – апоферитин, водорастворим, депо железа • Трасферин – белок крови, глобулин, гликопротеин, 0, 13% железа, водорастворим • Гемосидерин – в печени, селезенке, масса 400 тыс. , содержит 37% железа, нерастворим. Накапливается в тканях (гемахроматоз) – причина цирроза, диабета, сердечной недостаточности. Лечат кровопусканием, связыванием железа (фарм. )

• Металлоферменты – там металл не временный, не адсорбированный, не отщепляется при выделении. Без металла – нет каталитической функции • Марганец – в аргиназе, декарбоксилазах, фосфотрансферазах • Магний, кальций, цинк – пептидазы, фосфатазы • Калий, натрий, магний – АТФаза, фосфокиназа (транспорт фосфатных групп) • Кобальт - трансферазы

ГЛИКОПРОТЕИНЫ • Имеют отношение к развитию рака, артритов, астмы, иммунодефицита … • Сложно и неоднотипно построены. Часто включают еще и аминосахара, и серную кислоту • Разновидности: иммуноглобулины, гормоны, мембранные белки, интерфероны, белки крови, молока, рецепторные, некоторые ферменты, муцин слюны, овомукоид, гликопротеины хрящей и костной ткани • Углеводные компоненты (галактоза, фукоза, манноза, ксилоза) • Синтезируются на рибосомах, гликозилируются, затем в аппарат Гольджи и транспорт к месту назначения

ГЛИКОПРОТЕИНЫ И ПРОТЕОПЛИКАНЫ • Белка от 5% до 95% • Иммуноглобулины, интерфероны, гормоны, ферменты, структурные белки • Кроме того: формируют тургор тканей, межклеточные фильтры (препятствуют распространению микробов), рессорная функция (в хрящах), прозрачность роговицы, стекловидного тела, антикоагуляция (гепарин), рецепторы и другие функции

О БЕЛКАХ ПЛАЗМЫ КРОВИ • Кроме альбумина почти все белки плазмы крови являются гликопротеинами. Они включают олигосахариды • Концентрация белков плазмы в норме поддерживается на постоянном уровне • При заболеваниях органов меняется концентрация этих белков. Например, повреждение тканей цитокинами увеличивает образование белков острой фазы, в частности С-реактивного белка, гаптоглобина, фибриногена

Классы иммуноглобулинов

КЛАССЫ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ • Иммуноглобулины всех 5 классов являются секретируемыми белками. Антитела имеют различные функции. • Иммуноглобулины М образуются первыми при контакте с чужеродным антигеном. Эти антитела особенно активны против микроорганизмов. • Иммуноглобулинов G (джи) в количественном отношении больше всех. Они могут переходить в плаценту, т. е. от матери к плоду.

• Иммуноглобулины А обнаруживаются преимущественно в кишечном тракте и секретах • Иммуноглобулины Е присутствуют в плазме здорового человека лишь в незначительных концентрациях и возрастают при аллергичесих реакциях и паразитарных инфекциях • Иммуноглобулинов Д очень мало, функция их не до конца выяснена

ЛИПОПРОТЕИНЫ • Состав: белок и простетическая группа (жир, жирные кислоты, фосфолипиды, холестериды) • Распространение: растения, ткани челевека, кровь, молоко, белок яиц, структура митохондрий, микросом, ядер, сетчатка • Структура: гидрофобное липидное ядро и оболочка из белков • Место синтеза: печень и слизистая кишечника • Основные группы: хиломикроны, липопротеины крови (ЛПОНП, ЛПВП). Чем больше белка, тем выше плотность фракции) • Часто включают и углевод (глюкозу, галактозу, гексозамин, фукозу) • Участвуют в развитии склероза и др. патологии

СОСТАВ ЛИПОПРОИНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ • Это шаровидные агрегаты, состоящие из ядра (неполярные липиды, ацилхолестерин) и оболочки толщиной 2 нм. Наружняя сторона оболочки полярна и потому липопротеин растворим. • Комплексы делятся на 5 групп: - хиломикроны – самые легкие и крупныеобеспечивают транспорт пищевых липидов от кишечника к тканям. Разрушаются липазой мышц и жировой ткани.

• Липопротеиды очень низкой плотности, липопротеиды промежуточной плотности и липопротеиды низкой плотности транспортируют жиры, холестерин и фосфолипиды от печени к тканям • Различие плотности в этих группах объясняется разным соотношением белка и липидов: чем выше содержание белка, тем выше плотность этой группы. • Липопротеиды высокой плотности возвращают избыточный холестерин, образующийся в тканях, обратно в печень. В процессе транспорта холестерин ацилируется жирными кислотами

НУКЛЕОПРОТЕИНЫ • Именно с белками и нуклеиновыми кислотами связано многообразие форм жизни • С ними связаны митоз, эмбриональный рост, злокачественный рост, функции ферментов и другие • Широкий диапазон соотношений нуклеинового компонента и белка (от 2% до 65% нуклеиновой кислоты) • Белковый компонент: гистоны(много лизина, аргинина, глицина), негистоновые белки • Всегда положительный заряд • Конкретные представители: хромосома, рибосома, ферменты (ЛДГ, дегидрогеназы), вирусы

Азотистые основания

Нуклеозиды и нуклеотиды

Динуклеотиды и полинуклеотиды

Спаривание комплементарных оснований

Строение ДНК – двойная спираль

Типы РНК

Упаковка ДНК в хромосомах

Структура рибосом

Вирусы как нуклеопротеины

ХРОМОПРОТЕИНЫ окрашенные белки • Гемопротеины (гем, железо) – гемоглобин, каталаза, пероксидаза, миоглобин • Магнийпорфирины – хлорофилл, благодаря которому растения берут лишь 1% энергии падающего света • Флавопротеины. Входят в состав оксиредуктаз, участвуют в биоэнергетике, входят в состав ФАД, ФМН

Реакции определения аминокислот и белков реакция Ксантопротеиновая реактив Кислота HNO 3 на что? Фенилалан Тирозин окраска Желтая

Фолдинг и рефолдинг протеинов

Заболевания, связанные с незаменимыми аминокислотами • Гистидин – анемия, дерматиты, снижение умственных способностей • Изолейцин - поражение почек, анемия, функции щитовидной железы • Лейцин – сходные патологии • Лизин – анемия, миодистрофия, остеопороз • Аргинин – снижение сперматогенеза

• Метионин – ожирение, некрозы, облысение, атеросклероз, анемия (то же для цистеина) • Фенилаланин и тирозин – нарушение функции щитовидной железы и надпочечников • Триптофан – катаракта, помутнение роговицы, облысение, анемия, атрофия семенников • Валин – нарушение координации движения

Витамины • Витамины – жизненно необходимые органические низкомолекулярные микрокомпоненты пищи.

НЕЗАМЕНИМЫЕ ФАКТОРЫ ПИТАНИЯ • Незаменимые аминокислоты • Вода • Незаменимые жирные кислоты • Минеральные вещества и микроэлементы • Витамины Отличие витаминов в том, что их требуется минимальное количество (мг или мкг). Их функция - каталитическая

Классификация и номенклатура • Витамины называют латинскими буквами (К, С, D) • Называют с учетом клинического эффекта (антирахитический, антигеморрагический) • С учетом химической структуры (никотиновая кислота) • Классифицируют по растворимости : жирорастворимые А, Д, Е, К, F водорастворимые: группа В, РР, С, биотин, пантотеновая кислота и др. • Некоторые витамины признаны таковыми не всеми учеными (холин, карнитин, ПАБК) – это спорные витамины

• Большинство витаминов не синтезируется в клетках человека • Человек синтезирует витамин РР (никотиновая кислота) из аминокислоты триптофана и Д 3 из холестерина в печени и коже • Микрофлора кишечника синтезирует и поставляет человеку витамины В 1, В 2, В 6, В 12, РР, фолиевую кислоту, пантотеновую кислоту, витамин К, биотин • Растения и микроорганизмы обеспечивают себя витаминами сами, но нуждаются в факторах роста • Животные отличаются от человека по витаминной потребности (некоторые, к примеру, сами синтезируют витамин С, а человек – нет)

Провитамины это - предшественники витаминов, они есть не для всех витаминов • Каротины – предшественники витамина А • Дегидрохолестерин – предшественник Д 3 • Эргостерин – предшественник Д 2

Недостаточность витаминов Гиповитаминоз (недостаточность) может возникнуть при: • недостаточном поступлении с пищей • угнетении кишечной флоры (из-за антибиотиков, операций на кишечнике, др. причин) • нарушения всасывания из пищи в кровь • нарушении транспорта с кровью к тканям • не превращении провитаминов в активные витамины • неприятии витаминов – коферментов белками – ферментами • нарушении синтеза белковой части ферментов

• Авитаминоз – полное не поступление витаминов в организм (крайне редко) • Гипервитаминоз – чрезмерное поступление (для А, Д, К, ) • Полиавитаминоз – не поступление нескольких витаминов

Методы выявления и определения витаминов • • Химические Физико-химические Биологические Микробиологические (рост в среде без- и с витаминами) Содержание указывают в весовых единицах, международных или условных единицах

АНТИВИТАМИНЫ • Структурные аналоги (конкуренты) с близким химическим строением (окситиамин, изоникотиновая кислота) • Ферменты организма, разрушающие витамин (тиаминаза, аскорбатоксидаза) • Вещества, связывающие витамины белок авидин связывает витамин биотин и он не включается в фермент и в обмен веществ

Витаминоподобные • ПАБК (печень, почки, дрожжи, зелень) • В 15 (пангамовая кислота) Регулируют трансметилирование, участвуют в синтезе холина и метионина, устраняют жировое перерождение печени • Инозитол – входит в фосфолипиды, тормозит дистрофию печени, содержится в хлебе, мясе. • Витамин U, противоязвенный, содержится в капусте, регулирует синтез холина и метионина

Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический) • Циклический непредельный спирт, способный окисляться в ретиналь. • Широко распространен: печень, масло, рыба, овощи, желтки. • Его провитамин – каротин, который распадается на две молекулы витамина. • Без него – задержка роста, кератоз, ксерофтальмия, кератомаляция, поражения кожи.

ВИТАМИН А организм получает несколькими путями: • из каротинов (провитамина А), содержащихся в овощах красно-оранжевого цвета (морковь, перец, помидоры), зеленых частях растений. Витамин получается в стенке кишечника и в печени из каротинов • в готовом виде витамин А содержится в рыбьем жире, желтке яиц, масле сливочном, печени

Наиболее важная роль витамина А отмечается • В обмене углеводов (ретинолпирофосфат входит в состав коферментов углеводного обмена) • Ретиноевая кислота способствует росту костей, мягких тканей, воздействуя на ядерный аппарат • Цис-ретиналь входит в состав зрительного пигмента – родопсина сетчатки. Под действием света цис-форма превращается в транс, что инициирует электрический потенциал - нервный импульс. А в темноте происходит регенерация (восстановление) родопсина

Проявления авитаминоза А • Торможение роста • Поражение эпителия кожи и слизистых (ороговение) • Поражение глаз: ксерофтальмия (высыхание роговицы), кератомаляция (размягчение роговицы) Потребность в сутки витамина А составляет 1 - 3 мг

Витамины группы D Активностью обладают D 2 (кальциферол, эргокальциферол). Он получается из провитамина эргостерина, которого много в растительных маслах, дрожжах, молоке, жирах, мясе.

D 3 холекальциферол Возникает из холестерина, проходит стадию провитамина дегидрохолестерина и превращается в коже в активную форму под действием ультрафиолета. Завершается переход гидроксилированием в печени, почках и других тканях.

Токоферолы – витамин Е • Многофункционален. • Предотвращает мышечную дистрофию, жировую инфильтрацию печени. • Является антиоксидантом. • Без него возникает бесплодие. Содержится в растительных маслах, желтке, злаках, сливочном масле, мясе.

Витамин К (антигеморрагический), менахинон, филахинон • В основе лежит хиноидная структура с модификациями в боковой цепи. • Без него появляются кровоизлияния. • Важен при подготовке к операциям. • Возникает при нарушении всасывания жиров. • Участвует в свертываемости крови. • Есть антивитамин - дикумарин