Изменение белкового состава онтогенезе при болезнях

Для количественного определения белка используют колориметрические и спектрофотометрические методы, в некоторых случаях пользуются определением белка по содержанию общего азота в препарате.

Рефрактометрический метод определения концентрации белка. Принцип метода основан на способности белковых частиц преломлять луч света. Степень рефракции зависит от концентрации веществ в растворе, физического состояния растворѐнных частиц, природы веществ в растворе, длины волны света, температуры.

Количественное определение концентрации веществ с помощью фотоэлектроколориметра Принцип работы фотоэлектроколориметра основан на возникновении электрического тока в цепи под влиянием лучей света, проходящих через окрашенный раствор и попадающих на фотоэлемент.

В основе действия прибора лежит закон Ламберта-Бугера-Бэра о пропорциональности между интенсивностью окраски раствора и степенью поглощения им света.

Количественное определение концентрации белка биуретовым методом. Принцип метода основан на том, что белок сыворотки крови реагирует в щелочной среде с сернокислой медью с образованием соединений, окрашенных в фиолетовый цвет; Интенсивность развивающегося окрашивания прямо пропорциональна концентрации белка в растворе.

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ,
Вопрос тканевой специфичности белков в основе своей повторяет их видовую специфичность. Белки мышечной .ткани отличаются от белков костей или печени. Это можно подтвердить на примере ферментов. Например, и в печени, и в сердечной мышце находится фермент лактатдегидрогеназа, катализирующий синтез молочной кислоты. При детальном изучении свойств ферментов оказалось, что, несмотря на их одинаковую функцию, они различаются по некоторым свойствам Таким образом, каждый вид, каждый представитель этого вида, как и любая ткань, а возможно и клетка, характеризуется наличием строго специфичных белков, определяющих их индивидуальность.

Изменения.

Самый простой пример — изменение в составе гемоглобина. Во время отногенеза он меняется несколько раз.

Эмбриональный гемоглобин синтезируется в эмбриональном желточном мешке через несколько недель после оплодотворения. Представляет собой тетрамер 2ξ2ε. Через 2 нед после формирования печени плода в ней начинает синтезироваться гемоглобин F, который к 6 мес замещает эмбриональный гемоглобин.

Гемоглобин F — фетальный гемоглобин, синтезируется в печени и костном мозге плода до периода его рождения. Имеет тетрамерную структуру, состоящую из 2 α- и 2 γ-цепей. После рождения ребёнка постепенно замещается на гемоглобин А, который начинает синтезироваться в клетках костного мозга уже на 8-м месяце развития плода.

И взрослый:
Гемоглобин А — основной гемоглобин взрослого организма, составляет около 98% от общего количества гемоглобина, тетрамер, состоит из 2 полипептидных цепей α и 2 β (2α2β).

Гемоглобин А2 находится в организме взрослого человека в меньшей концентрации, на его долю приходится около 2% общего гемоглобина. Он состоит из 2 α- и 2 δ-цепей.

И нарушения могу быть наследственный и приобретенные.
Наследственные протеинопатии развиваются в результате повреждений в генетическом аппарате данного индивидуума. Какой-либо белок не синтезируется вовсе или синтезируется, но его первичная структура изменена. Примеры наследственных протеинопатий — гемоглобинопатии.

Дата добавления: 2016-03-25; просмотров: 3201 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Читайте также:

Рекомендуемый контект:

Поиск на сайте:

Источник

Различия в белковом составе органов

Белковый состав различных органов складывается на стадии дифференцировки клеток многоклеточных организмов. Каждый тип специализированных клеток характеризуется определенным набором белков. Преобладающие белки-скелетных мышц — актин и миозин; в соединительной, хрящевой и костной тканях преобладает межклеточный матрикс, который содержит коллагены (19 различных типов, в зависимости от ткани или органа, что составляет 25-33% от общего количества белка), а также адгезивные белки и протеогликаны. Печень содержит множество специфических ферментов, обеспечивающих выполнение её метаболических, депонирующих, барьерных, экскреторных и гомеостатических функций. Ферритин, депонирующий железо в клетках, содержится почти во всех тканях, но преимущественно в печени, селезенке и костном мозге. Трансферрин — белок переносящий железо, содержится преимущественно в крови. Кровь также содержит белки-переносчики гормонов, которых нет во внутренних органах.

Изменения белкового состава организма человека в онтогенезе, при заболеваниях

Изменения в синтезе белков в онтогенезе выражаются в резком снижении н х образования в связи с падением темпов роста организма, в различной скорости накопления специфических белков в период роста и на поздних этапах онтогенеза. Этим, в основном, и обусловлены возрастные изменения в белковом спектре органов и тканей.

В первой половине онтогенеза резко уменьшается возможность обновления организма за счет размножения и смены клеток и ведущим становится обновление, обусловленное распадом и последующим ресинтезом отдельных белков. Обновление тотальных белков с возрастом в отдельных органах меняется неодинаково. Его замедление частично может быть вызвано более ограниченным использованием некоторых белков в метаболических процессах, но преимущественно — увеличением массы медленно обновляющихся белков. Наиболее важной чертой, характеризующей состояние анаболических процессов белкового обмена в онтогенезе, является разная степень количественных изменений синтеза отдельных белков.

С возрастом происходит изменение активности ферментов, поскольку происходит изменение их концентраций.

Активность лактазы изменяется в зависимости от возраста: она максимальна к моменту рождения, снижается к 3-5 годам, у взрослых она составляет 10% от уровня активности, характерной для детей (лишь немногие взрослые, преимущественно жители Северной Европы, сохраняют высокую активность лактазы в течении всей жизни). Лактазная недостаточность взрослых не является проявлением патологии, она отражает естественный процесс инволюции активности фермента.

При заболеваниях белковый состав органов и тканей изменяется. Муколипидоз (наследственное заболевание, которое проявляется в отставании умственного развития и костными деформациями), при этом концентрация ряда ферментов-гидролаз (сложные белки) в крови повышено во много раз, а их лизосомальная активность в клетках значительно снижена. Это связано с повреждением якорного участка фермента, отвечающего за связывание с мембранами лизосом, которые перестают распознавать и связывать гидролазы.

Большое количество заболеваний сопровождается воспалением. Воспаление представляет собой защитно-приспособительную реакцию организма, направленную на выведение патогена. Механизмы воспалительного процесса универсальны, и закономерности развития являются общими, независимо от структурно-функциональных различий тканей.

В воспаленной ткани тучные клетки выделяют медиаторы воспаления (гистамин, серотонин, гепарин и др.). Происходит секреция биологически активных полипептидов (брадикинин, каллидин) — регуляторов проницаемости сосудов.

Из различных клеток высвобождаются лизосомальные (гликолитические, липолитические и протеолитические) ферменты, активизирующие в ткани реакции гликолиза, липолиза и протеолиза. Биологически активные вещества (медиаторы, ферменты) оказывают болезнетворное воздействие, и вызывают дальнейшее разрушение (вторичную альтерацию, т.е. повреждение) клеток. При воспалении увеличивается синтез более чем 40 белков, называемых белками острой фазы. К ним относятся компоненты системы комплемента, участвующие в процессе накопления фагоцитов в очаге воспаления и уничтожения патогенных микроорганизмов. С-реактивный белок, основной белок острой фазы воспаления, связывает различные патогенные факторы и продукты распада поврежденных клеток, способствует опсонизации этих веществ и активирует систему комплемента.

На ранних этапах воспаления секретируются гормоны, способствующие развитию воспаления (соматотропный гормон, минералокортикоиды, гормоны щитовидной железы), а также ряд цитокинов (местные гормоны иммунной системы). Запуск ответной иммунной реакции зависит от секреции лимфоцитами интерлейкина-2 и гамма-интерферона.

Противовоспалительные медиаторы (адреналин, норадреналин, гепарин) ограничивают зону воспаления.

В период благоприятного завершения воспалительного процесса секретируются гормоны, препятствующие развитию воспаления (АКТГ, глюкокортикоиды, инсулин, стероидные гормоны). За торможение иммунной реакции отвечает цитокин TGF-бета.

Ферменты

Date: 2016-05-24; view: 1056; Нарушение авторских прав

Источник

Для
определения количества белка в образце
используется ряд методик:

Биуретовый
метод —
один из колориметрическихметодов
количественного определениябелковв
растворе. Разработан в 1949 году Горналлом,
Бардавиллом и Дэвидом, ныне мало
используется в биохимической лабораторной
практике (за исключением медицинских
анализов на белок) из-за низкой
чувствительности. Основан на
образованиибиуретовогокомплекса
(имеет фиолетовый цвет) пептидных связей
белков с двухвалентными ионами меди.
В методе используют т. н. биуретовый
реактив, состоящий изKOH,CuSO4ицитрата
натрия(илитартрата
натрия). В образовавшемся комплексе
медь связана с 4 азотами координационными
связями, а с 2 кислородами —
электростатическими. Полноценный
комплекс образуется лишь с пептидами,
состоящими более чем из 4 остатков.
Метод
Лоури —
основан
на образовании окрашенных продуктов
ароматических аминокислот с реактивом
Фолина в сочетании с биуретовой реакцией
на пептидные связи. Метод характеризуется
высокой чувствительностью. На развитие
окраски влияет большое количество
веществ: компоненты буферных систем
восстановители, комплексоны, детергенты
и др. В связи с этим при построении
калибровочного графика для определения
белка по Лоури в растворитель для
стандартного белка необходимо включать
все компоненты, содержащиеся в
анализируемых пробах. В некоторых
случаях целесообразно предварительное
осаждение белков из растворов, например
трихлоруксусной кислотой, с последующим
растворением их в щелочных растворах,
или очистка белковых растворов от
низкомолекулярных компонентов путем
диализа или гель-фильтрации.
Определение
по азоту.
Определение основано на том, что
содержание азота в большинстве белков
практически одинаково и может быть
принято равным 16%. По количеству
определенного азота находят количество
белка в пробе. При нагревании органического
соединения с концентрированной серной
(хлорной) кислотой происходит его
минерализация, азот переходит в
сернокислый аммоний (перхлорат аммония),
и его можно определить количественно.
Спектрометрический
метод —
Метод основан на способности ароматических
аминокислот (триптофана, тирозина и в
меньшей степенифенилаланина)
поглощать ультрафиолетовый свет с
максимумом при 280 нм. Измеряя величину
оптической плотности при этой длине
волны, находят количество белка в
растворе. Поскольку белки отличаются
по содержанию ароматических аминокислот,
их поглощение в ультрафиолетовой
области спектра может сильно различаться.

Наиболее богаты
белковыми веществами ткани и
органы животных. Источником белка являются
также микроорганизмы и
растения. Большинство белков хорошо
растворимо в воде.
Некоторые органические вещества,
выделенные из хряща, волос, ногтей,
рогов, костной
ткани и
нерастворимые в воде,
также были отнесены к белкам,
поскольку по своему химическому составу
оказались близки к белкам
мышечной ткани, сыворотки
крови,
яйца. В мышцах, легких, селезенке, почках
на долю белков приходится
более 70–80% от сухой массы, а во всем теле
человека – 45% от сухой массы. В
отличие от животных тканей в
растениях содержится значительно
меньше белков .
Для изучения
химического состава, строения и свойств
белков их
обычно выделяют или из тканей,
или из культивируемых клеток,
или биологических жидкостей,
например сыворотки
крови, молока,
мышц, печени, кожи и
др. Элементный
состав белков в
пересчете на сухое вещество представлен
50–54% углерода,
21–23% кислорода,
6,5–7,3% водорода,
15–17% азота и
до 0,5% серы.
В составе некоторых белков присутствуют
в небольших
количествах фосфор, железо, марганец, магний, йод и
др.

Таким
образом, помимо углерода, кислорода и водорода,
входящих в состав почти всех органических
полимерных молекул,
обязательным компонентом белков является азот,
в связи с чем белки принято
обозначать как азотсодержащие
органические вещества.
Содержание азота более
или менее постоянно во всех белках (в
среднем 16%), поэтому иногда определяют
количество белка в
биологических объектах по содержанию
белкового азота.

Белковый состав
организма здорового взрослого человека
относительно постоянен, хотя возможны
изменения количества отдельных белков
в органах и тканях в зависимости от
состава пищи и режима питания, от
физиологической активности человека,
биологических ритмов. В
процессе развития многоклеточного
организма, особенно на стадиях
дифференцировки клеток, белковый состав
значительно изменяется. Для каждого
типа специализированных клеток характерно
появление специфических белков, которые
определяют особенности их биологических
функций. Так, только в эритроцитах есть
гемоглобин, осуществляющий транспорт
кислорода, к тканям, а в клетках сетчатки
глаза — белок родопсин, необходимый для
улавливания фотонов света. Кроме того,
специализированные клетки отличаются
и количеством белков, присутствующих
практически во всех или во многих клетках
организма. При различных заболеваниях
происходит изменение белкового состава
тканей. Эти изменения называются
протеинопатиями. Различают наследственные
и приобретённые протеинопатии.

Наследственные
протеинопатии
развиваются в результате повреждений
в генетическом аппарате данного
индивидуума. Какой-либо белок не
синтезируется вовсе или синтезируется,
но его первичная структура изменена.
В зависимости
от роли дефектного белка в жизнедеятельности
организма, от степени нарушения
конформации и функции белков, от гомо-
или гетерозиготности индивидуума по
этому белку наследственные протеинопатии
могут вызывать
болезни,
протекающие с различной степенью
тяжести, вплоть до летального исхода
ещё до рождения или в первые месяцы
после рождения.

Любая
болезнь сопровождается изменением
белкового состава организма, т.е.
развивается приобретённая
протеинопатия.
При этом первичная структура белков не
нарушается, а обычно происходит
количественное изменение белков,
особенно в тех органах и тканях, в которых
развивается патологический процесс. В
некоторых случаях приобретённые
протеинопатии развиваются в результате
изменения условий, в которых функционируют
белки. Иногда
в результате болезни повышается уровень
метаболитов в клетках и сыворотке крови,
что приводит к модификации некоторых
белков и нарушению их функции. Так,
повышенные концентрации глюкозы в крови
при сахарном диабете приводят к
неферментативному присоединению её к
белкам (гликозилированию белков). Кроме
того, из клеток повреждённого органа в
кровь могут выходить белки, которые в
норме определяются там лишь в следовых
количествах. При различных заболеваниях
часто используют биохимические
исследования белкового состава крови
для уточнения клинического диагноза.

20.История открытия
и изучения ферментов. Особенности
ферментативного катализа. Специфичность
действия ферментов. Зависимость скорости
ферментативных реакций от температуры,
рН, концентрации фермента и субстрата.

Важнейшие особенности
ферментативного катализа —
эффективность, специфичность и
чувствительность к регуляторным
воздействиям. Ферменты увеличивают
скорость превращения субстрата по
сравнению с неферментативной реакцией
в 109-1012 раз.
Столь высокая эффективность обусловлена
особенностями строения активного
центра.
Принято считать, что активный
центр
комплементарен переходному
состоянию субстрата при
превращении его в продукт. Благодаря
этому стабилизируется переходное
состояние и понижается активационный
барьер. Большинство ферментов обладает
высокой субстратной специфичностью,
т. е. способностью катализировать
превращение только одного или несколько
близких по структуре
веществ. Специфичность определяется
топографией связывающего субстрат участка активного
центра.

Активность
ферментов регулируется
в процессе их биосинтеза (в
т.ч. благодаря образованию изоферментов,
которы катализируют идентичные реакции,
но отличаются строением и каталитическими
свойствами), а также условиями среды
(рН, температура, ионная
сила раствора) и
многочисленными ингибиторами и активаторами,
присутствующими
в организме. Ингибиторами и активаторами могут
служить сами субстраты (в
определенных концентрациях),
продукты реакции, а также конечные
продукты в цепи последовательных
превращений вещества Ферментативные
реакции чувствительны к внешним условиям,
в частности к ионной силе раствора и рН
среды. Влияние температуры на скорость
ферментативной реакции описывается
кривой с максимумом, восходящая ветвь
которой отражает обычную для химической
реакций зависимость, выраженную
уравнением Аррениуса. Нисходящая ветвь
связана с тепловой денатурацией фермента.

Биологическая
функция фермента, как и любого белка,
обусловлена наличием в его структуре
активного центра. Лиганд, взаимодействующий
с активным центром фермента, называют
субстратом. В активном центре фермента
есть аминокислотные остатки, функциональные
группы которых обеспечивают связывание
субстрата, и аминокислотные остатки,
функциональные группы которых осуществляют
химическое превращение субстрата.
Условно эти группы обозначают как
участок связывания субстрата и
каталитический участок, однако следует
помнить, что не всегда эти участки имеют
чёткое пространственное разделение и
иногда могут «перекрываться» . В
участке связывания субстрат при помощи
нековалентных связей взаимодействует
(связывается) с ферментом, формируя
фермент-субстратный комплекс. В
каталитическом участке субстрат
претерпевает химическое превращение
в продукт, который затем высвобождается
из активного центра фермента. Схематично
процесс катализа можно представить
следующим уравнением:

Е + S ↔ ES ↔ ЕР ↔ Е
+ Р,

где Е — фермент
(энзим), S — субстрат, Р — продукт.

Специфичность
— наиболее важное свойство ферментов,
определяющее биологическую значимость
этих молекул. Различают субстратную
и каталитическую
специфичности фермента, определяемые
строением активного центра. Под
субстратной специфичностью понимают
способность каждого фермента
взаимодействовать лишь с одним или
несколькими определёнными субстратами.
Различают:

абсолютную
субстратную специфичность;
групповую
субстратную специфичность;
стереоспецифичность.

Абсолютная
субстратная специфичность.
Активный центр ферментов, обладающих
абсолютной субстратной специфичностью,
комплементарен только одному субстрату.
Следует отметить, что таких ферментов
в живых организмах мало.

Групповая
субстратная специфичностьБольшинство
ферментов катализирует однотипные
реакции с небольшим количеством (группой)
структурно похожих субстратов.

СтереоспецифичностьПри
наличии у субстрата нескольких
стерео-изомеров фермент проявляет
абсолютную специфичность к
одному из них.

Каталитическая
специфичностьФермент
катализирует превращение присоединённого
субстрата по одному из возможных путей
его превращения, Это свойство обеспечивается
строением каталитического участка
активного центра фермента и называется
каталитической специфичностью, или
специфичностью пути превращения
субстрата.

Скорость
ферментативной реакции
зависит от ряда факторов, таких как
количество и активность ферментов,
концентрация субстрата, температура
среды, рН раствора, присутствие
регуляторных молекул (активаторов и
ингибиторов).

Зависимость
скорости ферментативной реакции от
количества ферментов.
При проведении ферментативной реакции
в условиях избытка субстрата скорость
реакции будет зависеть от концентрации
фермента. Графическая зависимость такой
реакции имеет вид прямой линии Однако
количество фермента часто невозможно
определить в абсолютных величинах,
поэтому на практике пользуются условными
величинами, характеризующими активность
фермента: одна
международная единица активности
(ME) соответствует такому количеству
фермента, которое катализирует превращение
1 мкмоль субстрата за 1 мин при оптимальных
условиях проведения ферментативной
реакции. Оптимальные условия индивидуальны
для каждого фермента и зависят от
температуры среды, рН раствора, при
отсутствии активаторов и ингибиторов.

Количество
единиц активности nME определяют по
формуле:

В
1973 г. была принята новая единица
активности ферментов:
1 катал (кат), соответствующий такому
количеству катализатора, которое
превращает 1 моль субстрата за 1 с.

Международная
единица ферментативной активности ME
связана с каталом следующими равенствами:

1
кат = 1 моль S/c = 60 моль S/мин = 60х106 мкмоль/мин
= 6х107 ME,

1
ME = 1 мкмоль/мин = 1/60 мкмоль/с = 1/60 мккат =
16,67 нкат.

В
медицинской и фармацевтической практике
для оценки активности ферментов часто
используют международные единицы
активности — ME. Для оценки количества
молекул фермента среди других белков
данной ткани определяют удельную
активность (уд. ак.) фермента, численно
равную количеству единиц активности
фермента (nМЕ)
в образце ткани, делённому на массу (мг)
белка в этой ткани.

По
удельной активности судят об очистке
фермента: чем меньше посторонних белков,
тем выше удельная активность.

Зависимость
скорости ферментативной реакции от
температуры среды.
Повышение температуры до определённых
пределов оказывает влияние на скорость
ферментативной реакции, подобно влиянию
температуры на любую химическую реакцию.
С повышением температуры ускоряется
движение молекул, что приводит к повышению
вероятности взаимодействия реагирующих
веществ. Кроме того, температура может
повышать энергию реагирующих молекул,
что также приводит к ускорению реакции.
Однако скорость химической реакции,
катализируемая ферментами, имеет свой
температурный оптимум, превышение
которого сопровождается понижением
ферментативной активности, возникающим
из-за термической денатурации белковой
молекулы .

Зависимость
скорости ферментативной реакции от рН
средыАктивность
ферментов зависит от рН раствора, в
котором протекает ферментативная
реакция. Для каждого фермента существует
значение рН, при котором наблюдается
его максимальная активность. Отклонение
от оптимального значения рН приводит
к понижению ферментативной активности.
Влияние рН на активность ферментов
связано с ионизацией функциональных
групп аминокислотных остатков данного
белка, обеспечивающих оптимальную
конформацию активного центра фермента.
При изменении рН от оптимальных значений
происходит изменение ионизации
функциональных групп молекулы белка.
Например, при закислении среды происходит
протонирование свободных аминогрупп
(NH3+),
а при защелачивании происходит отщепление
протона от карбоксильных групп (СОО-).
Это приводит к изменению конформации
молекулы фермента и конформации активного
центра; следовательно, нарушается
присоединение субстрата, кофакторов и
коферментов к активному центру. Кроме
того, рН среды может влиять на степень
ионизации или пространственную
организацию субстрата, что также влияет
на сродство субстрата к активному
центру. При значительном отклонении от
оптимального значения рН может происходить
денатурация белковой молекулы с полной
потерей ферментативной активности.
Оптимум значения рН у разных ферментов
различный. Ферменты, работающие в кислых
условиях среды (например, пепсин в
желудке или лизосомальные ферменты),
эволюционно приобретают конформацию,
обеспечивающую работу фермента при
кислых значениях рН. Однако большая
часть ферментов организма человека
имеет оптимум рН, близкий к нейтральному,
совпадающий с физиологическим значением
рН.

Зависимость
скорости ферментативной реакции от
количества субстрата.
Если концентрацию ферментов оставить
постоянной, изменяя только количество
субстрата, то график скорости ферментативной
реакции описывают гиперболой. При
увеличении количества субстрата
начальная скорость возрастает. Когда
фермент становится полностью насыщенным
субстратом, т.е. происходит максимально
возможное при данной концентрации
фермента формирование фермент-субстратного
комплекса, наблюдают наибольшую скорость
образования продукта. Дальнейшее
повышение концентрации субстрата не
приводит к увеличению образования
продукта, т.е. скорость реакции не
возрастает. Данное состояние соответствует
максимальной скорости реакции Vmax. Таким
образом, концентрация фермента —
лимитирующий фактор в образовании
продукта.
Ферментативный процесс можно выразить
следующим уравнением:

Изменение белкового состава онтогенезе при болезнях

где
k1 — константа скорости образования
фермент-субстратного комплекса; k-1 —
константа скорости обратной реакции,
распада фермент-субстратного комплекса;
k2 — константа скорости образования
продукта реакции.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
#
#
#
21.05.2015184.29 Кб23Bazovaya_SLR_u_detey_33.pdf
#
#
#
#
#
#
#

Источник