Биохимия соединительной ткани
Краткое содержание | Конспект |
1. Организация и функции межклеточного матрикса. Общие сведения о структуре коллагеновых белков. Фибриллообразующие коллагены. Коллагены, ассоциированные с фибриллами. Нефибриллярные (сетевидные) типы коллагена. Коллагены, образующие микрофибриллы | |
Межклеточный матрикс вместе с клетками разного типа, которые в нём находятся (фибриллы, хондро- и остеобласты, тучные клетки и макрофаги), часто называют соединительной тканью. Строение соединительной ткани: Функции межклеточного матрикса: - образует каркас органов; - является универсальным «биологическим» клеем; - участвует в регуляции водно-солевого обмена; - образует высокоспециализированные структуры (кости, зубы, хрящи, сухожилия, базальные мембраны). Основные компоненты межклеточного матрикса – структурные белки коллаген и эластин, гликозамингликаны, протеогликаны, а также неколлагеновые структурные белки (фибронектин, ламинин, тенасцин, остеонектин и др.). Коллаген Характерным компонентом структуры соединительной ткани являются коллагеновые волокна. Они построены в основном из своеобразного белка – коллагена. Коллаген составляет 25–33% от общего количества белка организма взрослого человека, или 6% от массы тела. Коллаген – полиморфный белок (известно 19 типов коллагена). Тропоколлаген – основная структурная единица коллагена. Молекулярная масса тропоколлагена около 285000. Классификация коллагенов по видам структур, которые они образуют: 95 % всего коллагена в организме человека составляют коллагены I, II и III типов, которые образуют очень прочные фибриллы. Эти типы коллагенов называют интерстициальными, поскольку являются основными структурными компонентами органов и тканей, которые испытывают постоянную или периодическую механическую нагрузку (кости, сухожилия, хрящи, межпозвоночные диски, кровеносные сосуды). Схема ступенчатого расположения молекул коллагена в коллагеновой фибрилле: Образование поперечных связей в коллагене: Внутри- и межмолекулярные поперечные связи в коллагене: Коллагены, ассоциированные с фибриллами(структура коллагеновых фибрилл II типа и ассоциированного с ним коллагена IX типа): Образование коллагена IV типа: Образование коллагена VI типа: | I - тучная клетка; II - ретикулиновые волокна; III - эластическое волокно; IV – коллагеновые волокна; V - фибробласт. Распределение коллагена в тканях и органах А – образование альдольной поперечной сшивки из двух боковых цепей лизина; Б – образование шиффовых оснований из боковых цепей лизина и аллилизина. А –тройная спираль мономера коллагена : 7S – N-конец; НК1 – С-конец. Б – полимеризация коллагена IV типа: 1 – мономер; 2 – димеры, образованные соединением мономеров в области НК1-доменов; 3 – тетрамеры, образованные соединением мономеров в области 7S-сегментов в параллельном и антипараллельном направлениях; 4 – образование сетчатой структуры из олигомерных форм коллагена IV типа. 1 – мономер; 2 – димер; 3 – тетрамер, соединённый полностью; 4 – тетрамер, соединённый частично; 5 – микрофибриллы, соединённые «конец в конец». |
2. Синтез коллагена. Этапы внутриклеточного синтеза: транскрипция, трансляция, посттрансляционная модификация, роль аскорбиновой кислоты. Нарушения синтеза коллагеновых белков у человека | |
Синтез коллагена: - гидроксилирование пролина и лизина с образованием гидроксипролина (Hyp) и гидроксилизина (Hyl); - гликозилирование гидроксилизина; - частичный протеолиз – отщепление «сигнального» пептида, а также N- и С-концевых пропептидов; - образование тройной спирали. Синтез полипептидных цепей коллагена происходит на полирибосомах, связанных с мембранами ЭПР в виде белков-предшественников. Посттрансляционная модификация коллагена заключается в гидроксилировании пролина и лизинас помощью оксигеназ: Необходимыми компонентами этой реакции являются α-кетоглутарат, О2 и витамин С (сохраняет атома железа, расположенный в активном центре ферментов гидроксилаз, в ферроформе). Гликозилирование гидроксилизина происходит при участии гликозилтрансфераз с образованием 0-гликозидной связи. После гидроксилирования и гликозилирования происходит образование проколлагенаи его секреция в межклеточное пространство. Образование тропоколлагена происходит в межклеточном матриксе с помощью тропоколлагенпептидаз. Катаболизм коллагена Коллаген – медленно обменивающийся белок (Т1/2 составляет недели или месяцы). Разрушение коллагеновых волокон осуществляется активными формами кислорода и/или ферментативно (гидролитически). Основной фермент катаболизма коллагена – коллагеназа (2 типа): 1) тканевая коллагеназа (синтезируется фибробластами и макрофагами, содержит цинк, известны 4 изоформы этого фермента); 2) бактериальная коллагеназа (синтезируется некоторыми микроорганизмами – Clostridium histolyticum – возбудитель газовой гангрены). Коллагеназа используется в медицинской практике для лечения ожоговой болезни в хирургии и для лечения гнойных заболеваний глаз в офтальмологии. Заболевания, связанные с нарушением синтеза и созревания коллагена Среди многих поражений соединительной ткани особое место занимают коллагенозы. Для них характерно повреждение всех структурных составных частей соединительной ткани: волокон, клеток и межклеточного основного вещества. К коллагенозам обычно относят ревматизм, ревматоидный артрит, системную красную волчанку, системную склеродермию, дерматомиозит и узелковый периартериит. Каждое из этих заболеваний имеет своеобразное течение и сугубо индивидуальные проявления. Среди многочисленных теорий развития коллагенозов наибольшее признание получила теория инфекционно-аллергического происхождения. Наконец, необходимо отметить, что нарушение процесса гидроксилирования коллагена – один из биохимических дефектов при цинге. Коллаген, синтезированный в отсутствие или при дефиците аскорбиновой кислоты, оказывается недогидроксилированным и, следовательно, имеет пониженную температуру плавления. Такой коллаген не может образовать нормальные по структуре волокна, что и приводит к поражению кожи и ломкости сосудов, столь четко выраженных при цинге. Заболевания, связанные с нарушением синтеза и созревания коллагена: | Синтез и созревание коллагена |
3. Эластин. Изменения в структуре эластина при патологических процессах | |
Эластин –основной белок эластических волокон (кожа, стенки кровеносных сосудов, связки, лёгкие). В межклеточном пространстве молекулы эластина образуют волокна и слои, в которых отдельные пептидные цепи связаны жёсткими поперечными сшивками. Такие структуры называются десмозинами. Десмозин (образован четырьмя остатками лизина) Молекулы эластина связаны ковалентными сшивками в обширную сеть: | Причины нарушений структуры эластина: 1) снижение активности лизилоксидазы, вызванное дефицитом меди или пиридоксина; 2) дефицит лизилоксидазы при наследственных заболеваниях; 3) синдром Менкеса – нарушение всасывания меди. При снижении образования десмозинов у эластических тканей снижается предел прочности на разрыв и появляются нарушения: истончённость; вялость; растяжимость; утрачиваются резиноподобные свойства. Следствия: аневризмы и разрывы аорты, дефекты клапанов сердца, частые пневмонии, эмфизема лёгких. Катаболизм эластина происходит при участии эластазы нейтрофилов. |
4. Протеогликаны и гликозаминогликаны. Протеогликаны, ассоциированные с клетками. Мукополисахаридозы | |
Гликозамингликаны (мукополисахариды)
Гликозаминогликаны соединительной ткани – это линейные неразветвленные полимеры, построенные из повторяющихся дисахаридных единиц. В настоящее время четко расшифрована структура шести основных классов гликозаминогликанов:
| Структура различных классов гликозамингликанов: Типы мукополисахаридозов: |
5. Адгезивные и антиадгезивные белки. Базальная мембрана. Протеогликаны базальных мембран | |
Специализированные белки межклеточного матрикса:
|
Дата добавления: 2016-03-04; просмотров: 6082;