Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Волокнистые структуры соединительной ткани.Содержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
3.2-а. Коллаген. Особенности аминокислотного состава, структурной организации и метаболизма. Волокнистые структуры соединительной ткани представлены коллагеновыми, эластическими и ретикулиновыми волокнами. Главным структурным компонентом коллагеновых и ретикулиновых волокон является белок- коллаген или тропоколлаген. Это самый распространённый белок в организме. Он составляет 6% массы тела и 30% всех белков организма. Основная масса коллагена сосредоточена в минерализованных тканях и коже, около 10% - в строме внутренних органов. Тропоколлаген является структурной единицей коллагенового волокна. Это фибриллярный белок с Мr ~300000, состоящий из трёх однонаправленных полипептидных цепей (по 1000 аминокислот в каждой), закрученных в тройную спираль. Длина молекулы коллагена составляет ~300 нм, толщина - ~1,5 нм. Каждая отдельная цепь тропоколлагена представляет собой плотную левозакрученную альфа - спираль, в которой на один виток приходится три аминокислотных остатка. Каждая третья аминокислота в альфа - спирали представлена глицином, 21% составляют в сумме пролин и гидроксипролин, 11% - аланин, имеются также лизин, гидроксилизин, глютаминовая, аспарагиновая и другие аминокислоты. Последовательность аминокислот в полипептидной цепи тропоколлагена может быть представлена как (-гли-Х-Y-)n, чаще всего - (-гли-про-гип-)n. Гидроксилизин обеспечивает образование поперечных связей и присоединение глюкозы, галактозы или лактозы, гидроксипролин - образование водородных связей (с водой), стабилизирующих альфа - спиральную конфигурацию полипептидных цепей коллагена. Тройная спираль тропоколлагена стабилизируется дисульфидными и водородными связями, возникающими между атомом водорода глицина и атомом кислорода карбонильной группы пептидных связей. При этом глицин оказывается внутри трёхспирального жгута, а три цепи образуют жёсткую структуру, похожую на кабель, слегка закрученную в правую суперспираль. Молекулы коллагена затем ассоциируются в микрофибриллы. Коллагеновая фибрилла представляет собой параллельные ряды молекул тропоколлагена, расположенные так, что каждый следующий ряд сдвинут по отношению к предыдущему на 1/4 длины тропоколлагена. Молекулы тропоколлагена не связаны «конец в конец», поэтому между ними есть промежутки, которые могут служить местом первичного накопления кальция и фосфора при минерализации кости. В процессе филогенеза происходит окислительное дезаминирование остатков лизина и гидроксилизина в составе полипептидных цепей коллагена с образованием альдегидопроизводных лизина. В этой реакции участвует медьсодержащий фермент лизилоксидаза, который активен при наличии витаминов РР и В6. При взаимодействии радикалов лизина с альдегидопроизводными лизина между молекулами тропоколлагена образуются поперечные связи ковалентного характера, которые стабилизируют коллагеновую фибриллу. Образование поперечных сшивок в коллагеновых фибриллах происходит по следующей схеме:
Рис. 2. Образование поперечных сшивок в коллагене.
Многократное скручивание обеспечивает высокую прочность коллагенового волокна. Коллаген - белок, как правило, гликозилирован. Глюкоза, галактоза или лактоза присоединяются к остаткам гидроксилизина О-гликозидной связью. Известно 19 типов коллагена, отличающихся друг от друга набором полипептидных цепей (они могут быть идентичными или различными), степенью их гликозилирования и гидроксилирования, а также распределением в организме. Не все типы коллагена образуют фибриллы. К фибриллообразующим относятся коллагены 1,2,3,5 и 11 типов. Наиболее распространён коллаген 1-го типа. Он входит в состав костей, дентина, сухожилий, роговицы. Коллаген 2-го типа распространён в хрящевой ткани, межпозвоночных дисках, в стекловидном теле глаза. Коллагены 5-го и 6-го типов присутствуют в разных соотношениях в межклеточном веществе различных тканей. Коллаген 4-го типа является структурным компонентом базальных мембран. Базальные мембраны - это особый вид межклеточного матрикса, в виде тонкого слоя отделяющий клетки от окружающей соединительной ткани, а также различные слои клеток друг от друга. Базальные мембраны играют роль полупроницаемого фильтра в почечных клубочках, а также участвуют в процессах эмбрионального развития и регенерации. Коллаген 7-го типа входит в состав фибрилл, которые находятся в субэпителиальном слое и участвуют в присоединении эпидермиса к дерме. 9,12,14 и 17 типы коллагенов фибрилл не образуют, но связаны с коллагеновыми фибриллами других типов. Микрофибриллы состоят чаще всего из 5 рядов полипептидных цепей. Вместе с различными гликопротеинами они образуют фибриллы. Молекулы гликопротеинов находятся, как правило, на поверхности фибрилл и защищают их от действия коллагеназы. Схематическое строение коллагеновой фибриллы представлено на рисунке 3.
Рис.3. Схематичное изображение фибриллы коллагена.
Интенсивность обмена коллагена варьирует в зависимости от вида животного, типа ткани, возраста, характера питания, наличия патологии. У взрослого человека в норме коллаген обновляется медленно, а процессы его синтеза и распада сбалансированы. Период полураспада коллагена измеряется неделями, месяцами. Наиболее активно коллаген обновляется в возрасте до 20 лет. Его обмен становится более интенсивным также при некоторых инфекционных заболеваниях, при коллагенозах и гиперпаратиреозе. В детском возрасте скорость синтеза коллагена преобладает над скоростью его распада. При этом увеличивается общая масса коллагена (главным образом, за счёт костной ткани). Известно, что коллагеновые фибриллы в физиологических условиях (нейтральное значение рН среды, температура 37 градусов по Цельсию) устойчивы к действию трипсина, пепсина, лизосомальных и нелизосомальных пептидаз, способных расщеплять только денатурированный коллаген. Катаболизм коллагена - это сложный многоступенчатый процесс, происходящий внутри - и внеклеточно с участием различных пептидаз, глюкозидаз. Ключевую роль в этом процессе играет фермент коллагеназа, расщепляющая все три полипептидные цепи тропоколлагена на расстоянии 1/4 их длины от С-конца между глицином и лейцином (изолейцином). Образовавшиеся фрагменты растворяются в воде и расщепляются далее различными протеазами. Различают два вида коллагеназ: микробные и тканевые. Микробные - вырабатываются микробами и способствуют их проникновению через соединительно-тканные барьеры хозяина. Тканевые коллагеназы имеют оптимум рН 8,5, активны в присутствии ионов цинка (металлозависимые). Они проявляют наибольшую активность в тканях, претерпевающих реорганизацию, например, в матке после родов, а также при некоторых заболеваниях, сопровождающихся деструкцией межклеточного вещества соединительной ткани. Тканевая коллагеназа вырабатывается в виде проколлагеназы, которая переходит в активную форму путём отщепления N-концевого октапептида под действием катепсина D, других протеиназ или аутокаталитически. Активность тканевых коллагеназ контролируется гормонами и ингибиторами. Наиболее изучен т.н. «тканевой ингибитор металлопротеиназ (ТИМП)» - гликопротеид с Мr 28000, постоянно присутствующий в тканях. Активаторами тканевых коллагеназ являются плазмин, калликреин, катепсин В. Микробные коллагеназы расщепляют коллаген более, чем в 200-х участках одновременно, что обусловливает быстрое разрушение соединительно-тканных барьеров и проникновение бактерий вглубь тканей. Продукты расщепления коллагена (пептиды, аминокислоты) выводятся с мочой. Гидроксипролин и пролин являются маркёрами соединительной ткани. За сутки с мочой взрослого человека выводится в норме 15 -20 мг гидроксипролина, а с мочой ребёнка и подростка ~200 мг/сутки. При некоторых заболеваниях, связанных с поражением соединительной ткани, содержание гидроксипролина в сыворотке крови и его экскреция с мочой увеличиваются вследствие повышенного распада коллагена. Это отмечается, в частности, при гиперфункции паращитовидных желёз, переломах трубчатых костей, некоторых опухолях кости, пародонтите, наследственной гипергидроксипролинемии. Последнее заболевание связано с врождённой недостаточностью фермента гидроксипролиноксидазы, который в норме окисляет часть гидроксипролина крови. Синтез коллагена происходит на рибосомах фибробластов. Сначала синтезируются предшественники полипептидных цепей тропоколлагена, не содержащие гидроксипролина и гидроксилизина - препроколлаген, который состоит из короткого сигнального пептида, двух С - и N концевых пропептидов и центрального сегмента - альфа-цепи. Сигнальный пептид ориентирует синтез полипептидных цепей в полость эндоплазматического ретикулума. Затем происходит посттрансляционная модификация цепей препроколлагена, состоящая из следующих этапов: 1. Отщепление сигнального пептида под действием специфической протеиназы. 2. Превращение остатков пролина и лизина в гидроксипролин и гидроксилизин, соответственно, в составе полипептидных цепей с участием специфических гидроксилаз, альфа-кетоглютарата, молекулярного кислорода, ионов двухвалентного железа и аскорбиновой кислоты в качестве кофакторов (рис. 4).
Рис. 4. Гидроксилирование остатков пролина и лизина в составе полипептидных цепей проколлагена.
3. Гликозилирование полипептидных цепей проколлагена - присоединение глюкозы, галактозы или лактозы к ОН - группам гидроксилизина под действием различных гликозилтрансфераз. 4. Образование тройной спирали проколлагена и секреция его в межклеточное пространство, где происходит превращение проколлагена в «зрелый» коллаген (тропоколлаген) путём отщепления N - и С - концевых пептидов во всех полипептидных цепях под действием проколлагенпептидазы. В стабилизации тройной спирали тропоколлагена важную роль играют водородные связи, в образовании которых участвуют ОН-группы гидроксипролина. Далее происходит полимеризация молекул тропоколлагена в коллагеновые микрофибриллы, в которых между молекулами тропоколлагена образуются поперечные ковалентные связи. В их формировании участвуют радикалы лизина и гидроксилизина, находящиеся в различных полипептидных цепях. Как описано выше, радикалы гидроксилизина окисляются далее медьсодержащей лизилоксидазой, которая в присутствии витаминов В6 и РР превращает их в альдегидные производные лизина. Вновь образованные высокореактивные альдегидные группы образуют с другими остатками лизина ковалентные связи по типу шиффовых оснований: R-CH2-CH2-СН2-CH = N-СН2-CH2-CH2-CH2-R* Пространственная структурная организация коллагеновых фибрилл завершается с участием гликопротеинов типа фибронектина и протеогликанов. Синтез коллагена в клетке регулируется по принципу отрицательной обратной связи. Обмен коллагена контролируется также гормонами. Глюкокортикоиды угнетают синтез коллагена, паратгормон активирует распад коллагена; эстрогены, соматотропин, тироксин активируют синтез коллагена. В процессе синтеза коллагена могут возникать мутации, что обусловливает возможность возникновения наследственных заболеваний, связанных с патологией соединительной ткани. К ним относятся несовершенный остеогенез, хондродисплазии и другие.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-14; просмотров: 762; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.117.138.12 (0.01 с.) |