Белки крови. Общая характеристика, роль, отдельные представители. Электрофорез белков крови

Из 9–10% сухого остатка плазмы крови на долю белков приходится 6, 5–8, 5%. Используя метод высаливания нейтральными солями, белки плазмы крови можно разделить на три группы: альбумины, глобулины и фибриноген. Нормальное содержание альбуминов в плазме крови составляет 40–50 г/л, глобулинов – 20–30 г/л, фибриногена – 2, 4 г/л.. 1. Белки поддерживают коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление и тем самым постоянный объем крови. Содержание белков в плазме значительно выше, чем в тканевой жидкости. Белки, являясь коллоидами, связывают воду и задерживают ее, не позволяя выходить из кровяного русла. Несмотря на то что онкотическое давление составляет лишь небольшую часть (около 0, 5%) от общего осмотического давления, именно оно обусловливает преобладание осмотического давления крови над осмотическим давлением тканевой жидкости2. Белки плазмы принимают активное участие в свертывании крови3. Белки плазмы в известной мере определяют вязкость крови, которая, как отмечалось4. Белки плазмы принимают участие в поддержании постоянного рН крови, так как составляют одну из важнейших буферных систем крови.

5. Важна также транспортная функция белков плазмы крови: соединяясь с рядом веществ (холестерин, билирубин и др.), а также с лекарственными средствами (пенициллин, салицилаты и др.), они переносят их к тканям.6. Белки плазмы играют важную роль в процессах иммунитета 7. В результате образования с белками плазмы недиализируемых комплексов поддерживается уровень катионов в крови. Например, 40–50% кальция сыворотки связано с белками, значительная часть железа, магния, меди и других элементов также связана с белками сыворотки.8. Наконец, белки плазмы крови могут служить резервом аминокислот. Современные физико-химические методы позволили открыть и описать около 100 различных белковых компонентов плазмы крови. Особое значение приобрело электрофоретическое разделение белков плазмы (сыворотки) крови.

В сыворотке крови здорового человека при электрофорезе на бумаге можно обнаружить 5 фракций: альбумины, α 1-, α 2-, β -, γ -глобулины. Методом электрофореза в агаровом геле в сыворотке крови выделяют 7– 8 фракций, а при электрофорезе в крахмальном или полиакриламидном геле – до 16–17 фракций. Следует помнить, что терминология белковых фракций, получаемых при различных видах электрофореза, еще окончательно не установилась. При изменении условий электрофореза, а также при электрофорезе в различных средах (например, в крахмальном или полиак-риламидном геле) скорость миграции и, следовательно, порядок белковых зон могут меняться.Еще большее число белковых фракций (свыше 30) можно получить методом иммуноэлектрофореза Этот метод представляет собой своеобразную комбинацию электрофоретического и иммунологического методов анализа белков. Иными словами, термин «иммуноэлектрофорез» подразумевает проведение электрофореза и реакции преципитации в одной среде, т.е. непосредственно на гелевом блоке. При данном методе с помощью серологической реакции преципитации достигается значительное повышение аналитической чувстительности электрофоретического метода.Электрофорез белков — способ разделения смеси белков на фракции или индивидуальные белки. Электрофорез белков применяют как для анализа компонентов смеси белков, так и для получения гомогенного белка. Наиболее распространенным вариантом электрофоретического анализа белков, является электрофорез белков в полиакриламидном геле по Лэммли

Варианты метода электрофореза: Электрофорез в свободных средах (без поддерживающей среды). Электрофорез с подвижной границей.Зональный электрофорезбезподдерживающей среды.Капиллярный электрофорез.Зональный электрофорез в поддерживающей среде с капиллярной структурой.Электрофорез на фильтровальной бумаге.Электрофорез белков на ацетат-целлюлозной мембране.Электрофорез в колонках и блоках гранулированной поддерживающей среды.Электрофорез белков в ПААГЭлектрофроез белков в крахмальном геле.Электрофорез белков в агарозном геле.Электрофорез белков подразделяется также на одномерный и двумерный (2D-) электрофорез, препаративный и аналитический, а также электрофорез нативных белков и электрофорез в присутствии детергента (в денатурирующих условиях). Разновидностью метода электрофореза являются изоэлектрическое фокусирование и изотахофорез. В случае использования иммунологических методов для выявления разделённых белков говорят про иммуноэлектрофорез.

49. Альбумин. Структура и функции.

На долю альбуминов приходится более

половины (55–60%) белков плазмы крови человека. Мол. масса альбумина около

70000. Сывороточные альбумины сравнительно быстро обновляются (период полураспада

альбуминов человека 7 дней).Благодаря высокой гидрофильности, особенно в связи с

относительно небольшим размером молекул и значительной концентрацией в сыворотке,

альбумины играют важную роль в поддержании онкотического давления крови. Известно,

что концентрация альбуминов в сыворотке ниже 30 г/л вызывает значительные изменения онкотического давления крови, что приводит к возникновению отеков. Альбумины выполняют важную функцию транспорта многих биологически активных веществ (в частности, гормонов). Они способны связываться с холестерином, желчными пигментами. Значительная часть кальция в сыворотке крови также связана с альбуминами.

При электрофорезе в крахмальном геле фракция альбуминов у некоторых людей иногда делится на две (альбумин А и альбумин В), т.е. у таких людей имеется два независимых генетических локуса, контролирующих синтез альбуминов. Добавочная фракция (альбумин В) отличается от обычного сывороточного альбумина тем, что молекулы этого белка содержат два остатка дикарбоновых аминокислот или более, замещающих в полипептидной цепи обычного альбумина остатки тирозина или цистеина. Существуют и другие редкие варианты альбумина (альбумин Ридинг, альбумин Джент, альбумин Маки). Наследование полиморфизма альбуминов происходит по аутосомному кодоминантному типу и наблюдается в нескольких поколениях.Помимо наследственного полиморфизма альбуминов, встречается преходящая бисальбуминемия, которую иногда принимают за врожденную

50. Общая характеристика иммуноглобулинов. Структура, классификация и роль. Научные достижения Крымской биохимической школы..

Сывороточные глобулины

при высаливании нейтральными солями можно разделить на 2 фракции – эуглобулины и

псевдоглобулины. Фракция эуглобулинов в основном состоит из γ -глобулинов, а фракция псевдоглобулинов включает α -, β - и γ -глобулины, которые при электрофорезе, особенно в крахмальном или полиакриламидном геле, способны разделяться на ряд подфракций. α - и β -Глобулиновые фракции содержат липопротеины, а также белки, связанные с металлами. Большая часть антител, содержащихся в сыворотке, находится во фракции γ -глобулинов. При снижении уровня белков этой фракции резко понижаются защитные силы организма.

Иммуноглобулины, или антитела, синтезируются В-лимфоцитами или образующимися из них плазматическими клетками. Известно 5 классов иммуноглобулинов: IgG, IgA, IgM, IgD и IgE, при этом IgG, IgA и IgM – основные классы; IgD и IgE – минорные классы иммуноглобулинов плазмы человека. Молекула иммуноглобулина состоит из двух идентичных пар полипептидных цепей. Каждая пара в свою очередь состоит из двух разных цепей: легкой (L) и тяжелой (Н). Иными словами, молекула иммуноглобулинов состоит из двух легких (L) цепей и двух тяжелых (Н) цепей, образующих тетрамер (L2H2) при помощи дисульфидных связей). Каждая цепь разделена на специфические домены, или участки, имеющие определенное структурное и функциональное значение. Половину легкой цепи, включающую карбоксильный конец, называют константной областью (CL), a N-концевую половину легкой цепи – вариабельной областью (VL).Примерно четвертую часть тяжелой цепи, включающую N-конец, относят к вариабельной области Н-цепи (VH), остальная часть ее – это константные области (СН1, СН2, СН3). Участок иммуноглобулина, связывающийся со специфическим антигеном, формируется N-концевыми вариабельными областями легких и тяжелых цепей, т.е. VH- и УL-доменами. У высших позвоночных имеются все 5 классов антител (IgA, IgD, IgE, IgG и IgM), каждый со своим классом Н-цепей: α, δ, ε, γ и μ соответственно. Молекулы IgA содержат α -цепи, молекулы IgG – γ -цепи и т.д. Кроме того, имеется ряд подклассов иммуноглобулинов IgG и IgA. Например, у человека существует 4 подкласса IgG: IgG1, IgG2, IgG3и IgG4, содержащих тяжелые цепи γ 1, γ 2, γ 3и γ 4соответственно. Разные Н-цепи придают шарнирным участкам и «хвостовым» областям антител различную конформацию и определяют характерные свойства каждого класса и подкласса (подробнее см. руководства по иммунологии).

Ге́ рман Васи́ льевич Тро́ ицкий (19 ноября 1913 — 17 октября 1992) — советский биохимик, доктор биологических наук, кандидат медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки Украины, лауреат премии имени А. В. Палладина АН Украины, член-корреспондент Академии наук Украины[1]. В течение долгого времени заведовал кафедрой биологической химии Крымского медицинского института, является основателем Крымской биохимической школы. Г. В. Троицким и его учениками было выполнено большое количество экспериментальных и клинических исследований, связанных с изучением структуры белков (липопротеинов, альбуминов, иммуноглобулинов) при различных патологиях. Было доказано, что белки крови при патологии подвергаются серьёзным структурным изменениям, степень выраженности которых имеет диагностическое и прогностическое значение. Обзор научных работ по этой теме представлен в последней монографии Г. В. Троицкого «Дефектные белки. Постсинтетическая модификация», опубликованной в 1991 году.Благодаря высокому авторитету Г. В. Троицкого и его школы в области исследования структуры иммуноглобулинов, председатель Совета по проблемам молекулярной биологии АН СССР, директор Института молекулярной биологии АН СССР академик В. А. Энгельгардт доверил кафедре биохимии организацию первого международного симпозиума «Структура и функция иммуноглобулинов» в Ялте в 1971 г., в котором приняли участия выдающиеся молекулярные иммунологи из Венгрии (Янош Герги), Чехославакии (Франтишек Франек), Германии (Герхардт Амброзиус), Польши (Сигизмунд Лисовски). Затем международные симпозиумы «Структура и функция иммуноглобулинов» стали регулярными и организовывались кафедрой в Ялте в 1975 и 1981 гг.

51. Дыхательная функция крови. Гемоглобин и миоглобин. Структура, функции, особенности функционирования.

Сущность дыхательной функции крови состоит в

доставке кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким

Кровь осуществляет дыхательную функцию прежде всего благодаря наличию в ней гемоглобина. Физиологическая функция гемоглобина как переносчика кислорода основана на способности обратимо связывать кислород. Поэтому в легочных капиллярах происходит насыщение крови кислородом, а в тканевых капиллярах, где парциальное давление кислорода резко снижено, осуществляется отдача кислорода тканям.

В состоянии покоя ткани и органы человека потребляют около 200 мл кислорода в минуту. При тяжелой физической работе количество потребляемого тканями кислорода возрастает в 10 раз и более (до 2–3 л/мин). Доставка от легких к тканям такого количества кислорода в виде газа, физически растворенного в плазме, невозможна вследствие малой растворимости кислорода в воде и плазме крови, количество физически растворенного кислорода в плазме крови не может превышать 0, 3 об. %. Итак, функцию переносчика кислорода в организме выполняет гемоглобин. Напомним, что молекула гемоглобина построена из 4 субъединиц (полипептидных цепей), каждая из которых связана с гемом). Следовательно, молекула гемоглобина имеет 4 гема, к которым может присоединяться кислород, при этом гемоглобин переходит в оксигемо-глобин.Гемоглобин человека содержит 0, 335% железа. Каждый грамм-атом железа (55, 84 г) в составе гемоглобина при полном насыщении кислородом связывает 1 грамм-молекулу кислорода (22400 мл)Характерная для гемоглобина S-образная кривая насыщения кислородом свидетельствует, что связывание первой молекулы кислорода одним изгемов гемоглобина облегчает связывание последующих молекул кислорода тремя другими оставшимися гемами. Долгое время механизм, лежащий в основе этого эффекта, оставался загадкой, так как, по данным рентгено-структурного анализа, 4 гема в молекуле гемоглобина довольно далеко отстоят друг от друга и вряд ли могут оказывать взаимное влияние. В последнее время принято следующее объяснение происхождения S-образ-ной кривой. Считают, что тетрамерная молекула гемоглобина способна обратимо распадаться на две половинки, каждая из которых содержит одну α -цепь и одну β -цепь: При взаимодействии молекулы кислорода с одним из четырех гемов гемоглобина кислород присоединяется к одной из половинок молекулы гемоглобина (допустим, к α -цепи этой половинки). Как только такое присоединение произойдет, α -полипептидная цепь претерпевает конформа-ционные изменения, которые передаются на тесно связанную с ней β -цепь; последняя также подвергается конформационным сдвигам. β -Цепь присоединяет кислород, имея уже большее сродство к нему. Таким путем связывание одной молекулы кислорода благоприятствует связыванию второй молекулы (так называемое кооперативное взаимодействие).После насыщения кислородом одной половины молекулы гемоглобина возникает новое, внутреннее, напряженное состояние молекулы гемоглобина, которое вынуждает и вторую половину гемоглобина изменить конфор-мацию. Теперь еще две молекулы кислорода, по-видимому, по очереди связываются со второй половинкой молекулы гемоглобина, образуя оксигемоглобин.

Численно сродство гемоглобина к кислороду принято выражать величиной Р50 – парциальное напряжение кислорода, при котором 50% гемоглобина связано с кислородом (рН 7, 4 температура 37°С). Нормальная величина Р50 около 34, 67 гПа Смещение кривой насыщения гемоглобина кислородом вправо означает уменьшение способности гемоглобина связывать кислород и, следовательно, сопровождается повышением Р50. Ход кривой насыщения гемоглобина кислородом или диссоциации оксигемоглобина зависит от ряда факторов. Сродство гемоглобина к кислороду в первую очередь связано с рН. Чем ниже рН, тем меньше способность гемоглобина связывать кислород и тем выше Р50. В тканевых капиллярах рН ниже (поступает большое количество СО2), в связи с чем гемоглобин легко отдает кислород. В легких СО2 выделяется, рН повышается и гемоглобин активно присоединяет кислород.Способность гемоглобина связывать кислород зависит также от температуры. Чем выше температура (в тканях температура выше, чем в легких), тем меньше сродство гемоглобина к кислороду. Напротив, снижение температуры вызывает обратные явления. Некоторое количество СО2 может переноситься в виде карбаминовой формы. Оказалось, что СО2 может присоединяться к гемоглобину посредством карбаминовой связи, образуя карбгемоглобин, или карбаминогемо-глобин (впервые мысль о наличии углекислого газа, непосредственно связанного с гемоглобином

Карбгемоглобин – соединение очень нестойкое и чрезвычайно быстро диссоциирует в легочных капиллярах с отщеплением СО2.. В виде карбаминовой формы из ткани к легким переносится от 3 до 10% всего углекислого газа, поступающего из тканей в кровь. Основная масса СО2 транспортируется с кровью к легким в форме бикарбоната, при этом важнейшую роль играет гемоглобин эритроцитов.Как отмечалось, кислотный характер оксигемоглобина выражен значительно сильнее, чем гемоглобина (константа диссоциации ННbО2 примерно в 20 раз больше константы диссоциации ННb). Важно также запомнить, что поступающий в ткани с кровью оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем Н2СО3, и связан с катионом калия. Эту калийную соль оксигемоглобина можно обозначить как КНbО2 В периферических капиллярах большого круга кровообращения гемоглобин эритроцитов отдает кислород тканям (КНbО2 —> О2 + KHb), его способность связывать ионы водорода увеличивается. Одновременно в эритроцит поступает продукт обмена – углекислый газ. Под влиянием фермента карбоангидразы углекислый газ взаимодействует с водой, при этом образуется угольная кислота. Возникающий за счет угольной кислоты избыток водородных ионов связывается с гемоглобином, отдавшим

кислород, а накапливающиеся анионы НСО3 выходят из эритроцита в плазму:

Миоглоби́ н — кислород-связывающий белок скелетных мышц и мышцы сердца.

Миоглобин скелетных мышц и миоглобин миокарда (сердечной мышцы) слегка различны по аминокислотной последовательности. В практической медицине этот факт используется для определения диагноза инфаркта миокарда по появлению специфического «сердечного» изотипа миоглобина (равно как и «сердечных» изотипов некоторых мышечных ферментов) в крови.В нормальных условиях, в отсутствие повреждения или воспаления мышечной ткани, миоглобин в кровь не попадает.

Подобно гемоглобину, миоглобин высокотоксичен при его нахождении в свободном состоянии в плазме крови: крупные молекулы миоглобина могут закупоривать канальцы почек и приводить к их некрозу; конкурируя с гемоглобином эритроцитов за связывание с кислородом в лёгких и не выполняя функцию отдавания кислорода тканям, свободный миоглобин ухудшает кислородное снабжение тканей и приводит к развитию тканевой гипоксии.Самоотравление организма свободным миоглобином и как следствие острая почечная недостаточность и тканевая гипоксия — одна из главных причин смерти при синдроме длительного сдавливания (крэш-синдром), встречающемся при тяжелых травмах со сдавлением или размозжением значительных количеств мышечной ткани.