78229

ПАРАМЕТАБОЛИЗМ

Лекция

Биология и генетика

Ферментативное взаимодействие белков с углеводами наблюдается в норме в результате чего образуются сложные белки – гликопротеины. Интенсивно гликируются как правило альбумины и глобулины – эти белки плазмы крови содержат много фруктозоамина а также белки находящиеся в инсулиннезависимых тканях. Это коллаген кристаллины белки хрусталика глаза некоторые другие белки. Долгоживущие белки также подвергаются карбомоилированию с последствиями характерными для сахарного диабета например катаракта.

Русский

2015-02-07

130 KB

0 чел.

3

Параметаболизм 090201

ПАРАМЕТАБОЛИЗМ

 Параметаболизмэто совокупность химических реакций, протекающих в живом организме и не катализируемых ферментами.

Реакции, относящиеся к параметаболизму, протекают с очень низкой скоростью, поэтому исследование параметаболизма стало возможным совсем недавно, после разработки чрезвычайно высокочувствительных методов анализа. К числу таких методов можно отнести, например, высокоэффективную жидкостную хроматографию с использованием масс-спектрометрии, позволяющие отделять вещества друг от друга и идентифицировать разделенные вещества даже в нанограммовых (10-9 г) количествах; иммуноферментные методы.

НЕКОТОРЫЕ ПАРАМЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Вещества, образующиеся в ходе параметаболических процессов, могут оказывать как негативное, так и положительное действие на организм.

ПРИМЕРЫ НЕГАТИВНОГО ВЛИЯНИЯ

Негативное влияние оказывают две группы биомолекул:

  1.  Вещества, в составе которых имеется карбонильная, альдегидная или кетогруппа
  2.  Вещества – сильные окислители

ГРУППА 1.

Карбонильная группа имеется в молекуле глюкозы, но эта группа маскируется, потому что в физиологических условиях почти все молекулы глюкозы находятся не в линейной форме, где карбонильная группа проявляет свои свойства, а в циклической - пиранозной или фуранозной (99,997% от общего количества молекул глюкозы). Для других моносахаридов характерен больший процент линейной формы, из которых самыми опасными являются триозы (они не имеют циклической формы), но их содержание в организме, по сравнению с глюкозой, невелико.

Ферментативное взаимодействие белков с углеводами наблюдается в норме, в результате чего образуются сложные белки – гликопротеины. Источником углеводного компонента служит УДФ-глюкоза, а сам процесс называется гликозилированием. Образуются O-гликозидные связи с участием радикалов серина, треонина (через ОН-группу) и N-гликозидные связичерз амидную группу аспарагина.    (при этом источником углеводнФерментативное взаимодействиеЕсли процесс идет с участием ферментов, ативногЭто приводит к гликозилированию белков  и нуклеиновых кислот, что приводит к возникновению мутаций.

Без участия ферментов карбонильная группа моносахаридов может взаимодействовать с аминогруппами полипептидных цепей белковых молекул, а также азотистых оснований нуклеиновых кислот.

 В случае взаимодействия с белками процесс называется гликированием. Мишенями для присоединения углеводного компонента являются аминогруппа в радикалах лизина и аргинина,   а также свободная -аминогруппа на N-конце белковой молекулы.

В отличие от ферментативных реакций, скорость гликирования зависит от концентрации глюкозы прямо пропорционально (для ферментативных реакций характерна гиперболическая зависимость скорости от концентрации субстрата). Поэтому у здорового человека гликирование если и протекает, то очень  медленно, а у больных сахарным диабетом – быстро, и у них в организме много гликированных белков. Интенсивно гликируются, как правило, альбумины и глобулины – эти белки плазмы крови содержат много фруктозоамина, а также белки, находящиеся в инсулин-независимых тканях.

Фруктозо-амин тоже обладает карбонильной группой, поэтому возможно образование Шиффовых оснований между фрагментами двух разных полипептидных цепей. Так образуются вторичные продукты гликирования:

Большинство этих веществ являются хромофорами - пигментами коричневого цвета. Вторичные продукты гликирования характерны для долгоживущих белков, обновляющихся в течение месяцев, лет. Это коллаген, кристаллины (белки хрусталика глаза), некоторые другие белки.

Образование первичных и вторичных продуктов гликирования не всегда сопровождается нарушением функции белка. Например, гликирование гемоглобина с образованием молекулярной формы А1с не влияет на способность этого белка переносить кислород. Но иногда гликирование вызывает серьезные нарушения функционирования белка. Так, гликирование апобелка АпоB100 в составе липопротеинов низкой плотности (ЛНП) ведет к потере его способности взаимодействовать с тканевыми рецепторами, он начинает восприниматься организмом как чужеродный. В результате вырабатываются антитела к этому белку, ЛНП взаимодействуют с рецепторами макрофагов и фагоцитируются. Макрофаги, получившие много холестерина, погибают, а кристаллы холестерина откладываются в интиме сосудов. Поэтому для больных сахарным диабетом характерен ранний атеросклероз.

Гликирование белков мембраны эритроцита приводит к изменению ее эластических свойств, в результате чего ухудшается кровоснабжение и оксигенация тканей.

При гликировании коллагена атаке подвергаются радикалы лизина и оксилизина, необходимые для образования поперечных сшивок в молекуле этого белка. Сшивки все-таки образуются, но при этом нарушается архитектура молекулы коллагена, что приводит к нарушению его эластических свойств. В результате снижается эластичность стенки артерий. Опасным для организма является гликирование коллагена базальной мембраны почечных клубочков – увеличивается проницаемость фильтрационного барьера, поэтому одним из частых осложнений сахарного диабета является нефропатия.

Гликирование кристалинов ведет к помутнению хрусталика – катаракте.

Для оценки состояния больного сахарным диабетом используется определение уровня гемоглобина А1с и фруктозоамина.  

Лекарственный препарат амидогуанидин предотвращает образование вторичных продуктов гликирования, образуя Шиффово основание с карбонильной группой фруктозо-амина.

Значительное количество продуктов параметаболизма обнаруживается в крови больных, страдающих почечной недостаточностью. У таких больных концентрация мочевины в крови может возрастать до 80 ммоль/л (в норме: 3,3 – 6,6 ммоль/л). Сама мочевина является инертным веществом, но способна вступать в неферментативную реакцию. Теряя аминогруппу, мочевина превращается в изоциановую кислоту:

Изоциановая кислота может взаимодействовать с аминогруппами белковых молекул, вызывая их карбомоилирование:

Карбомоилирование гемоглобина приводит к увеличению сродства к кислороду, поэтому ухудшается его способность отдавать кислород тканям – наблюдается гипоксия. При карбомоилировании ферментов карбоангидразы и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы снижается их активность.

Долгоживущие белки также подвергаются карбомоилированию с последствиями, характерными для сахарного диабета (например, катаракта).

Цианаты иногда могут использоваться в лечебных целях. Например, карбомоилируя концевой валин гемоглобина S при серповидно-клеточной анемии, они усиливают его гидрофильность.

Витамин В6 имеет альдегидную группу, и при его поступлении в организм способен пиридоксилировать  белки. При избытке В6 в организме наблюдаются нарушения со стороны нервной системы, а иногда – рак печени.

При поступлении этанола в организм продукт его метаболизма – уксусный альдегид вызывает ацетилирование белков, например, гемоглобина. Опасным является ацетилирование белков нервной ткани, и нейромедиаторов.

ГРУППА II.

Эта группа веществ представлена сильными окислителями.

 NO, HOCl – продукты ферментативных реакций. HOCl образуется в полиморфно-ядерных гранулоцитах под действием миелопероксидазы:

NO образуется с участием фермента NO-синтетазы в лейкоцитах, нейронах, в эндотелии сосудов:

Некоторые сильные окислители являются сигнальными молекулами: NO может выступать в качестве нейромедиатора, супероксид анион и пероксида водорода иногда выполняют сигнальную функцию.

Сильные окислители используются как «молекулярное оружие» для разрушения чужеродных веществ.

Сильные окислители также воздействуют на белки, нуклеиновые кислоты и липиды.

При окислении липидов происходит обогащение их кислородом и фрагментация. Из полиненасыщенных жирных кислот при этом образуются токсические вещества:

При взаимодействии с белками эти вещества образуют сшивки, вызывая инактивацию некоторых из них.

Продукция сильных окислителей ускоряется при инфекционных заболеваниях, стрессах (оксидативный стресс, карбонильный стресс). Борьба с таким стрессом возможна с помощью антиоксидантов – веществ, содержащих SH-группу: глутатиона, липоевой кислоты, тиосульфата, а также витамина «С».

РЕАКЦИИ ПАРАМЕТАБОЛИЗМА В НОРМЕ.

Играют положительную роль. Сюда относятся:

  1.  Декарбоксилирование ацетоацетата с образованием ацетона. Ацетон летуч и быстро удаляется из организма.
  2.  Неферментативная реакция образования Шиффова основания: протекает в процессе зрительного восприятия между опсином и ретиналем.
  3.  При синтезе коллагена образуются поперечные сшивки в его молекуле неферментативным путем.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4156. Бухгалтерское дело 582 KB
  В тексте курса последовательно раскрыты история бухгалтерского дела, порядок организации и ведения учета в зарубежных странах, концепция реформирования бухгалтерского учета в РФ, бухгалтерский учет на различных стадиях существования организации и др...
4157. История создания фильма Если завтра война 137.5 KB
  История создания фильма Если завтра война Фильм Если завтра война - это один из первых советских предвоенных художественных фильмов о готовности СССР к отражению нападения вероломных и коварных агрессоров. Фильм подготовлен коллективом кинорежис...
4158. Инвестиционная стратегия предприятия в современных условиях 206 KB
  Введение Одной из основных отличительных черт рыночной экономики является способ распределения ресурсов на основе рыночного механизма. Рыночный механизм в свою очередь функционирует на основе модели равновесия спроса и предложения на необходимые рес...
4159. Русское народное творчество и средства народной педагогики 98 KB
  Еще в середине прошлого столетия И.В. Киреевский (1806 - 1856) писал, Уничтожить особенность умственной жизни народной так же невозможно, как невозможно уничтожить его историю. Заменить литературными понятиями коренные убеждения нар...
4160. Эволюция денежной системы денежная система Украины 147.5 KB
  Введение В литературе существует множество различных определений денег, значительно отличающихся друг от друга. Под деньгами часто понимается все то, что обычно принимается в обмен на товары и услуги продукт соглашения между людьми товар особого...
4161. Эволюция взглядов на семью в экономической теории 150 KB
  Во многих книгах в домашнем окружении главных героев фигурирует персонаж, который на Руси назывался ключницей (она держала при себе ключи от всех помещений и шкафов). В Европе её называли экономкой. Она руководила всем хозяйством дома, распо...
4162. Эволюция украинских денег 156.5 KB
  История украинских денег Деньги VI — XIX вв. Самыми первыми в истории Украины деньгами, существующими на ее территории, следует считать монеты древнегреческих полисов и Боспорского царства, которые датируются VI столетием до Рождества Христова ...
4163. Перспективы использования системы автоматизации в управлении предприятием 101 KB
  Роль автоматизации в управлении предприятием По мере роста рынка в определенной сфере деятельности растут и требования потребителей продуктов этой сферы, и, как следствие, в целях повышения конкурентоспособности предприятия вынуждены улуч...
4164. Лакокрасочные составы и покрытия 79 KB
  Общие сведения о лакокрасочных материалах. Целью любых лакокрасочных работ является защита поверхности тонкой пленкой из вещества на основе органического или неорганического полимера. Лак от прочих подобных покрытий (красок, грунтовок и т. д.) отлич...