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

69542. Конспекти уроків з технології 11 клас 655 KB
  Професійна діяльність і професійне самовизначення. Проектування як складова сучасного виробництва в життєдіяльності людини. Методи творчого та критичного мислення в проектній технології. Раціоналізаторські пропозиції – рушійна сила розвитку виробництва...
69543. Методологія і організація наукових досліджень 483 KB
  Наукове дослідження – це процес генерування нових наукових знань, тобто процес вивчення певного об’єкта (процесу або явища) з метою встановлення закономірностей його виникнення, розвитку і перетворення для раціонального використання у практичній діяльності людей.
69544. Методы прогнозирования и принятия решений, курс лекций 1.49 MB
  В курсе лекций показаны роль и место управленческих решений в функционировании организаций, методология и технология процесса разработки управленческих решений, классификация и типология управленческих решений, качество и эффективность управленческих решений, роль и методология прогнозирования в процессе принятия решений.
69545. Основы управления интеллектуальной собственностью, курс лекций 365.5 KB
  Интеллектуальная собственность в последнее время стала одной из основных движущих сил развития общества. В большинстве стран мира сложилась крупная отрасль общественного производства – экономика интеллектуальной собственности.
69546. Соціологія, курс лекцій 1.25 MB
  Вивчення даного курсу допоможе сформувати у майбутніх фахівців соціологічне мислення і культуру, надасть їм необхідну допомогу в розумінні сутності й змісту складних соціологічних явищ і процесів, що відбуваються в сучасному ринковому суспільстві
69547. Видоутворення: основні способи і значення 125.5 KB
  Видоутворення – еволюційний процес утворення нових біологічних видів (з предкового). Вперше термін «видоутворення» або «кладогенез» був введений біологом Оратором Куком. З генетичної точки зору видоутворення - це процес перетворення генетично відкритих систем (внутрішньовидові форми) в генетично закриті (види).
69548. Функции и виды конфликтов 89.5 KB
  Конфликт часто сопровождается стрессом. При частых и эмоциональных напряженных конфликтах резко возрастает вероятность сердечно-сосудистых заболеваний, а также хронических нарушений функционирования желудочно-кишечного тракта.
69549. ГАЛЬВАНОМАГНІТНІ ЕФЕКТИ 530.5 KB
  Реакція твердих тіл, що проводять струм, на одночасну дію електричного і магнітного полів різноманітна. Можна спостерігати порушення електронейтральності, зміну провідності, виникнення градієнтів температури та ін.
69550. ТЕНЗОРЕЗИСТИВНИЙ ЕФЕКТ 292 KB
  Визначити відносну зміну опору при деформаціях стиску і розтягу кремнію. Тензорезистивный ефект в електронному кремнії У енергетичному просторі зони провідності кремнію є 6 еквівалентних мінімумів енергії розташованих на головних вісях оберненої решітки 100.