Гликолипиды и гликопротеины. Представления о строении и функциях их углеводных компонентов.

Гликопротеины – сложные белки, содержащие, помимо простого белка или пептида, группу гетероолигосахаридов.

В состав входит углеводный компонент (гликановая фракция), ковалентно связанный с неуглеводной частью (агликановая фракция), представленной белком, пептидом, аминокислотой.

К полипептиду присоединяются гетероолигосахаридные цепи, содержащие от 2 до 10, реже 15 мономерных остатков гексоз (галактоза и манноза, реже глюкоза), пентоз (ксилоза, арабиноза) и конечный углевод, чаще всего представленный N-ацетилгалактозамином, L-фукозой или сиаловой кислотой. Типы связей (иммуноглобулины, гормоны) включают: О-гликозидные связи, N-гликозидные связи и эфирные гликозидные связи со свободными СООН-группами.

Гликолипиды — сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами. У гликолипидов имеются полярные «головки» (углевод) и неполярные «хвостики» (остатки жирных кислот). Благодаря данному свойству, вместе с фосфолипидами, гликолипиды входят в состав клеточных мембран.

 

Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в ткани мозга. Они локализованы преимущественно на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводые компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности.

 

Сиаловые кислоты присутствуют во всех тканях и жидкостях организма животных и человека и у некоторых микроорганизмов. Как правило, в свободном виде в норме они не встречаются, а входят в состав различных углеводсодержащих веществ, таких как гликопротеины, гликолипиды (ганглиозиды), олигосахариды. Занимая в молекулах этих веществ концевое положение, сиаловые кислоты оказывают значительное влияние на их физико-химические свойства и биологическую активность. Определяя отрицательный заряд молекул гликопротеинов, сиаловые кислоты обусловливают вытянутую форму их молекул и как следствие высокую вязкость содержащих эти гликопротеины секретов слизистых оболочек дыхательного, кишечного и полового трактов. Это обеспечивает защиту слизистых оболочек от механических и химических повреждений. Наличие сиаловых кислот в составе белков крови и некоторых гормонов определяет длительность циркуляции этих соединений в кровотоке. После отщепления сиаловой кислоты, когда концевым сахаром в молекулах гликопротеинов становится галактоза, эти белки поглощаются клетками печени. Именно этим объясняется потеря гормонами биологической активности. Длительность циркуляции в кровотоке некоторых клеток крови также зависит от наличия или отсутствия сиаловых кислот на их поверхности. Процесс старения эритроцитов связан с уменьшением количества сиаловых кислот в их оболочке. Находясь в составе углеводной части гликопротеинов, сиаловые кислоты маскируют остатки сахаров, являющихся антигенными детерминантами и таким образом, играют важную роль в иммунных реакциях, снижая иммуногенные свойства нормальных и опухолевых клеток. Установлено, что сиаловые кислоты являются компонентом клеточных рецепторов, специфичных для вирусов гриппа.

 

2. Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины (гистамин, серотонин, ГАМК, катехоламины) образование, значение.

Некоторые аминокислоты и их производные могут подвергаться декарбоксилированию - отщеплению α-карбоксильной группы. Продуктами реакции являются СО2 и биогенные амины. Образование биогенных аминов происходит с участием ферментов декарбоксилаз в присутствии кофермента пиридоксальфосфата.

 

Биогенные амины являются биологически активными веществами, выполняют функцию нейромедиаторов (серотонин, дофамин, ГАМК), гормонов (адреналин), регуляторных факторов местного действия (гистамин).

Гистамин образуется путем декарбоксилирования гистидина в тучных клетках соединительной ткани

Гистамин образует комплекс с белками и сохраняется в секреторных гранулах тучных клеток. Секретируется в кровь при повреждении ткани (удар, ожог, воздействие эндо- и экзогенных веществ), развитии иммунных и аллергических реакций. Гистамин выполняет в организме человека следующие функции:

· стимулирует секрецию желудочного сока, слюны (т.е. играет роль пищеварительного гормона);

· повышает проницаемость капилляров, вызывает отёки, снижает АД (но увеличивает внутричерепное давление, вызывает головную боль);

· сокращает гладкую мускулатуру лёгких, вызывает удушье;

· участвует в формировании воспалительной реакции - вызывает расширение сосудов, покраснение кожи, отёчность ткани;

· вызывает аллергическую реакцию;

· выполняет роль нейромедиатора;

· является медиатором боли.

Серотонин - нейромедиатор проводящих путей, образуется в гипоталамусе, надпочечниках из аминокислоты триптофана: триптофан + О2 + Н4БП = Н2О + Н2БП + 5-гидрокситриптофан (гидроксилаза); 5-гидрокситриптофан = серотонин + СО2 (дкарбоксилаза - ПФ).

 

В нервных клетках декарбоксилирование глутамата приводит к образованию γ-аминомасляной кислоты (ГАМК), которая является основным тормозным медиатором. Инактивации ГАМК происходит либо путем трансаминирования и превращения в сукцинат, являющийся метаболитом ЦТК, либо окислительным путем под действием моноаминооксидазы (МАО). ГАМК в виде препаратов гаммалон или аминалон применяют при нарушениях мозгового кровообращения, умственной отсталости, эндогенных депрессиях и травмах головного мозга.

В нервной ткани из серина синтезируется ацетилхолин, который также относится к биогенным аминам: серин = этаноламин + СО2 (сериндекарбоксилаза); этанлоамин + SAM = холин + SAГ (этаноламинтрансфераза); холин + ацетил-КоА = HS-KoA + ацетилхолин (холинацетилтрансфераза). Нарушение образования ацетилхолина в синапсах может вызвать миастению - мышечную слабость.

К биогенным аминам относятся и катехоламины (дофамин, норадреналин и адреналин).

В мозговом веществе надпочечников и нервной ткани тирозин является предшественником катехоламинов(дофамина, норадреналина, адреналина).

При образовании катехоламинов и меланина (в меланоцитах) промежуточным продуктом служит диоксифенилаланин (ДОФА). Однако гидроксилирование тирозина в клетках различных типов катализируется различными ферментами:

- Тиразиназа (Cu-зависимый фермент)

- Тирозингидроксилаза (1)

- ДОФА – декарбоксилаза (2)

- дофамингидроксилаза (3)

- фенилэтаноламин-N-метилтрансфераза (4)

дофамин и норадреналин служат медиаторами в синаптической передаче нервных импульсов, а адреналин – гормон широкого спектра действия, регулирующий энергетический обмен. Одна из функций катехоламинов – регуляция деятельности ССС.