66. Новосинтезированным белкам надо "созреть"

После того как пептидная цепь отходит от рибосомы она должна принять свою биологически активную форму, т.е. свернуться определенным образом, связать какие-либо группы и т.п. Реакции превращения полипептида в активный белок называются процессинг или посттрансляционная модификация белков.

Посттрансляционная модификация белков

К основным реакциям процессинга относятся:

1. Удаление с N-конца метионина или даже нескольких аминокислот специфичными аминопептидазами.

2. Образование дисульфидных мостиков между остатками цистеина.

3. Частичный протеолиз – удаление части пептидной цепи, как в случае с инсулином или протеолитическими ферментами ЖКТ.

4. Присоединение химической группы к аминокислотным остаткам белковой цепи:фосфорной кислоты – например, фосфорилирование по аминокислотам Серину, Треонину, Тирозину используется при регуляции активности ферментов или для связывания ионов кальция,

карбоксильной группы – например, при участии витамина К происходит γ-карбоксилирование глутамата в составе протромбина, проконвертина, фактора Стюарта, Кристмаса, что позволяет связывать ионы кальция при инициации свертывания крови,

метильной группы – например, метилирование аргинина и лизина в составе гистонов используется для регуляции активности генома,

гидроксильной группы – например, образование гидроксипролина и гидроксилизина необходимо для созревания молекул коллагена при участии витамина С,йода – например, в тиреоглобулине присоединение йода необходимо для образования предшественников тиреоидных гормонов йодтиронинов,

5. Включение простетической группы:

углеводных остатков – например, гликирование требуется при синтезе гликопротеинов.

гема – например, при синтезе гемоглобина, миоглобина, цитохромов, каталазы,витаминных коферментов – биотина, ФАД, пиридоксальфосфата и т.п.

6. Объединение протомеров в единый олигомерный белок, например, гемоглобин, коллаген, лактатдегидрогеназа, креатинкиназа.

Фолдинг белков

Фолдинг – это процесс укладки вытянутой полипептидной цепи в правильную трехмерную пространственную структуру. Для обеспечения фолдинга используется группа вспомогательных белков под названием шапероны (chaperon, франц. – спутник, нянька). Они предотвращают взаимодействие новосинтезированных белков друг с другом, изолируют гидрофобные участки белков от цитоплазмы и "убирают" их внутрь молекулы, правильно располагают белковые домены.

В целом шапероны способствуют переходу структуры белков от первичного уровня до третичного и четвертичного.

При нарушении функции шаперонов и отсутствии фолдинга в клетке формируются белковые отложения – развивается амилоидоз. Насчитывают около 15 вариантов амилоидоза.

70. Жирорастворимые витамины, их биологическая роль.

Витамин А (антиксерофтальмический) – ретинол, химическая структура которого представлена -иононовым кольцом и двумя остатками изопрена; потребность его в организме составляет 2,5 – 3,0 мг в сутки.

Основными источниками витамина А в пище является печень, яичный желток и рыбий жир, провитамина А – морковь, томаты.

Выделены два вида витамина А: витамин А₁ – из печени морских рыб и А₂ – из печени пресноводных рыб.

Ретинол (А₁)

Отличия в строении Ретинола (А₁) и Ретинола₂ (А₂)

Ретинол и ретиналь участвует в работе родопсиновой фоторецепторной системы (млекопитающие, птицы, амфибии, морские рыбы), а ретинол₂ и ретиналь₂ – порфиропсиновой фоторецепторной системе (пресноводные рыбы).

Из каротина, содержащегося в растениях и овощах образуется витамин А₂.

Витамин А накапливается в печени. В плазме крови здоровых людей содержание его равно в среднем 50 мкг в 100 мл плазмы. Ретинол транспортируется, соединяясь с ₁-глобулинами и с альбуминами.

Витамин А участвует в процессах зрения, входя в состав родопсина, обусловливающего сумеречное зрение, участвует в окислительно-восстановительных реакциях в организме, изменяет проницаемость мембран клеток и тканей, усиливает биосинтез гликопротеинов мембран клеток.

Гипо- и авитаминоз витамина А выражается отсутствием сумеречного зрения («куриная слепота»), сухость кожи и слизистых, что может приводить в дальнейшем к кератомаляции.

Витамины D (антирахитические) по химической природе представляют собой кальциферол (D₂) и холекальциферол (D₃) (производные циклопентанпергидрофенантрена), суточная потребность которых в организме человека составляет 0,025 мг. Выделеный на ранних этапах витамин D₁ при более детальном изучении оказался смесью кальциферолов и других стеринов. В настоящее время термин не используется.

Из витамина D₃ под действием 25-гидроксилазы (в печени) и 1-гидроксилазы (в почках) синтезируется гормон кальцитриол, регулирующий обмен кальция и фосфора в организме.

Витамин D₃ образуется в коже под влиянием ультрафиолетовых лучей из холестерина и поступает с рыбьим жиром, сливочным маслом, желтком яиц, печенью.

Кальциферол (D₂) и холекальциферол (D₃)

Витамин D₃ регулирует обмен кальция и фосфора в организме, участвуя в биосинтезе кальций-связывающего белка в слизистой желудочно-кишечного тракта, тем самым способствуя всасыванию ионов кальция и фосфора из пищи.

Гипо- и авитаминоз витамина D₃: в детском возрасте – рахит, у взрослых – снижение ионов кальция в крови, что приводит к:

1. повышению нервно-мышечной возбудимости,

2. инактивации кальций-зависимых ферментов,

3. нарушению свертывания крови,

4. остеомаляция.

Витамин Е (антистерильный) по химической природе представляет собой -, -, -, -токоферолы, суточная потребность которого в организме составляет 5 мг.

Источники: растительные масла (подсолнечное, кукурузное и др.), семена злаков, капуста, мясо, сливочное масло, яичный желток.

Витамин Е влияет на репродуктивную функцию и обмен селена в организме, выполняет антиоксидантную роль, защищая мембраны от перекисного окисления липидов, предотвращая тем самым гемолиз эритроцитов.

Гипо- и авитаминоз Е: у детей – гемолитическая желтуха, у взрослых – дегенеративные процессы в репродуктивных органах, выкидыши у беременных, жировая дегенерация печени и дистрофические изменения в скелетных мышцах.

α-токоферол

Витамин К (антигеморрагический) по химической природе представляет собой производное нафтохинонов, суточная потребность которого в организме составляет 1 мг.

Источники: капуста, ягоды рябины, арахисовое масло, тыква, томаты, печень свиньи.

Витамин К₁ (выделен из люцерны)

Витамин К₂ (выделен из рыбокостной муки) и менадион (аналог витамина К)

Витамин К участвует в свертывании крови, являясь кофактором -глутамилкарбоксилазы, которая катализирует превращение глутаминовой кислоты в -карбоксиглутамат, необходимый для биосинтеза четырех факторов свертывания крови: ф-II – протромбина, ф-VII – проконвертина, ф-IX – ф.Кристмаса и ф-X – ф.Стюарта-Проуэра.

Гипо- и авитаминоз К приводит к снижению свертываемости крови вследствие нарушения биосинтеза -карбоксиглутамата, а также к капиллярным и паренхиматозным кровотечениям. Широкое практическое применение нашел синтезированный препарат «викасол» (бисульфитное соединение метилнафтохинона, растворимое в воде). Он является производным витамина К₃ (метилбензохинона).