Современная формулировка периодического закона. Периодический закон Менделеева

Гликозаминогликаны (ГАГ) - линейные отрицательно заряженные гетерополисахариды. ГАГ могут связывать большие количества воды, в результате чего межклеточное вещество приобретает желеобразный характер.

Протеогликаны - высокомолекулярные соединения, состоящие из гликозаминогликанов (90-95%) и белка (5-10%). Они образуют основное вещество межклеточного матрикса соединительной ткани и могут составлять до 30% сухой массы ткани.

ГАГ и протеогликаны специфически взаимодействуют с коллагеном, эластином, фибронектином, ламинином и другими белками межклеточного матрикса.

Функции протеогликанов и ГАГ:

1.являются структурными компонентами межклеточного матрикса;

2.участвуют в межклеточных взаимодействиях, формировании и поддержании формы клеток и органов, образовании каркаса при формировании тканей.

3.являясь полианионами, могут связывать, кроме воды, большие количества катионов (Na + , K + , Са 2+) и формировать тургор различных тканей;

4.играют роль молекулярного сита, они препятствуют распространению патогенных микроорганизмов;

5.гиалуроновая кислота и протеогликаны выполняют рессорную функцию в суставных хрящах;

6.гепарансульфатсодержащие протеогликаны способствуют созданию фильтрационного барьера в почках;

7.кератансульфаты и дерматансульфаты обеспечивают прозрачность роговицы;

8.гепарин - антикоагулянт крови;

9.гепарансульфаты - компоненты плазматических мембран клеток, где они могут функционировать как рецепторы и участвовать в клеточной адгезии и межклеточных взаимодействиях. Они также выступают компонентами синаптических и других пузырьков.

Строение и классы ГАГ

ГАГ представляют собой длинные неразветвлённые цепи гетерополисахаридов, которые построены из повторяющихся дисахаридных единиц. 1 мономером этого дисахарида является гексуроновая кислота (D-глюкуроновая кислота или L-идуроновая), 2 мономером - производное аминосахара (глюкоз- или галактозамина). NH 2 -группа аминосахаров обычно ацетилирована.

Кроме гиалуроновой кислоты, все ГАГ содержат сульфатные группы (О-эфиры или N-сульфаты).

Гиалуроновая кислота находится во многих органах и тканях. В хряще она связана с белком и участвует в образовании протеогликановов, в стекловидном теле глаза, пупочном канатике, суставной жидкости встречается и в свободном виде. В суставной жидкости гиалуроновая кислота уменьшает трение между суставными поверхностями.

Гиалуроновая кислота содержит несколько тысяч дисахаридных единиц, молекулярная масса её достигает 10 5 -10 7 Да.

Хондроитинсульфаты - самые распространённые ГАГ; они содержатся в хряще, коже, сухожилиях, связках, артериях, роговице глаза. Хондроитинсульфаты являются составным компонентом агрекана - основного протеогликана хрящевого матрикса.

Одна цепь содержит около 40 дисахаридных единиц и имеет молекулярную массу 10 4 -10 6 Да.

Кератансульфаты - наиболее гетерогенные гликозаминогликаны; отличаются друг от друга по суммарному содержанию углеводов и распределению в разных тканях.

Кератансульфат I находится в роговице глаза. Кроме повторяющейся дисахаридной единицы содержит L-фукозу, D-маннозу и сиаловую кислоту.

Кератансульфат II есть в хрящевой ткани, костях, межпозвоночных дисках. Кроме повторяющейся дисахаридной единицы содержит N-ацетилгалактозамин, L-фукозу, D-маннозу и сиаловую кислоту. Кератансульфат II входит в состав агрекана и некоторых малых протеогликанов хрящевого матрикса. В отличие от других ГАГ, кератансульфаты вместо гексуроновой кислоты содержат галактозу. Молекулярная масса одной цепи 4х10 3 - 20х10 3 Да.

Дерматансульфат широко распространён в тканях, особенно он характерен для кожи, кровеносных сосудов, сердечных клапанов. В составе малых протеогликанов (бигликана и декорина) дерматансульфат содержится в межклеточном веществе хрящей, межпозвоночных дисков, менисков. Молекулярная масса одной цепи 15х10 3 - 40х10 3 Да.

Гепарин - важный компонент противосвёртывающей системы крови. Он синтезируется тучными клетками и находится в гранулах внутри этих клеток. Наибольшие количества гепарина обнаруживаются в лёгких, печени и коже. В гепарине больше N-сульфатных групп, чем в гепарансульфате. Молекулярная масса 6х10 3 - 25х10 3 Да.

Гепарансульфат находится во многих органах и тканях, где входит в состав протеогликанов базальных мембран. Гепарансульфат является постоянным компонентом клеточной поверхности. Молекулярная масса цепи 5х10 3 до 12х10 3 Да.

Синтез ГАГ

1. На рибосомах синтезируется коровый белок, который по ЭПР поступает в аппарат Гольджи.

2. В аппарате Гольджи с участием трансфераз, локализованных на мембране, на коровом белке путём последовательного присоединения моносахаридов растет цепь ГАГ.

а). Сначала на коровом белке образуется связующий трисахарид: галактоза-галактоза-ксилоза, который может быть присоединен к коровому белку: 1). О-гликозидной связью между серином и ксилозой; 2). О-гликозидной связью между серином или треонином и N-ацетилгалактозамином; 3). N-гликозиламиновой связью между амидным азотом аспарагина и N-ацетилглюкозамином.

б). Затем, на связующем трисахариде наращивается полисахаридная цепь ГАГ. Донорами моносахаридов обычно являются соответствующие УДФ-производные: УДФ-глюкоза, УДФ-глюкуроновая кислота, УДФ-N-ацетилглюкозамин, УДФ-N-ацетилгалактозамин и т.д.

УДФ-глюкуронат образуется при окислении УДФ-глюкозы.

N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин и сиаловой кислоты синтезируются в соединительной ткани из фруктозо-6-ф (образуется из глюкозы). Источником NH 2 -группы для аминосахаров служит глутамин. Аминосахар далее ацетилируется с помощью ацетил-КоА. Затем образуются их УДФ-производные.

3. Некоторые углеводы в составе ГАГ сульфируются сульфотрансферазами, донором сульфатной группы выступает ФАФС.

4. L-идуроновая кислота образуется в составе ГАГ в результате реакции эпимеризации D-глюкуроновой кислоты.

Регуляция синтеза ГАГ

Синтез ГАГ тормозят глюкокортикоиды, половые гормоны.

Катаболизм ГАГ

ГАГ отличаются высокой скоростью обмена: Т½ многих из них составляет от 3 до 10 дней (только для кератансульфата 120 дней). Разрушение ГАГ начинается в матриксе с участием экзо- и эндогликозидаз и сульфатаз (гиалуронидаз, глюкуронидаз, галактозидаз, идуронидаз и др.). Затем, из внеклеточного пространства фрагменты ГАГ фагоцитируются клетками и гидролизуются до мономеров с участием лизосомальные гидролаз.

Мукополисахаридозы

Мукополисахаридозы - заболевания, связанные с генетическим дефектом гидролаз, участвующих в катаболизме ГАГ.

Эти заболевания характеризуются избыточным накоплением ГАГ в тканях, приводящим к деформации скелета и увеличению органов, содержащих большие количества внеклеточного матрикса. Обычно поражаются ткани, в которых в норме

синтезируются наибольшие количества ГАГ. В лизосомах при этом накапливаются фрагменты ГАГ, а с мочой выделяются олигосахариды из ГАГ.

Проявляются мукополисахаридозы значительными нарушениями в умственном развитии детей, поражениями сосудов, помутнением роговицы, деформациями скелета, низкой продолжительность жизни.

Эти болезни в настоящее время не поддаются лечению.

Препараты гликозаминогликанов.

Гликозаминогликаны — GAG (ранее мукополисахариды) — неразветвленные полисахаридные цепи, состоящие из повторяющихся дисахаридных единиц.

Основных групп гликозаминогликанов шесть:

1) хондроитинсульфат А

2) хондроитинсульфат С

3) гиалуроновая кислота

4) гепарансульфат

5) кератансульфат

6) дерматансульфат

Дисахарид гиалуроната состоит из глюкуроновой кислоты и N-ацетилглюкозамина; хондроитин сульфата — из глюкуроновой кислоты и N-ацетилгалактозамина; дерматан сульфата — из гиалууроновой кислоты и N-ацетилгалактозамина; гепаран сульфата — из глюкозамина или гиалуроновой кислоты и N-ацетилглюкозамина; кератин сульфата — из галактозы и N-ацетилглюкозамина. Практически все гликозаминогликаны ковалентно связаны с белком в молекуле протеогликанов.

Гликозаминогликаны несут большой отрицательный заряд, высоко гидрофильны, обладают сильно вытянутой конформацией и образуют гели уже при низких концентрациях. Привлечение гликозаминогликанами осмотически активных катионов вызывает набухающее давление — туогор, что придает матриксу способность противостоять силам сжатия.

Какое биологическое значение имеют гликозаминогликаны?

Они учавствуют в создании межклеточного вещества соединительной ткани (матрикс), содержатся в костях, синовиальной жидкости, стекловидном теле роговице глаза. В составе протеогликанов покрывают поверхность клеток, играют важную роль в ионном обмене, иммунных реакциях, дифференцировке тканей. При таких генетических болезнях как мукополисахаридозы имеется нарушение распада гликозаминогликанов.

Хондроитина сульфат

Хондроитина сульфат является структурным и химическим компонентом хрящевой ткани. Его место в структуре матрикса можно увидеть на рисунке:

Химически это полимерные сульфатированные гликозаминогликаны. Синтезируются они хондроцитами.

По структуре молекулы хондроитин сульфата сходен с гепарином, поэтому считается, что может проявлять схожие свойства.

О функциях хондроитина сульфата.

1) Вместе с коллагеновыми волокнами формирует хрящевой матрикс ;

2) Участвует в обмене кальция . Каким образом? Инициирует связывание серы в процессе синтеза хондроитин-серной кислоты, что способствует отложению кальция в костях. Таким образом хондроитина сульфат может уменьшать резорбцию костной ткани и снижать потери кальция.

3) Содержится в синовиальной жидкости и его содержание в ней влияет на качество «смазки» в суставе.

4) Удержание воды . Для межпозвонкового диска это весьма важно. Сохраняя воду в толще хряща, хондроитина сульфат способствует функции амортизации, увеличивает прочность и устойчивость к нагрузкам хрящевой ткани. Выраженная гидрофильность связана с наличием карбоксильной и сульфатной групп в молекуле.

5) Влияет на синтез гиалуроновой кислоты . А это прочность и эластичность сухожилий, связок и кожи.

6) Хондроитина сульфат угнетает ферменты -разрушители: эластаза, пептидаза, катепсин, металлопротеиназы, интерлейкин-1 и другие. Они образуются при гибели хондроцитов и разрушают хрящ. Это же свойство, вероятно, лежит в основе противовоспалительного и анальгетического действия хондроитин сульфата. Возможно несколько оригинальное использование этого свойства. При приеме хондроитин сульфата внутрь отмечается торможение активности фермента поджелудочной железы липазы. Это, в свою очередь, уменьшает переваривание и всасывание жиров. Как следствие, отмечают снижение холестерина в крови и некоторое снижение веса.

Учитывая большое участие хондроитина сульфата в структуре и химии хрящевой и других видах соединительной ткани, его недостаточное поступление в организм должно достаточно сильно влиять на функцию этих тканей. Хондроитина сульфат поступает в организм с пищей — с хрящами, сухожилиями и кожей животных и рыб. Почему может снижаться его поступление в организм? Это может быть связано:

• со специальными диетами и вегетарианством,
• с метаболическими нарушениями в организме (болезни),
• с возрастным снижением всасывания и синтеза.

В таких случаях встает вопрос о дополнительном введении в организм «строительного материала» для хрящей. В межпозвонковых дисках процессы снижения гидратации и старения отмечаются уже с 40 лет, что требует изменений в питании и в дополнительном введении хондроитина сульфата. Широко используются добавки в спорте и ветеринарии.

Первый вопрос, который возникает, а доходит ли до хрящей полученный внутрь хондроитин сульфат? Отвечаем «да», ведь основной источник хондроитин сульфата — это пища. Иногда, люди используют холодец и пищевой желатин, как хондропротектор.

Когда стали изготавливать первые хондропротекторы, хондроитина сульфат вводили внутримышечно. Затем технологии усовершенствовались и стали делать препараты и БАДы для приема внутрь. При внутримышечном введении хондроитина сульфата его биодоступность 13%. Максимальная концентрация в плазме крови отмечается через 3-4 часа, а в синовиальной жидкости через 4-5 часов. Из плазмы выводится почками через 24 часа.

Препараты хондроитина сульфата рекомендованы Международным обществом по исследованию остеоартроза (OARSI) в 2008 и 2010 гг. для использования при заболеваниях суставов (остеоратроз). Неврологи применяют препарат при патологии межпозвонковых дисков и спондилоартрозах.

Побочные эффекты.

Это-белковый препарат, поэтому возможны аллергические реакции. Торможение ферментов поджелудочной железы может вызывать боли, неприятные ощущения в животе, расстройства стула. Инъекционные формы могут усиливать действие антикоагулянтов.

Рассмотрим отдельные препараты с хондроитина сульфатом.

Артрадол

Препарат выпускается в России в виде лиофилизата для растворения и применения внутримышечно.

В/м, по 0,1 г через день. Перед применением содержимое ампулы растворяют в 1 мл воды для инъекций. При хорошей переносимости дозу увеличивают до 0,2 г, начиная с 4-й инъекции. Курс лечения - 25–35 инъекций. Повторный курс - через 6 мес.

Артрон Хондрекс

Одна таблетка содержит 750 мг хондроитина сульфата. Оптимальная доза — две таблетки в день (утром и вечером). Длительность желательна не менее трех месяцев. Допускается поддерживающая доза — одна таблетка в день.

Мукосат

Форма выпуска: раствор для в/м введения 1,0 , 2,0 №5; капсулы и таблетки по 0,25 г.; таблетки, покрытые оболочкой по 0,25 г.; лиофилизат для приготовления р-ра для в/м введения.

Мукосат принимают внутрь и вводят внутримышечно. При пероральном приеме: взрослые принимают дважды в сутки по 0,75 г на протяжении первых трех недель, затем — дважды в день по 0,5 г. запивая водой.
Мукосат в таблетках или капсулах дети от 5 лет должны принимать по 0,5-0,75 г, в возрасте 1-5 лет — по 0,5 г, пациенты до года — по 0,25 г.
Мукосат внутримышечно назначается через день по 0,1 г (1,0); начиная с 4 инъекции, дозу увеличивают до 0,2 г. Продолжительность терапии составляет 25-35 инъекций. При необходимости можно повторить курс терапии через полгода.

Структум

Это французкий препарат хондроитина сульфата. Выпускается в капсулах по 250 и 500 мг и принимается внутрь, запивая водой. Принимают по 1000 мг в сутки в два приема. Длительность курса 6 месяцев, длительность эффекта после лечения от 3 до 5 месяцев.

Хондрогард

Форма выпуска — раствор для внутримышечного введения, 100 мг/мл. Применяют в/м, по 100 мг через день. При хорошей переносимости дозу увеличивают до 200 мг, начиная с 4-й инъекции. Курс лечения - 25–30 инъекций. При необходимости через 6 мес возможно проведение повторного курса лечения.

Хондроитин акос

Принимают внутрь, во время или после еды, запивая не менее чем 1/2 стакана воды. Взрослым и подросткам с 15 лет назначают по 1 г/сут (по 2 капс. 2 раза в день). Рекомендуемая продолжительность начального курса лечения составляет 6 мес, период действия препарата после его отмены - 3–5 мес в зависимости от локализации и стадии заболевания.

Хондроитин сульфат

Принимают внутрь, запивая небольшим количеством воды. Взрослым по 750 мг 2 раза в сутки в течение первых 3 нед, далее - по 500 мг 2 раза в сутки. Детям до 1 года - по 250 мг/сут, от 1 года до 5 лет - по 500 мг/сут, старше 5 лет - по 500 - 750 мг/сут. В/м (предварительно растворив лиофилизат в 1 мл воды для инъекций) - по 100 мг через день, с четвертой инъекции разовую дозу увеличивают до 200 мг. Курс - 25–35 инъекций, повторный - через 6 мес.

Хондроксид

Принимают внутрь, запивая небольшим количеством воды. По 0,5 г (2 табл.) 2 раза в сутки. Рекомендуемая продолжительность начального курса лечения составляет 6 мес. Терапевтическое действие препарата сохраняется в течение 3–5 мес после его отмены в зависимости от локализации и стадии заболевания.

Хондролон

Применяют в/м, предварительно растворив лиофилизат в 1 мл воды для инъекций. По 100 мг (1 ампула) через день; с четвертой инъекции разовую дозу можно увеличить до 200 мг (2 ампулы). Курс - 25–30 инъекций; повторные - через 6 мес.

Хонсурид

Препарат отмечен для полноты обзора. Наружно, содержимое флакона разбавляют 5 мл 0,5% новокаина или изотонического раствора натрия хлорида, тщательно взбалтывают; раствор распределяют по пораженной поверхности двухслойной стерильной марлевой салфеткой и накладывают на рану; перевязки 1 раз в 2–3 дня; курс 10–30 дней.

Показания.

Длительно незаживающие, вяло гранулирующие (плохо заживающие) и медленно эпителизирующие раны (медленное восстановление кожной поверхности или слизистой) в последствии травм и оперативных вмешательств- трофические язвы (медленно заживающие повреждения кожи), пролежни (омертвение тканей, вызванное длительным давлением на них вследствие лежания) и т.д

Румалон

Препарат представляет собой экстракт из хрящевой ткани и ткани костного мозга телят. А это значит, что содержит различные вещества — разные группы гликозаминогликанов, полипептиды… Фармакологическое действие — стимулирующее регенерацию хрящевой ткани. Усиливает биосинтез мукополисахаридов и стимулирует регенерацию в хрящевой гиалиновой ткани, тормозит процессы разрушения в хряще.

Румалон вводится в небольших количествах внутримышечно в первый и второй день лечения, а в последующем - 3 раза в неделю в течение пяти - шести недель. Подобный курс терапии проводится, по показанию врача, 2 раза в год, в некоторых случаях - 3-4 раза в год.

Применяется только для внутримышечных инъекций. После определения переносимости препарата (введение 0,25 мл, а затем, с интервалом в 2 дня, введение 0,5 мл) его вводят в количестве 1 или 2 мл 2-3 раза в неделю. Курс включает 25 инъекций по 1 мл или 15 инъекций по 2 мл. Курсы инъекций повторяют 2 раза в год (в выраженных случаях 3-4 раза в год) в течение многих лет.

ГИАЛУРОНОВАЯ КИСЛОТА

Гиалуроновая кислотанаходится во многих органах и тканях. В хряще она связана с белком и участвует в образовании протеогликановых агрегатов, в некоторых органах (стекловидное тело глаза, пупочный канатик, суставная жидкость) встречается и в свободном виде. Предполагается, что в суставной жидкости гиалуроновая кислота выполняет роль смазочного вещества, уменьшая трение между суставными поверхностями.

Гиалуроновая кислота является главным компонентом синовиальной жидкости. Она отвечает за её вязкость, то есть за кчество смазки суставных поверхностей. В хряще гиалуроновая кислота состоит в оболочке хондроцита и входит в состав аггрекана, обеспечивая упругость хряща.

Такая распространенность без внимания не осталась. Гиалуроновая кислота применяется для лечения катаракты и остеоартроза, замены (протезирования) синовиальной жидкости в суставах, для улучшения свойств кожи в косметологии.

Внутрисуставное введение препаратов содержащих гиалуроновую кислоту в виде инъекции относительно сложно и дорого, но наиболее эффективно. Эффект достаточно длителен и проявляется в виде исчезновении болей, отека и увеличения подвижности.

Препарты на основе гиалуроновой кислоты для внутрисуставного введения: Остенил, Ферматрон, Синокром, Суплазин и т.д. Стоимость от 3000 и выше за ампулу. И, конечно, нужен хороший доктор с хорошими руками.

Появились в продаже крема и таблетки с гиалуроновой кислотой. Личного опыта в их применении нет. Хороших исследований в литературе не встречал.

Для лечения позвоночника в инъекциях гиалуроновая кислота у нас не применяется. Думаю, возможно применение гиалуроновой кислоты в таблетках (при их эффективности) и, возможно, в физиолечении (эелектрофорез, фонофорез…). Последнее — теоретическое предположение.

МУКАРТРИН (АРТЕПАРОН)

Препарат подавляет лизосомальные ферменты разрушающие хрящевую ткань, повышает синтез хондроцитов и синовиальных клеток. Как результат этого улучшает метаболизм хряща и его эластичность.

Состав и форма выпуска. Активное вещество — мукартрин. Раствор для инъекций (1 мл препарата содержит 0,125 г активного вещества), ампулы 1 мл по 10 шт. в упаковке.

Показания к применению Мукартрина. Препарат применяют для лечения дегенеративнодистрофических заболеваний при сравнительно сохранившемся суставном хряще и отсутствии воспалительной реакции, а также для лечения плечелопаточного периартрита, остеохондроза межпозвонковых дисков.

Режим дозирования. Внутримышечно 125-250 мг (1-2 ампулы). Вводят глубоко в мышцу ежедневно в течение первых 3 дней, затем через день в течение последующих 10 дней. Лечение продолжают в той же дозировке по 2 раза в неделю в течение 3 недель, затем 1 раз в неделю до прохождения полного курса (25-30 инъекций).

Противопоказания. Нельзя применять препарат при сопутствующем воспалительном процессе в суставах и полной деструкции покровного хряща сустава.

Особые указания. Препарат используют при сравнительно сохранном суставном хряще

Производитель. Pharmachim, Болгари

Министерство здравоохранения Российской Федерация

Российский государственный медицинский университет

Э Т А Л О Н Ы

К ВОПРОСАМ ТЕСТОВ ПРОГРАММИРОВАННОЮ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ПО БИОЛОШЧЕСЮЙ ХИМИИ

Под редакцией профессора Ю.С.Татаринова

?&>сква I99Q

Эталоны к вопросам теотов программированного контроля знаний отудентов по бнологичеокой хи­ мия. Под общей редакцией проф. Ю.С.Татаринова.М, FIW, 1993.

В данном выпуске представлены эталоны к вопросам программиро­ ванного контроля знаний студентов по биологической химии, изданным в двух брошюрах ранее. Эталоны позволяют оценивать правильность от­ ветов студентов на контрольные вопросы, они также могут быть исполь­ зованы в качестве учебного пособия для самоподготовки.

Под общей редакцией профессора Ю.С.Татаринова*

Рецензенты - доктор химических наук профеосор Ю.И.Бауков и кандидат биологических наук доцент Н.И.Ивков*

(с) Российский государственный медипинский университет, 1993.

ХИМИЯ И ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

З а н я т и е I

1. Углеводы это соединения, являющиеся полиоксиальдегвдами или полиоксикетонами, и их производные. Углеводы делят на моносахариды, олигосахарвды (состоят обычно из 2-10 моносахарвдных остатков) и поли­ сахариды (гликаны).

В организме углеводы выполняют прежде всего энергетическую и пла­ стическую функции, они также необходимы для функционирования генети­ ческого аппарата (пентозы в нуклеиновых кислотах), для биологического катализа (пентозы в коферментах), для детоксикационных процеосов (пар­ ные синтезы с участием глюкуроната), для иммунологических и регулятор­ ных процессов (углеводы в составе иммуноглобулинов, рецепторов и ряда гормонов), для смазки трущихся поверхностей.

В сутки взрослый человек получает с пищевыми продуктами 350-450 граммов углеводов преимущественно в виде крахмала.

2. В организме человека в обменных процессах участвуют следующие важнейшие углеводы: триозы глицеральдегвд и дигвдроксиацетон, тетроза эритроза, пентозы рибоза, дезоксирибоза, рибулоза, ксилулоза, гекоозы глюкоза, фруктоза, галактоза, манноэа, гептоза седогептулоза, дисаха­ риды лактоза, мальтоза, оахароза (поступает с пищевыми продуктами), гомополиоахариды гликоген, крахмал и клетчатка (последние два поступа­ ют в соотаве пищевых продуктов), гетерополисахариды гликозаминогликаны,

3. Изомерия среди моносахаридов обусловливается наличием альдеги­ дной или кетонной группы (альдозы или кетозы), присутствием хиральных центров (возникновение оптически активных стереоизомеров, D- и L-форм), образованием циклических структур (пиранозы и фуранозы), появлением аномерного хирального центра в процессе циклизации (*- и ^-аномерв), возможностью вращения атомных групп вокруг одинарных связей (конфорыационные изомеры).

4. Полиоахарвд-белковые комплексы делят на протеогликаны (до 95 % их массы приходится на долю углеводного компонента) и гликопротеины,

в которых доля углеводов может составлять лишь несколько процентов.

В протеогликанах углеводные компоненты являются полисахаридами (кислые гликозаминогликаны), содержат уроновые кислоты, а часто и сер-

ную кислоту, представляют собой длинные линейные цепи с повторяющий­ ся диоахардднш фрагаентамн, связь с белком макет быть как ковалент­ ной, так и электростатической.

В гликопротеинах углеводная часть представлена обычно одним или несколькими олигосахардами (нейтральные гликозаминогликаны), не со­ держащими уроновых кислот и серной кислоты, часто разветвленными, без повторяющихся звеньев, присоединенным к белку только ковалентной связью.

В состав кислых гликозаминогликанов (кислых мукополисахаридов) могут входить гексозамины (глюкозамин, галактозамш), уксусная кисло­ та, уроновые кислоты (глюкуроновая, вдуроновая кислоты), серная кисло­ та, небольшое количество гекоозы (галактоза), иногда опаловой киолоты.

Нейтральные гликозаминогликаны в своей структуре могут содержать гексозы (глюкоза, галактоза, манноза), гексозамины (глюкозамин, галактозамин), уксусную кислоту, фукозу, различные опаловые киолоты.

5. Кислыми гликозаминогликанами являются гиалуроновая кислота, хощцюитинсульфаты, дерматансульфаты, кератансульфаты, гепарансульфаты и гепарин.

Гиалуроновая кислота состоит из чередующихся ацетилглюкоаамина и глюкуроновой кислоты, связи /*-(1*4) и ^-(1+3). общее число мономерных единиц может доотигать нескольких тысяч. Участвует в образовании протеогликановых агрегатов, которые находятся в межклеточном веществе соеди­ нительной ткани, в коже, в хрящах и других тканях. Цротеогликановые аг­ регаты включают в себя и лолипелтидяые цепи, и ховдроятинсульфаты, кератансульфат, связаны с коллагеном, фибронектином, ламинином. Эти аг­ регаты образуют сетевидную структуру, формирующую тканевой каркас, они связывают большое количество воды, обусловливают тургор тканей, влияют на перемещение ионов, придают свойства смазки синовиальной жидкости и слизям.

Хоцдроитинсульфаты (ходцроитин-4-сульфат, хондроитин-6 -сульфат)

я дерматансульфаты состоят из чередующихся ацетилгалактозамина и глюк­ уроновой или вдуроновой кислоты, обязательно наличие и серной кислоты; кератансульфаты включают в свою сФуктуру ацетилглюкозамин, серную кяолоту, галактозу, сиаловые кислоты. Общее количество мономерных единиц - от нескольких десятков до нескольких сотен, связи /М1-#4) и £-(1*3).

СодерЕащие серную кислоту кислые гликозаминогликаны распространены в хрящах, костях, сухожилиях, коже, артериальной стенке, роговице. Учас­ твуют в образовании протеогликановых агрегатов, выполняют структурную функцию.

Гепарин построен из глюкозамина, анетилглюкозамина, идуроновои

количество мономерных единиц может достигать сотен я даже тысяч. 1 Ъдарансульфаты по структуре аналогичны гепарину, однако соотношения компо­ нентов иные, размеры молекулы меньше. Гепарин обнаруживается во многих тканях, особенно в тучных клетках эндотелия сосудов. Высвобождаясь в кровоток, гепарин действует как антикоагулянт, активируя антитромбин III, "он также активирует липопротеинлипазу. Гепарансульфаты широко рас­ пространены во внеклеточном веществе, им присуща структурная функция.

6 . Нейтральные гликозаминогликаны, входящие в состав гликопротеи­ нов, представляют собой олигосахарвды (до 17 мономерных единиц), состо­ ящие из гексоз (глюкоза, галактоза, манноза), ацетилгексозаминов (ацетилглюкозамин, ацетилгалактозамин), фукозы, сиаловых кислот, соединен­ ных различными связями (1*2, 1+3, 1+4, 1+6, 2+6 как вр~ , так и в«с- конфигурации), цепи обычно разветвленные. Гликопротеины, содержащие нейтральные гликозаминогликаны, широко распроатранены как в клетках, так и вне их, они могут быть ферментами, гормонами, переносчиками, ре­ цепторами, лектинами, они участвуют в процессах роста, межклеточного взаимодействия, клеточной дифференцировки, морфогенеза, эндоцитоза, трансформации клеток и др.

К подобным гликопротеинам относятся иммуноглобулины, трансферрин, церулоплазмин, гаптоглобин, фибриноген, протромбин и другие белки кро­ ви, некоторые гормоны гипофиза (тиреотропин, фоллитропин, лютропин), внутренний фактор Кастла, энтеропептидаза, ферменты лизосом и другие.

9. 2-Дезоксярибоэа: cHf<#

он н

10 . Глюкуроновая кислота:

11. Ацетилглюкозамин:

12 . /9 -Фруктоза:

Нейраминовая кислота (ее ацетильные или глицильные про­

изводные являются сиаловыми кисло­ тами):

Off и

Дисахарид лактоза, состоит из остатков ^-галактозы и oc-глюкозы, связь ^(1*4):

CHfOH QHi-CH Но *

Остаток Остаток ^-галактозы оГ-ГЛЮКОЗЫ

Дисахарид сахароза, состоит из остатков «(-глюкозы и ^-фруктозы, связь Ьi+ 2 fi:

Остаток Остаток «(-глюкозы р -фруктозы

Яратаент амилопектяна крахмала, состоит из остатков «(-глюкозы, связи «(1+4). а

в точке ветвления о((1 *ъ):

cHg&i 9«i

io-cн$

В организме человека кет фермента целлюлазы, поэтому в процессе

пищеварения Д-гликозидные связи гядролизоваться не могут. f

15. В пищеварительных соках содержатся следующие ферменты» рас­ щепляющие (гидролизующие) пищевые углеводы:

В слюне - о(^амилаза, расщепляет «{(1*4) связи крахмала и глико­ гена с образованием декстринов и мальтозы.

В желудочном соке ферментов, гидролизующих углеводы, нет.

В панкреатическом соке - оС-амилаза, действует аналогично фер­ менту слюны.

В кишечном соке содержатся клет,очные ферменты, попадающие в него

с десквамируемым эпителием, - о(-емилаза, амило-1 ,6 -глюкоэида8 а, оли- го-1 ,6 -глюкозидаза (расщепляют связи о((1 +6 ) в крахмале, гликогене, декстринах), мальтаэа (гидролизует связь ы>(1«4) в мальтозе с образо­ ванием двух молекул глюкозы), лактаза (расцепляет в лактоее связь

>в(1-*4), возншшют галактоза и глюкоза), оахараза (гидролизует в са­ харозе связь с образованием глюкозы и фруктозы).

Вое указанные фе рменты относятоя к класоу гвдролаз.

16. Фруктоза воаоывается из полооти кишечника путем облегченной диффузии, другие же моносахариды при малой их концентрации в кивечни-

ке требуют активного транспорта с затратой энергия (вторичный актив­ ный транспорт). Для их всасывания необходимы белок-переносчик, ионы натрия, ^а+,К+-АТФвза и АТФ. Быстрее всех всасывается галактоза. В процессе всасывания моносахариды попадают из энтероцитов в портальную систему и в печень.

Г7. Важнейшие пищевые гексозы - глюкоза, галактоза, фруктоза, манноза - могут превращаться друг в друга, этот процесс начинается в слизистой кишечника, но особенно интенсивен в печени. Цри этом гексо­ зы сначала активируются (путем фосфорилирования или соединения с УДФ)

и лишь затем могут превращаться в другую гексозу.

18. Глюкозу в различных тканях фосфорилирует (6 -Й углеродный атом) гексокиназа, в печени имеется и ее изофэрмент глюкокиназа, фрук­ тоза фосфорилируется в 6 -м положении фруктокиназой, а в положения I - кетогексокиназой, галактоза фосфорилируетоя галактокиназой (возникает галактозо-1 -фосфат), манноза может фосфорилироваться в положении 6 гексокиназой и маннокиназой. Все эти ферменты относятся к классу транофераз.

19. Галактоземия это врожденное наследственное заболевание, свя­ занное с недостаточной активностью в печени фермента гексозо-1 -фоофат- уридилилтрансферазы. Вследствие дефицита этого фермента галактоза, по­ ступающая в организм новорожденного с лактозой молока матери, не мо­ жет превратиться в глюкозу, концентрация ее в крови растет, она начи­ нает превращаться, восстанавливаясь, в токсичный спирт галвктитол (дульцит), в результате развивается задержка роста, катаракта,умственная отсталость. Ребенка следует перевеоти на беэгалактозную диету. Цри этом необходимая для синтеза гликопротеинов и гликолипидов активная

УДФ-галактоза возникает в нужных количествах из УДФ-глюкозы о помощью эпимеразы.

20. Цревращение фруктозо-6 -фосфата в глюкозу:

Фермент I относится к классу изомераз, а фермент 2 - к классу ПЦфОЛаЗ.

УДФ-гадактоэа

22* Превращение УДФ-галактозы в УДф-гдюкозу: НАДВШ+) С*ОН

~ д t НАД4-J "

УДФглюкоза-4- -эпимераза

УДФ-галнктоза

УДФ-глюкоза

Промежуточный продукт

Фермент УДФглюкоза-4- эпимераза отнооитоя у клас­ су оксядоредуктаз.

23. Гликоген синтезируется из глюкозы при учаотии АТФ, УТФ, за­ травки гликогена (олигосахарид, прикрепленный к белку или пептиду) и соответствующих ферментов*

Этапы этого процесса: образование активной глюкозы (УДФ-глюкозы), образование линейных полисахаридных цепей (действует гликогенсинтаза) и образование разветвленной структуры (действует гликоген-ветвящий фермент),

24. В наибольших количествах гликоген содержится в печени и мыш­ цах. В мышцах гликоген является запасным энергетическим материалом, продуцирующим в процессе распада метаболиты для синтеза АТФ. В печени же запасы гликогена используются в основном для поддержания концен­ трации глюкозы в крови на определенном уровне. Общее количество гли­ когена в печени взрослого человека может достигать свыше 100 г.

25. Синтез гликогена протекает последовательно через следующие

продукта: глюкоза, гшоао-6 -фоофат, глюкоао-1 „6 -биофоофат, глюкозо- -I-фоофат, УДФ^-глюкоза, удлиненная линейная полиоахаридная цепь, раз­ ветвленная полисахаридная структура (гликоген).

26. В цроцеосе оинтеза гликогена участвуют (поолвдоваткльно) сле­

дующие ферменты: гекоокинааа (гдисокиназа в печет) - относятся к клаооу транофераз, фоофогяжомутаза (клаоо транофераз), глюкозо-1-фос- фат-уриднлилтранофераза (клаоо транофераз), глякогенсянтаза (класо транофераз). гликоген-ветвящий фермент (класс транофераз).

27. Бяосянтеэ гликогена стимулируется инсулином, под влиянием ко­ торого возрастает активнооть ферментов, споооботвующих синтезу глико­ гена (гекоокиназа, гликогеноинтава), и ингибируются ферменты, усилива­ ющие распад гликогена (гликогенфосфорилаза, глюкозо-6 -фоофатаза). Инсулин активирует фоофодиэотеразу, разрушающую цАМФ, вследствие чего прекращается действие протеянкиназ, вызывающих активирование гликогенфосфорилвзы и ингибирование гликогеясинтаэы.

28. Образование УДФ-глюкозы:

Глюкозо-6 -фосфат

Удлиненная полиоахаридная цепь Глякогенсянтаза отнооятся к классу транофераз.

30. Мобилизация гликогена в печени (глюкогенез) представляет со-

Гликозаминогликаны, группа кислых гетерополисахаридов, в качестве структурных элементов протеогликанов являются важным компонентом межклеточного матрикса (см. ).

В качестве типовых структурных блоков гликозаминогликаны содержат аминосахара , такие, как глюкуроновая или идуроновая кислоты. Большинство полисахаридов этой группы в различной степени этерифицировано остатками серной кислоты, которые усиливают их кислотные свойства. Гликозаминогликаны присутствуют в организме позвоночных как в свободном виде, так и в составе протеогликанов.

Гиалуроновая кислота , относительно простой неэтерифицированный гликозаминогликан, построена из дисахаридных звеньев, состоящих из N-ацетилглюкозамина и глюкуроновой кислоты , соединённых в положении β(1→3). Повторяющиеся звенья связаны в положении β(1→4). Благодаря присутствию β(1→3)-связей молекула гиапуроновой кислоты, насчитывающая несколько тысяч моносахаридных остатков, принимает конформацию спирали. На один виток спирали приходится три дисахаридных блока. Локализованные на внешней стороне спирали гидрофильные карбоксильные группы остатков глюкуроновой кислоты могут связывать ионы Ca 2+ . За счёт сильной гидратация этих групп гиалуроновая кислота и другие гликозаминогликаны при образовании гелей связывают 10 000-кратный объём воды. Гиалуроновая кислота выполняет функцию стабилизатора геля в стекловидном теле глаза , которое содержит всего 1 % гиалуроновой кислоты и на 98 % состоит из воды.

Статьи раздела «Гликозаминогликаны и гликопротеины»:

• А. Гиалуроновая кислота

Book DescriptionGeobiology is an exciting and rapidly developing research discipline that opens new perspectives in understanding Earth as a system. ...

Biological Aging: Methods and Protocols investigates the various processes that are affected by the age of an organism. Several new tools for the ...