20. Белки соединительной ткани мяса.

Различают три вида волоконец: коллагеновые, эласти­новые, ретикулиновые. Свойства собственно соединитель­ной ткани меняются в зависимости от преобладания тех или иных волоконец. Между волоконцами находится не­большое количество форменных элементов — клеток сое­динительной ткани, играющих важную роль в развитии, питании и жизнедеятельности ткани.

Коллаген

Коллаген (греч. colla — клей, gennao — порождаю) явля­ется клейдающим веществом, которое при нагревании с водой образует клей или желатин.

Коллаген — наиболее распространенный представи­тель группы протеиноидов. Он составляет около 30% всех белков животного организма. Коллаген входит в со­став рыхлой и плотной соединительной, костной, хряще­вой и покровной тканей, участвует в образовании сухо­жилий, связок, фасций. Распределение коллагена в раз­личных тканях характеризуется следующими данными (в % к сырой ткани).

По различию образования желатина под действием горячей воды коллаген подразделяют на волокнистый (в дерме и сухожилиях), гиалиновый (в костной ткани — оссеин), хондриновый (в составе хрящей), ихтуллино-вый (в составе рыбьего пузыря).

Ихтуллиновый коллаген переходит в клей уже при 40°С.

Коллаген — основа коллагеновых волокон (диаметр их 2—10 мкм), представляющих собой пучки мельчайШих фибрилл, для которых характерна значительная ме­ханическая прочность: они лишь слегка растяжимы — предел упругости влажных волокон составляет 7% к ис­ходному состоянию.

Коллаген имеет фибрил­лярное строение и состоит главным образом из ните­видных частиц (протофиб-рилл), для которых харак­терно явление двойного лу­чепреломления. По данным электронной микроскопии, диаметр протофибрилл 50— 100 нм.

По элементарному хими- Рис. 22. Электронная микро-ческому составу (табл. 14) ^гР^амма коллагеновой фибрил-теллаген отличается от боль­шинства белков (например, альбуминов, глобулинов)по­вышенным содержанием азота — в среднем 17,6% (коле­бания от 17,0 до 18,3%). Коэффициент пересчета азота на белок для коллагена равен 5,68.

. Следовательно, ро аминокислотному составу коллаген не является полно­ценным белком.

Нативный коллаген довольно стойко противостоит также воздействию трипсина, химотрипсина, катепсинов. Благодаря этому трипсин нередко применяют для очист­ки коллагена от других белков. Из поджелудочной же­лезы выделили фермент коллагеназу, активный и специ­фический по отношению к коллагену.

При нагревании коллагена с водой (до 63—64^йС) его волокна деформируются, изгибаются, длина их сокра­щается до Уз первоначальной величины. Одновременно с этим они теряют поперечную исчерченность, становятся более эластичными (каучукоподобными) и прозрачно-стекловидными. Под микроскопом можно обнаружить очень сильную гомогенизацию их микроструктуры.

Такое изменение свойств коллагена при нагревании (называемое свариванием) — явление необратимое. В ре­зультате сваривания повышается количество таннидов, фиксируемых коллагеном, в результате разрыва некото­рых поперечных солевых мостиков и водородных связей между пептидными цепочками белка, и освобождения скрытых функциональных групп.

Эластин

Эластин входит в состав эластических волокон, имеющих желтоватую окраску, совершенно не похожих на коллаге-новые. Они бесструктурны, способны разветвляться и соединяться между собой. Длина эластических волокон в отличие от коллагеновых при растяжении может уве­личиваться вдвое. По механическим свойствам эластин очень похож на каучук. Волокна его участвуют в обра­зовании тканей (связки), для которых характерны дли­тельные напряжения и возвращение по окончании растя­жения в первоначальное состояние. Из скопления эласти­ческих волокон, оплетенных рыхлой соединительной тканью, образуется эластическая ткань, упругие свойства которой зависят в основном от эластина (например, вый-ная связка быка, см. табл. 13). Значительное количество эластина содержится, помимо связок, в стенках артерий, аорты, в брюшных мышцах. Эластические элементы иног­да могут встречаться в брюшных мышцах в виде пла­стинок или зерен.

Эластин очень устойчив. Он не растворяется в холод­ной и горячей воде, в растворах солей, разведенных кис­лотах и щелочах; даже крепкая серная кислота оказывает на него слабое действие. В противоположность коллаге­ну из эластина не образуется желатин. По аминокислот­ному составу (см. табл. 15) эластин отчасти сходен с кол­лагеном благодаря присутствию в нем оксипролина (хо­тя и в значительно — в 10 раз — меньшем количестве), высокому содержанию глицина и пролина, очень низкому содержанию гистидина, триптофана, цистеина. Однако в отличие от коллагена в нем низкое содержание аргинина, аспарагиновой, глютаминовой кислот и высокое — ала-нина, валина.

В составе эластина содержатся специфические амино­кислоты, не известные для других белков,— десмозин и изодесмозин; каждая из них возникает из четырех мо­лекул лизина. Десмозин и изодесмозин образуют попереч­ные связи (сшивки) между полипептидными цепями эластина.

Нативный эластин, подвергнутый нагреванию (кули­нарной обработке), а также измельченный в порошок, не поддается действию трипсина, но гидролизуется фици-ном, папаином, бромеллином. В последнее время получе­ны важные данные о ферментативном гидролизе эласти­на. Из поджелудочной железы выделен фермент эласта-за — панкреатопептидаза. Препарат ее не однороден: в нем содержится несколько ферментов, два из которых оказывают последовательное действие на молекулу эла­стина, вначале освобождая из его структуры полисаха­рид, а затем расщепляя белковую часть. Благодаря от­крытию этого фермента удалось выяснить возможность переваривания эластина в желудочно-кишечном тракте животных, а также более глубоко изучить структуру эластина.

Панкреатопептидаза полностью растворяет эластин за 42 ч при температуре 37°С с образованием прозрачного раствора.

Установлено также, что пепсин обладает слабым эла-столитическим действием, приблизительно равным 7в ак­тивности эластазы.

Ретикулин

Ретикулин обнаружен в составе ретикулиновых волокон, находящихся в структуре как соединительной, так и ре­тикулярной ткани. Ретикулярная ткань, в которой рети­кулиновые волокна находятся в виде сети, образует основу кроветворных органов: костного мозга, селезенки, лимфатических узлов, а также участвует в построении ткани легких и т. д. Ретикулин входит в структуру сарко­леммы. Рентгенограмма его подобна рентгенограмме коллагена.

Ретикулин состоит из тонких поперечноисчерченных фибрилл с периодом повторяемости 64 нм (как у колла­гена). Структура ретикулина разных животных анало­гична. По химическому и аминокислотному составу (см. табл. 14 и 15) ретикулин значительно отличается от кол­лагена: в нем меньше азота, больше серы (до 2%), но наличие в его молекуле оксилизина и высокое содержа Нйё пролина и бксипролина объединяет Эти протеиды в одну коллагеновую группу.

Помимо аминокислот, в молекуле ретикулина содер­жится 4,5% углеводов, 10,12% липидов и 0,16% гексоза-мина. Характерным признаком ретикулина является его способность к восстановлению солей серебра, что, по-ви­димому, объясняется присутствием в его молекуле серы. Ретикулин — сложный белок (простетическая группа — полисахарид), почти не набухает в воде, а также доволь­но устойчив (не растворяется в течение многих часов в крепких кислотах, щелочах и в горячей воде) .В присутст­вии сернистого натрия ретикулиновые волокна частично разрушаются.

Муцины и мукоиды

Муцины и мукоиды содержатся в составе соединитель­ной ткани в сравнительно небольшом количестве. В сос­таве межуточного вещества эти белки совместно с муко-полисахаридами образуют комплексы, назначение кото­рых удержание фибриллярных и клеточных компонентов в определенном структурном взаиморасположении. Вместе с тем муцины являются обязательной составной частью многих секретов: слюны, слизистой желудка и др. В слизистой соединительной ткани муцинов и мукоидов довольно много. Они относятся к группе сложных бел­ков — глюкопротеидов. В качестве простетической груп­пы у этих белков встречаются мукополисахариды, кото­рые непрочно связаны с белком и легко от него отделя­ются. Иногда эти сложные углеводы встречаются в тканях в свободном виде.

В состав простетической группы муцинов и мукоидов входят галактоза, глюкоза, глюкозамин или галактоза-мин и глюкуроновая кислота, а также уксусная и серная кислоты. Элементарный состав мукоида из плотной сое­динительной ткани (в %): углерод 47,47, водород 6,68, азот 12,58, кислород 31,07, сера 2,2.

Муцины и мукоиды имеют явно выраженный кислый характер, поэтому для извлечения их из тканей применя­ют растворы щелочей. Для последующего разделения муцинов и мукоидов экстракт подкисляют. Из щелочных растворов муцины осаждают крепкой уксусной кислотой, а мукоиды при этом остаются в растворе. Муцины и му­коиды дают характерные цветные реакции на белки, но не свертываются при нагревании и растворяются в спирте. В соединительной ткани, главным образом в ее клет­ках, встречаются белки, обладающие свойствами альбу­минов и глобулинов. Содержание их по сравнению с дру­гими белками невелико. В составе этой группы белков имеются также и ферменты соединительной ткани.

МУКОПОЛИСАХАРИДЫ

В соединительной ткани и ее производных широко пред­ставлены различные сложные полисахариды, которые выполняют роль цементирующего компонента межклето­чного вещества, участвуют в образовании межмолеку­лярных связей пептидных цепей коллагена, ретикулина, эластина, входят в состав муцинов и мукоидов, а также встречаются в свободном виде. Эти же вещества выпол­няют и защитную роль в соединительной и других тканях и органах по отношению к микроорганизмам. К числу кислых мукополисахаридов относится значительное чис­ло химически родственных, но различных по строению соединений. Они специфически распределены в различ­ных тканях. Все они представляют собой полианионы. Кислые мукополисахариды разделены на три группы:

полиуроновые кислоты — гиалуроновая кислота (мо­лекулярная масса 20 тыс. — 10 млн.) и хондроитин:

полисульфаты полиуроновых кислот — хондроитин-сульфат (хондроитинсерная кислота) ХСК — виды А, В, С (молекулярная масса 19—50 тыс.), гепаринсульфат, му-коитинсульфат;

полисульфаты — кератосерная кислота и др.

Наиболее распространены в тканях животных кисло­ты: гиалуроновая, мукоитинсерная, гепарин, кератосерная и хондроитинсерная. Последняя представлена разновид­ностями А, В, С, отличающимися происхождением, углом вращения (ХСК А—30°, ХСК В—50°, ХСК С—20°) и не­которыми другими свойствами.

В составе хондроитинсерной кислоты А и С имеется глюкуроновая кислота, а в составе ХСК В — идуроновая кислота. Идуроновая кислота является производным аскорбиновой кислоты, что подтверждает особо важное значение витамина в формировании соединительной ткани. Строение всех этих мукополисахаридов аналогич­но. Большинство из них образует в организме сильно гид-ратированные гели и очень вязкие растворы.

Растворы гиалуроновой кислоты очень вязкие (в 0,9%-ном растворе NaCl). Угол вращения их 70—80°. В результате полимеризации молекулярная масса поли­сахарида колеблется от 200 000 до 500 000.

Являясь основным веществом межтканевых и меж­клеточных образований организма, гиалуроновая кисло­та выполняет важные биологические защитные функции. Из некоторых тканей животного организма выделен ком­плекс ферментов (гиалуронидаза), катализирующих по­степенный гидролитический распад гиалуроновой кисло­ты до ацетилглюкозамина и глюкуроновой кислоты.

Многие патогенные микроорганизмы богаты гиалуро­новой кислотой, покрывающей их оболочку.

Мясная промышленность выпускает препараты гиа-луронидазы («лидаза»), гиалуроновой кислоты, а также гепарина, нашедшие применение в лечебной практике. Минеральные вещества находятся в небольшом коли­честве в собственно соединительной ткани и принимают участие в процессах, протекающих в клетках ткани. Раз­нообразные липиды входят в незначительном количестве, главным образом в структурные элементы клеток раз­личных тканей. Большое накопление липидов характерно для жировой ткани.

21 Саркоплазмотические бески мяса !

К группе белков саркоплазмы относятся миоген, миогло-бин, глобулин X, миоальбумин. Все они, за исключением миоглобина, представляют собой гетерогенные системы, фракции белков, близких по физико-химическим и био­логическим свойствам, поэтому обозначение их носит в известной степени условный характер.

Миоген. Группа белковых веществ, выполняющих главным образом ферментные функции. Фракция миоге-на составляет около 20% всех белков мышечной ткани. Миоген легко растворяется при экстрагировании водой гомогената мышечной ткани и содержится в отпрессован­ном мышечном соке. Из водного экстракта его можно выделить путем высаливания, например, сернокислым аммонием. При этом ряд фракций получен в кристалли­ческом виде.

По физико-химическим свойствам (растворимости, высаливанию) миоген довольно близок к альбуминам. Молекулы миогена имеют глобулярную форму. Молеку­лярная масса миогена от 150 000 до 81 000, изоэлектриче-ская точка фракции находится в интервале рН 6,0—6,57. Температура свертывания в растворе 55—66° С.

Во фракции миогена содержатся все жизненно необ­ходимые аминокислоты, т. е. он является полноценным белком. Аминокислотный состав основных белков мышеч­ной ткани млекопитающих представлен в табл. 2. При комнатной температуре часть белков фракции миогена, находящегося в растворе, свертывается, т. е. переходит ^в нерастворимое состояние, образуя тонкий осадок в виде пленок (нитей) — миогенфибрин (назван так по аналогиис белком крови, однако вопрос о ферментативной природе данного явления выяснен недостаточно).

В составе фракции миогена содержатся многие фер­менты мышечной ткани, которые выполняют функции, связанные с окислительными превращениями углеводов и других соединений, и, по-видимому, входят в состав ми­тохондрий. Один из белков фракции миогена обладает альдолазной активностью, т. е. способностью расщеплять 1,6-фруктозодифосфат на две фосфотриозы. Альдолаза связана в дисках / с актином, другие белки — это различ­ные дегидрогеназы, изомеразы и др.

Отдельные фракции миогена представляют собой комплекс белков, удерживаемых прочными связями и не разрушающихся при обычных методах изолирования. Только специальными методами можно установить комп­лексную природу этих белков и их различные фермента _тцвные свойства. Путем сопоставления физико-химиче­ских и биологических свойств миогенов установлено, что соответствующие фракции их у разных животных весьма близки между собой.

-

Миоглобин (миохром). Растворимый в воде белок, окрашивающий мышцы в красный цвет.

Миоглобин представляет собой пигмент хромопротеид, простеотической группой которого является гем — комп­лекс порфирина с железом, имеющий кислый характер, лобин, входящий в состав протеида в качестве белково-⁰ компонента, наоборот, имеет основной характер и по Минокислотному составу является полноценным белком

Миоглобин получен в кристаллическом виде. По свой­ствам и природе он близок к пигменту крови — гемо­глобину.

Молекулярная масса миоглобина 16 800. Миоглобин отличается от гемоглобина спектром поглощения, а также аминокислотным составом. Сейчас довольно подробно изучено тонкое строение миоглобина. Молекула белка состоит из одной полипептидной цепи, с одной N-конце-вой группой.

С помощью рентгено-структурного анализа установ­лено, что 75% этой цепи находится в а-спиральной фор­ме. На рис. 4 эти участки — прямые линии. Внутри эти цепи описывают сложные кривые, расположенные в виде одного или двух слоев; в итоге образуется плоский.диск размером 43X25X23 нм. Внутри его фиксирована моле­кула гема.

Характерной особенностью миоглобина является его способность легко соединяться за счет дополнительных связей с различными газами — кислородом, окисью азо­та, сероводородом и др. При этом железо гема не окис­ляется (остается двухвалентным). Соединение миоглоби­на с кислородом — оксимиоглобин, —• имеющее ярко-красную окраску, легко диссоциирует на миоглобин и кислород, а соединение миоглобина с окисью азота и се­роводородом может разрушаться при действии некоторых реагентов. При длительном воздействии кислорода воз­духа, окиси азота, КзРе(СЫ)₆ и некоторых других реаген­тов железо гема окисляется в трехвалентное, а миогло­бин превращается в метмиоглобин — соединение, раствор которого окрашен в коричневый цвет. Метмиоглобин мо­жет быть вновь восстановлен в миоглобин

После убоя животного в поверхностном слое мяса тол­щиной около 40 мм миоглобин, присоединяя кислород переходит в светло-красный оксимиоглобин. Более тем­ная окраска мяса в нижележащих слоях обусловлена наличием восстановленного миоглобина. При длительном хранении мяса оксимиоглобин на его поверхности, окис­ляясь, переходит в метмиоглобин и мясо приобретает ко­ричневый оттенок.

Исключительно важное значение (для придания мясо­продуктам окраски натурального свежего мяса) имеет соединение миоглобина с окисью азота в NO-миоглобин (спектр поглощения, близкий к спектру поглощения окси-миоглобина, максимум длины волны 543 и 573 нм). NO-миоглобин после тепловой денатурации сохраняет красную окраску.

Глобулин X. Белок, составляющий около 20% всего количества белковых веществ мышечной клетки. Глобу­лин является псевдоглобулином, так как для растворения его достаточно незначительных концентраций солей (на­пример, 0,006 М КС1). Поэтому наличие небольшого ко­личества неорганических солей (1 —1,5%) в мышечной ткани оказывается достаточным, чтобы при водной экс­тракции глобулин X перешел в раствор. При диализе водного экстракта мышц глобулин X осаждается. Белок можно выделить также добавлением к водному экстракту метилового спирта на холоду или высаливанием серно­кислым аммонием при полунасыщении. Растворы глобу­лина X не обладают двойным лучепреломлением и харак­теризуются небольшой вязкостью. Изоэлектрическая точ­ка глобулина X находится при рН 5,2. Молекулярная масса 160 000. В растворе белок коагулирует при 50°С. Биологическая роль глобулина X еще не вполне ясна. Имеются данные (Иванов, 1961) о том, что глобу­лин X представляет собой так же, как и миоген, смесь белков и что некоторые фракции его проявляют свойства ферментов.

Миоальбумин. В водорастворимой фракции белков мышечной ткани содержится 1—2% миоальбумина. Он не может быть выделен из мышечной плазмы путем осаж­дения ацетоном на холоду. По физико-химическим свой­ствам является типичным альбумином, т. е. растворяется в воде, не осаждается хлористым натрием при насыще­нии, но осаждается сернокислым аммонием при полном _насыщении. Мышечный альбумин отличается от альбуми-_на крови по аминокислотному составу и физико-химиче­ским свойствам. Изоэлектрическая точка миоальбумина находится при рН 3—3,5, а альбумина крови — при рН 4,64. Температура коагуляции 45—47°С.

Нуклеопротеиды. В состав белков саркоплазмы нук-леопротеиды входят в небольшом количестве; они сосре­доточены в основном в рибосомах, саркоплазматическом ретикулуме. Особенностью их является наличие в основ­ном в структуре молекулы рибозы, т. е. нуклеиновые кис­лоты нуклеопротеидов саркоплазмы являются рибону­клеиновыми кислотами (РНК)- Общее содержание их в мышцах составляет 207—245 мг%.

С помощью электрофореза на бумаге или на агаровом геле белки водного экстракта мышц можно разделить на фракции.

Установлено, что белки саркоплазмы способны жели-ровать. Особенно легко это происходит в присутствии АТФ. При высоких концентрациях Са++ гель разжижа­ется. Желирование белков саркоплазмы зависит от при­сутствия в среде фрагментов саркоплазматического ре-тикулума. Удаление этих фрагментов лишает белки воз­можности образования геля. По-видимому, это свойство ретикулума связано с его ролью в перемещении Са и в клетке, о чем будет сказано дальше.