Colagenul este implicat în formarea unor structuri precum. Structura colagenului. B. matricea intercelulară a țesutului cutanat

Clasificarea proteinelor

Până în prezent, nu există o clasificare unică și armonioasă care să țină cont de diferiții parametri ai proteinelor. Clasificările existente se bazează de obicei pe o singură caracteristică. Astfel, proteinele pot fi clasificate:

• prin forma moleculelor (globulare sau fibrilare);
• după greutate moleculară (greutate moleculară mică, greutate moleculară mare etc.);
• după structura chimică (prezența sau absența unei părți neproteice);
• după funcțiile îndeplinite (proteine ​​de transport, de protecție, structurale etc.);
• prin localizare în celulă (nuclear, citoplasmatic, lizozomal etc.);
• prin localizare în organism (proteine ​​din sânge, ficat, inimă etc.);
• dacă este posibil, reglați adaptativ cantitatea acestor proteine: proteine ​​sintetizate într-un ritm constant (constitutive) și proteine ​​a căror sinteză poate crește atunci când sunt expuse factorilor de mediu (inductibile);
• după durata de viață într-o celulă (de la proteine ​​reînnoite foarte rapid, cu T 1/2 mai puțin de 1 oră, la proteine ​​reînnoite foarte lent, din care T 1/2 se calculează în săptămâni și luni);
• prin regiuni similare de structură primară și funcții înrudite (familii de proteine).

Clasificarea proteinelor după forma moleculară

Aceasta este una dintre cele mai vechi clasificări, care împarte proteinele în 2 grupe: globularŞi fibrilare. Proteinele globulare includ proteine ​​al căror raport dintre axele longitudinale și transversale nu depășește 1:10 și, mai des, este de 1:3 sau 1:4, adică. molecula proteică are forma unei elipse. Majoritatea proteinelor umane individuale sunt clasificate ca proteine ​​globulare. Au o structură compactă și multe dintre ele, datorită eliminării radicalilor hidrofobi din interiorul moleculei, sunt foarte solubile în apă. Proteinele fibrilare au o structură alungită, asemănătoare unui fir, în care raportul dintre axele longitudinale și transversale este mai mare de 1:10. Proteinele fibrilare includ colagenul, elastina, keratina, care îndeplinesc o funcție structurală în corpul uman, precum și miozina, care este implicată în contracția musculară, și fibrina, o proteină a sistemului de coagulare a sângelui.

Structura și funcțiile colagenului

Colagenii sunt o familie de proteine ​​fibrilare înrudite secretate de celulele țesutului conjunctiv. Colagenii sunt cele mai comune proteine ​​nu numai în matricea intercelulară, ci și în organismul în ansamblu, ele reprezintă aproximativ 1/4 din toate proteinele din corpul uman. În matricea extracelulară, moleculele de colagen formează polimeri numiți fibrile de colagen. Fibrilele de colagen au o rezistență enormă și sunt practic inextensibile. Pot rezista la sarcini de până la 10.000 de ori greutatea lor. Rezistența fibrilelor de colagen o depășește pe cea a sârmei de oțel de aceeași secțiune transversală. De aceea, un număr mare de fibre de colagen, constând din fibrile de colagen, fac parte din piele, tendoane, cartilaj și oase.

Structura unei fibrile de colagen (fragment).

Aminoacizi modificați: hidroxiprolina și hidroxilizina joacă un rol important în formarea fibrilelor de colagen. Grupările hidroxil ale hidroxiprolinei din lanțurile de tropocolagen învecinate formează legături de hidrogen care întăresc structura fibrilelor de colagen. Radicalii de lizină și hidroxilizină sunt necesari pentru formarea de legături încrucișate puternice între moleculele de tropocolagen, care întăresc și mai mult structura fibrilelor de colagen. Secvența de aminoacizi a lanțurilor polipeptidice de colagen permite formarea unei structuri unice prin proprietățile sale mecanice, care are o rezistență enormă. Modificările în structura primară a colagenului pot duce la dezvoltarea bolilor ereditare.

Structura fibrilară

Biochimia mucopolizaharidelor.

Mucopolizaharide, complexe polimerice carbohidrat-proteine ​​cu un conținut predominant al părții glucide (70-80%). Cele mai studiate mucopolizaharide acide ale diferitelor tipuri de țesut conjunctiv și ale unor fluide corporale (lichidul sinovial al articulațiilor, corpul vitros al ochiului). Principalii reprezentanți ai mucopolizaharidelor: acid hialuronic, heparină, acizi condroitinsulfuric, keratosulfat (parte a cartilajului și a corneei ochiului). Partea carbohidrată a mucopolizaharidelor acide este o polizaharidă liniară cu o unitate care se repetă periodic constând dintr-un reziduu de N-sulfo- sau N-acetilaminozahar (D-glucozamină sau D-galactozamină) și acid uronic. Resturile de acid sulfuric din mucopolizaharidele sulfatate sunt asociate cu grupările hidroxil ale componentelor monozaharidelor. Mucopolizaharidele acide variază foarte mult în ceea ce privește greutatea moleculară, puterea de legare a componentelor și proprietățile funcționale.

Datorită capacității lor de a lega și reține apa, mucopolizaharidele acide servesc ca lubrifiant natural pentru articulații și determină elasticitatea țesutului conjunctiv; Ca parte a cartilajelor și ligamentelor, mucopolizaharidele îndeplinesc funcții musculo-scheletice. Mucopolizaharidele au proprietăți bactericide. Compoziția mucopolizaharidelor din țesutul conjunctiv se modifică odată cu îmbătrânirea. Tulburări metabolice Mucopolizaharidele provoacă modificări în compoziția țesutului conjunctiv și a fluidelor corporale și duc la o serie de boli (colagenoză, mucopolizaharidoză, reumatism etc.).

Compoziția chimică a salivei.

Saliva are un pH între 5,6 și 7,6. Constă din 98,5% sau mai multă apă, conține săruri ale diverșilor acizi, oligoelemente și cationi ai unor metale alcaline, lizozim și alte enzime și unele vitamine. Principalele substanțe organice ale salivei sunt proteinele sintetizate în glandele salivare (unele enzime, glicoproteine, mucine, imunoglobuline de clasa A) și în afara acestora. Unele proteine ​​salivare sunt de origine serică (unele enzime, albumine, β-lipoproteine, imunoglobuline din clasele G și M etc.). Compoziția chimică a salivei este supusă fluctuațiilor zilnice, depinde și de vârstă (la persoanele în vârstă, de exemplu, cantitatea de calciu crește semnificativ, ceea ce este important pentru formarea tartrului și a pietrei salivare). Modificările în compoziția salivei pot fi asociate cu administrarea de medicamente și intoxicații. Compoziția salivei se modifică, de asemenea, într-o serie de stări patologice și boli. Astfel, atunci când organismul este deshidratat, are loc o scădere bruscă a salivației; cu diabet zaharat, cantitatea de glucoză din salivă crește; cu uremie, conținutul de azot rezidual din salivă crește semnificativ. Scăderea salivației și modificările compoziției salivei duc la tulburări digestive și boli dentare.

11-12. caracteristicile principale ale mecanismului de secreție a salivei. Funcțiile glandelor salivare. Determinarea vitezei de secreție a salivei. Modificări legate de vârstă ale ratei de secreție a salivei. . Reglarea salivației este efectuată în primul rând prin mecanisme nervoase. În afara digestiei, glandele mici funcționează în principal. În perioada digestivă, secreția de salivă crește semnificativ. Reglarea secreției digestive se realizează prin mecanisme reflexe condiționate și necondiționate. Salivația reflexă necondiționată apare atunci când inițial receptorii tactili și apoi de temperatură și gust din cavitatea bucală sunt iritați. Dar gustul joacă rolul principal. Impulsurile nervoase de la acestea se deplasează prin fibrele nervoase aferente ale nervilor lingual, glosofaringian și laringian superior până la centrul salivar al medulei oblongate. Este situat în regiunea nucleilor nervilor faciali și glosofaringieni. Din centru, impulsurile se deplasează de-a lungul nervilor eferenți până la glandele salivare. Spre glanda parotidă, fibrele parasimpatice eferente provin din nucleul salivar inferior ca parte a nervului Jacobson, iar apoi nervii auriculotemporal. Nervii parasimpatici care inervează celulele seroase ale glandelor submandibulare și sublinguale încep din nucleul salivar superior, merg ca parte a nervului facial și apoi corda timpanului. Nervii simpatici care inervează glandele provin din nucleii salivari ai segmentelor II–VI toracice, sunt întrerupți în ganglionul cervical, iar apoi fibrele lor postganglionare merg la celulele mucoase. Prin urmare, iritația nervilor parasimpatici duce la eliberarea unei cantități mari de salivă lichidă, iar cei simpatici - un volum mic de mucoasă. Salivația reflexă condiționată începe mai devreme decât salivația reflexă necondiționată. Apare din cauza mirosului, vederii alimentelor, sunetelor premergătoare hrănirii. Mecanismele reflexe condiționate de secreție sunt asigurate de cortexul cerebral, care stimulează centrul de salivație prin căi descendente. Funcțiile glandelor salivare exocrine - secreția proteinelor și componentelor mucoase ale salivei; endocrin - secreție de substanțe asemănătoare hormonilor; filtrare - filtrarea componentelor lichide ale plasmei sanguine din capilare în salivă; excretor - eliberare de produși fini metabolici.

13. Structura și formarea osului. Toate oasele scheletului uman sunt formate din țesut poros, acoperit cu material dur, în principal calciu și fosfor, care conferă oaselor forma dorită și asigură rezistența acestora Oasele și dinții conțin mai mult de 90% din calciul prezent în corpul uman . Fiecare os al scheletului este o structură vie, care funcționează activ și se reînnoiește continuu. Pentru a menține duritatea, oasele necesită încărcare regulată, iar dacă aceasta este insuficientă, oasele suferă modificări patologice („calcul este spălat din os”). Acest proces care curge rapid poate fi observat, de exemplu, pe un picior turnat timp de o lună. Conținutul de calciu din oase scade și el odată cu vârsta, iar fragilitatea acestora este remarcată. Persoanele în vârstă suferă adesea fracturi osoase chiar și cu răni minore și vânătăi. Deficiența de calciu și, în consecință, osteoporoza, apare la aproape fiecare persoană din cauza îmbătrânirii organismului și, prin urmare, poate fi considerată ca un fenomen natural, la care poate duce o serie de boli intestinale asociate cu o capacitate redusă a organismului de a primi calciu decalcificarea corpului în general și a oaselor scheletice în special din alimente; boală de rinichi care secretă cantități anormal de mari de calciu. Utilizarea anumitor medicamente, de exemplu, medicamentele hormonale, afectează, de asemenea, conținutul de calciu din oase și poate contribui la excreția excesivă a acestuia. Pe lângă funcția de sprijin structural (ca parte a țesutului osos), calciul este implicat în conducerea impulsurile nervoase, în contracția neuromusculară, și în funcționarea sistemului de coagulare a sângelui, respirația tisulară, activează o serie de enzime, are un efect de desensibilizare (antihistaminic) Calciul este, de asemenea, necesar pentru refacerea celulelor în întregul organism. Dacă nu există calciu organic în dietă, atunci nu numai oasele, ci și alte părți ale corpului vor avea de suferit Nu numai coloana vertebrală și oasele, ci și măduva spinării au nevoie de minerale naturale. Cel mai caracteristic semn al lipsei de calciu în sânge este excitabilitatea nervoasă crescută (fibrele nervoase nu conduc semnale adecvate, corpul nu se relaxează). La copii, această afecțiune este însoțită de un comportament capricios, pot apărea focare de iritație, crampe musculare și spasme Necesarul zilnic de calciu este de 800 - 1100 mg frunze verzi, varză, prune uscate, urzici, ardei roșu, pătrunjel, mentă, pătlagină, în preparate din fulgi de ovăz și măceșe.

14. Factori care afectează metabolismul osos. Factorii care influențează metabolismul osos includ în primul rând hormonii, enzimele și vitaminele. Multe aspecte ale acestei probleme au fost deja discutate în capitolele anterioare. Această secțiune va oferi doar informații succinte. Se știe că componentele minerale ale țesutului osos sunt practic într-o stare de echilibru chimic cu ionii de calciu și fosfat din serul sanguin. Aportul, depunerea și eliberarea de calciu și fosfat sunt reglate de un sistem foarte complex în care, printre alți factori, hormonul paratiroidian (hormonul paratiroidian) și calcitonina (hormonul tiroidian) joacă un rol important. Odată cu scăderea concentrației ionilor de Ca2+ în serul sanguin, secreția de hormon paratiroidian crește (vezi capitolul 8). Direct sub influența acestui hormon, sistemele celulare implicate în resorbția osoasă sunt activate în țesutul osos (o creștere a numărului de osteoclaste și a activității lor metabolice), adică. Osteoclastele favorizează dizolvarea crescută a compușilor minerali conținuti în oase. Rețineți că hormonul paratiroidian crește și reabsorbția ionilor de Ca2+ în tubii renali. Efectul general se manifestă printr-o creștere a nivelului de calciu în serul sanguin La rândul său, cu o creștere a conținutului de ioni de Ca2+ în serul sanguin, este secretat hormonul calcitonina, al cărui efect este de a reduce concentrația. a ionilor de Ca2+ datorită depunerii acestuia în țesutul osos. Cu alte cuvinte, calcitonina crește mineralizarea osoasă și reduce numărul de osteoclaste din zona de acțiune, adică. inhibă procesul de resorbție osoasă. Toate acestea măresc rata de formare a osului În reglarea conținutului de ioni de Ca2+, un rol important îl joacă vitamina D, care este implicată în biosinteza proteinelor care leagă Ca2+. Aceste proteine ​​sunt necesare pentru absorbția ionilor de Ca2+ în intestine, reabsorbția lor în rinichi și mobilizarea calciului din oase. Aportul de cantități optime de vitamina D în organism este o condiție necesară pentru desfășurarea normală a proceselor de calcificare a țesutului osos. Cu deficit de vitamina D, aceste procese sunt perturbate. Luarea unor cantități excesive de vitamina D pentru o perioadă lungă de timp duce la demineralizarea oaselor sinteza sulfatului de condroitină. De asemenea, s-a demonstrat că atunci când animalelor li se administrează doze mari de vitamina A, depășind necesarul fiziologic și determinând dezvoltarea hipervitaminozei A, se observă resorbția osoasă, care poate duce la fracturi. Vitamina C este necesară pentru dezvoltarea normală a țesutului osos Efectul vitaminei C asupra metabolismului osos se datorează în primul rând influenței sale asupra procesului de biosinteză a colagenului. Acidul ascorbic este necesar pentru reacția de hidroxilare a prolinei și lizinei. Cu deficit de vitamina C, osteoblastele nu sintetizează colagenul „normal”, ceea ce duce la tulburări în calcificarea țesutului osos. Lipsa vitaminei C provoacă și modificări ale sintezei glicozaminoglicanilor: conținutul de acid hialuronic din țesutul osos crește de câteva ori, în timp ce biosinteza sulfatului de condroitin încetinește.

Structura și proprietățile colagenului.

Colagenul este o proteină fibrilară care formează baza țesutului conjunctiv al organismului (tendon, os, cartilaj, dermă etc.) și îi asigură rezistența și elasticitatea. Colagenul se găsește la animalele pluricelulare; absent în plante, bacterii, viruși, protozoare și ciuperci. Este o componentă majoră a țesutului conjunctiv și cea mai abundentă proteină la mamifere, reprezentând 25% până la 35% din proteinele din întregul corp.

Proprietăți. Produsul denaturarii colagenului este gelatina. Temperatura de denaturare a macromoleculei de colagen este apropiată de temperatura fibrilogenezei. Această proprietate a moleculei de colagen o face extrem de sensibilă la substituțiile mutaționale.

Structura. Molecula de colagen este o spirală dreaptă de trei lanțuri α. Această formațiune este cunoscută sub numele de tropocolagen. O tură a helixului lanțului α conține trei resturi de aminoacizi. Greutatea moleculară a colagenului este de aproximativ 300 kDa, lungimea 300 nm, grosimea 1,5 nm.

Structura primară a proteinei se caracterizează printr-un conținut ridicat de glicină, conținut scăzut de aminoacizi care conțin sulf și absența triptofanului. Colagenul este una dintre puținele proteine ​​animale care conțin reziduuri de aminoacizi nestandard: aproximativ 21% din totalul reziduurilor sunt 3-hidroxiprolină, 4-hidroxiprolină și 5-hidroxilizină. Fiecare dintre lanțurile α este format din triade de aminoacizi. În triade, al treilea aminoacid este întotdeauna glicina, al doilea este prolina sau lizina, primul este orice alt aminoacid, cu excepția celor trei enumerați.

Colagenul există sub mai multe forme. Structura de bază a tuturor tipurilor de colagen este similară. Fibrele de colagen se formează prin agregarea microfibrilelor sunt roz când sunt colorate cu hematoxilină și eozină și albastre sau verzi cu diverse pete de tricrom când sunt impregnate cu argint;

Structura fibrilară

Tropocolagenii (unități structurale de colagen) se unesc spontan, atașându-se între ele cu capete deplasate la o anumită distanță, formând structuri mai mari în substanța intercelulară. În colagenul fibrilar, moleculele sunt deplasate unele față de altele cu aproximativ 67 nm (o unitate care este desemnată prin litera „D” și variază în funcție de starea de hidratare a substanței). În total, fiecare perioadă D conține patru întregi și o parte dintr-o a cincea moleculă de colagen. Valoarea de 300 nm împărțită la 67 nm (300:67) nu dă un număr întreg și lungimea moleculei de colagen este împărțită în segmente D care nu sunt constante în dimensiune, în contextul fiecărei repetări a D-. perioada microfibrilei există o parte formată din cinci molecule, numită „suprapunere”, iar partea formată din patru molecule este „decalajul”. Tropocolagenii sunt, de asemenea, aranjați într-o structură hexagonală sau pseudo-hexagonală (în secțiune transversală), în fiecare zonă de „suprapunere” și „decalaj”.

În cadrul tropocolagenilor, există legături covalente între lanțuri, precum și o cantitate variabilă a acestor legături între elicele tropocolagenului în sine, formând structuri bine organizate (de exemplu, fibrile). Mănunchiurile mai groase de fibrile sunt formate din alte câteva clase de proteine, inclusiv alte tipuri de colageni, glicoproteine, proteoglicani, utilizate pentru a forma diferite tipuri de țesuturi din diferite combinații ale acelorași proteine ​​de bază. Insolubilitatea colagenului a fost un obstacol în studierea monomerului de colagen până când s-a descoperit că este posibil să se extragă tropocolagen de la un animal tânăr, deoarece acesta nu formase încă legături puternice cu alte subunități fibrile. Cu toate acestea, îmbunătățirile aduse microscoapelor și aparatelor cu raze X au făcut cercetările mai ușoare și au devenit disponibile imagini din ce în ce mai detaliate ale structurii moleculei de colagen. Aceste descoperiri târzii sunt foarte importante pentru o mai bună înțelegere a modului în care structura colagenului afectează conexiunile dintre celule și substanța intercelulară, cum se schimbă țesuturile în timpul creșterii și regenerării, cum se schimbă în timpul dezvoltării și patologiei embrionare.

Fibrila de colagen este o unitate structurală semicristalină a colagenului. Fibrele de colagen sunt mănunchiuri de fibrile.

2. Scorbut. Procesele de hidroxilare a prolinei și lizinei, rolul lor în apariția scorbutului. Scorbutul este o boală cauzată de o deficiență acută de vitamina C (acid ascorbic), care duce la perturbarea sintezei de colagen și țesutul conjunctiv își pierde puterea.

Hidroxilarea prolinei și lizinei începe în timpul translației ARNm de colagen pe ribozomi și continuă pe lanțul polipeptidic în creștere până la separarea acestuia de ribozomi. Odată ce tripla helix este formată, hidroxilarea ulterioară a resturilor prolil și lizil încetează.

Reacțiile de hidroxilare sunt catalizate de oxigenazele asociate membranelor microzomale. Resturile prolil și lisil în poziția Y a peptidei (Gly-x-y)n sunt expuse la prolil-4-hidroxilază și, respectiv, la lisil-5-hidroxilază. Prolil 3-hidroxilaza acţionează asupra unor resturi de prolină în poziţiile X. Componentele necesare acestei reacții sunt osketoglutaratul, O2 și vitamina C (acid ascorbic). Donatorul atomului de oxigen care se adaugă la C-4 al prolinei este molecula de O2, al doilea atom de O2 este inclus în succinat, care se formează în timpul decarboxilării α-cetoglutaratului, iar CO2 se formează din gruparea carboxil a α. -cetoglutarat (vezi diagrama A la p. 691) .

Prolina și lizinhidroxilazele conțin un atom de fier Fe2+ în situsul activ. Pentru a păstra atomul de fier în feroformă, este necesar un agent reducător. Rolul acestui agent este îndeplinit de coenzima hidroxilazelor - acid ascorbic, care este ușor oxidat în acid dehidroascorbic. Conversia inversă are loc într-un proces enzimatic datorită glutationului redus (vezi diagrama B la p. 691).

Hidroxilarea prolinei este necesară pentru a stabiliza tripla helix a colagenului grupările OH ale hidroxiprolinei (Hyp) sunt implicate în formarea legăturilor de hidrogen. Iar hidroxilarea lizinei este foarte importantă pentru formarea ulterioară a legăturilor covalente între moleculele de colagen în timpul asamblarii fibrilelor de colagen. În scorbut, o boală cauzată de lipsa vitaminei C, hidroxilarea reziduurilor de prolină și lizină este perturbată. Ca urmare, se formează fibre de colagen mai puțin puternice și stabile, ceea ce duce la o mai mare fragilitate și fragilitate a vaselor de sânge odată cu dezvoltarea scorbutului. Tabloul clinic al scorbutului se caracterizează prin apariția unor hemoragii multiple sub piele și mucoase, sângerări ale gingiilor, pierderea dinților și anemie.

Colagenul (din grecescul Kolla - lipici, gene - naștere) unește un grup de proteine ​​fibrilare înrudite ale țesutului conjunctiv, care reprezintă 25 - 33% din toate proteinele din organism. Colagenii sunt principalele glicoproteine ​​ale pielii, tendoanelor, cartilajelor, ligamentelor, oaselor, dinților și vaselor de sânge.

Colagenul este baza fibrelor de colagen, care sunt colectate în mănunchiuri de grosimi diferite și formează o singură structură de plasă în țesutul conjunctiv. Fibrele de colagen constau din fibrile minuscule care au o rezistență mecanică ridicată și practic nu se întind. Ele susțin structura specifică a organelor și țesuturilor în timpul dezvoltării și funcționării organismului.

Colagenul nativ este rezistent la enzimele proteolitice, acizi și alcalii. Reziduurile de carbohidrați situate pe suprafața fibrilelor protejează colagenul de acțiunea proteazelor, deci este slab absorbit în organism. Colagenul este insolubil în apă, soluții saline, solvenți organici și soluții slabe de acizi și alcaline, deoarece 70% dintre aminoacizii din compoziția sa sunt hidrofobi. Colagenul este capabil să se umfle, iar masa lui crește de 1,5 - 2 ori. Hidratarea ridicată a unei molecule proteice este asociată cu prezența unui număr semnificativ de grupări polare laterale în structura sa.

Proprietățile mecanice ale colagenului asociate cu structurile sale primare și spațiale. O caracteristică a compoziției chimice este că fiecare al treilea aminoacid din colagen este glicină, 1/3 este reziduuri de prolină și hidroxiprolină, 1% este hidroxilizină, 10% este alanină, restul sunt alți aminoacizi. Îi lipsește cisteină și triptofan; histidina, metionina și tirozina sunt conținute în cantități mici. Colagenul este singura proteină care conține hidroxiprolină. Lanțurile peptidice proteice sunt construite dintr-un „triplet”, în care unul dintre aminoacizi este glicina.

Pozițiile X și Y pot conține orice aminoacid, cel mai adesea X prolină, B hidroxiprolină sau hidroxilizină. Aceste grupări de aminoacizi se repetă de multe ori în lanț. O moleculă de proteină conține aproximativ 1000 de resturi de aminoacizi. Fiecare lanț formează o spirală răsucită. Au fost identificate peste 20 de tipuri de αlanzygive, care diferă în secvența de aminoacizi. Pasul unei ture a helixului constă din mai puțin de 3 reziduuri de aminoacizi, mai degrabă decât 3,6 pe tură, ca în majoritatea proteinelor. Împachetarea strânsă a helixului se datorează prezenței glicinei. Prolina nu formează legături de hidrogen, astfel încât helixul lanțului peptidic de colagen este stabilizat prin respingerea sterica a inelelor de pirolidină din resturile de prolină. Datorită prolinei, în lanțul polipeptidic apar îndoituri, care stabilizează structura helixului. Distanța dintre aminoacizi de-a lungul axei helixului crește, devine mai desfășurată decât α-helix-ul proteinelor globulare.

Moleculele de colagen constau din trei polipeptide α-lanc, formând o triplă helix de tropocolagen pe dreapta. Colagenii pot conține trei lanțuri identice sau diferite. Toate cele trei spirale sunt răsucite una în jurul celeilalte, formând un mănunchi dens34).

Structura terțiară a colagenului este menținută de legăturile de hidrogen care apar între grupările amino și carboxil ale diferitelor lanțuri peptidice (C = O HN) și legăturile de hidrogen din fiecare polipeptidă (Fig. 35).

Toate cele trei lanțuri din molecula de colagen sunt situate în paralel - pe de o parte există Nkinets, pe de altă parte - Skinets, toți radicalii aminoacizilor hidrofobi sunt localizați în exterior.

Prolina și hidroxiprolina limitează rotația lanțului polipeptidic și măresc stabilitatea triplei helix. Glicina, care are un atom de hidrogen în loc de un radical, este întotdeauna situată la intersecția lanțurilor, ceea ce le permite să se potrivească strâns.

Prin natura sa, colagenul este o glicoproteină care conține reziduuri de monozaharide (galactosil) și dizaharide (galactosglucosil) legate de oxilizină. Datorită agregării moleculelor de tropocolagen în direcțiile longitudinale și transversale, se formează structura cuaternară a colagenului - microfibrile, din care se formează fibrile mai groase, iar din acestea fibre și mănunchiuri de fibre. Moleculele de colagen sunt formate în fibrile prin legături covalente formate din reziduuri de oxilizină.

În prezent, au fost descrise 28 de tipuri de colageni, care diferă între ele prin structura primară, gradul de modificare - hidroxilare sau glicozilare, funcții și localizare în organism. Colagenii sunt împărțiți în mai multe clase în funcție de rolul lor în țesut: domenii formatoare de fibrile, asociate cu fibrile, formatoare de sită, microfibrile, ancorați cu fibrile, domenii transmembranare și altele. Aproximativ 95% din colagenul din corpul uman este reprezentat de tipul III, care formează fibrile puternice și sunt principalele componente structurale ale tendoanelor, cartilajului, vaselor de sânge și altele și participă, de asemenea, la formarea stromei organelor parenchmatoase. Unul sau altul tip de colagen poate predomina într-un țesut. Mai multe tipuri de colagen se găsesc în organele individuale (Tabelul 7.)

Compoziția colagenului din organele individuale se poate modifica în timpul ontogenezei sau din cauza bolii.

Există două tipuri de lanțuri de colagen, lanțuri α1 și α2 și patru varietati de lanțuri α1: α1 (I), α1 (II), α1 (III) și α1 (IV). Pentru a desemna structura fiecărui tip de colagen, se folosesc următoarele notații: tipul de colagen este scris cu cifre romane între paranteze, α-lanțele sunt desemnate cu cifre arabe. De exemplu, colagenii de tipurile II și III sunt formați din alanzigame identice, formulele lor sunt [α1 (II)] 3 și respectiv [α1 (III)] 3; Colagenii de tip I și IV sunt heterotrimeri, formați din două tipuri diferite de αlanzygive, formulele lor sunt [α1 (I)] 2α2 (I) și respectiv [α1 (IV)] 2α2 (IV). Indicele din afara parantezei indică numărul de αlanci identice. Cel mai comun colagen de tip I.

Sinteza colagenului

Sinteza colagenului are loc în celule, în principal în fibroblastele țesutului conjunctiv, de unde este secretat în spațiul extracelular.

Există etape intracelulare și extracelulare ale biosintezei colagenului, care conțin următoarele etape:

— difuzare;

— modificarea post-translațională a lanțurilor peptidice:

— hidroxilarea prolinei și lizinei;

— proteoliza parțială — scindarea peptidei semnal

- glicozilarea hidroxilizinei;

— formarea de legături SS în propeptida finală;

— formarea unui triplu helix;

— transfer transmembranar;

- modificări extracelulare - scindarea propeptidei N și Scintsev;

- formarea fibrilelor de colagen:

— dezaminarea oxidativă a resturilor de lizină și oxilizină;

— formarea de legături încrucișate între moleculele de colagen;

- formarea fibrelor de colagen.

1. Sinteza preprocolagenului. Sinteza precursorilor polipeptidici — prolancinele de colagen — are loc pe poliribozomii asociați cu membranele reticulului endoplasmatic (RE). Pe Nkinci al precursorului de colagen există o peptidă „semnal” hidrofobă de 100 de aminoacizi. Este conceput pentru a direcționa lanțurile peptidice sintetizate în cavitatea ER. Colagen proαlanzyg conține propeptidă N și Skintsevi suplimentară, constând din 100 și, respectiv, 250 de aminoacizi.

Compoziția propeptideiC include reziduuri de cisteină, care formează legături SS interne și intermediare. Propeptidele terminale nu participă la formarea triplei helix, ci formează domenii globulare. Absența peptidelor N și Skints în structura proαlanzug perturbă formarea corectă a triplei helix.

Modificări post-translaționale ale colagenului

A. Hidroxilarea resturilor de prolină și lizină

are loc concomitent cu sinteza colagenului și continuă pe toată durata translației până la separarea lanțului polipeptidic de ribozomi.

noi37). Reacția este catalizată de oxigenaze microzomale - prolil4hidroxilază și, respectiv, lisil5hidroxilază. Reacția implică: oxigen molecular, α-cetoglutarat și acid ascorbic.

Un atom de oxigen este utilizat pentru hidroxilarea reziduurilor de prolină și lizină, al doilea este „inclus” în grupul carboxil al succinatului, care se datorează decarboxilării αcetoglutaratului. Cofactorul prolil4hidroxilazei și al lizil5hidroxilazei este Fe++. Acidul ascorbic, care are proprietăți reducătoare, păstrează atomii de fier în stare divalentă (feroform) și, prin urmare, menține activitatea enzimatică). Forma oxidată a vitaminei C - acidul dehidroascorbic - este din nou redusă de glutation:

După formarea triplei helix, hidroxilarea reziduurilor de prolină și lizină se oprește. Hidroxilarea reziduurilor de prolină este importantă pentru formarea ulterioară a unui triplu helix stabil de colagen datorită legăturilor de hidrogen formate din cauza grupării OH a hidroxiprolinei. Reziduurile de lizină hidroxilate și nehidroxilate sunt implicate în formarea legăturilor covalente între moleculele de colagen în timpul formării fibrilelor de colagen.

B. Glicozilarea hidroxilizinei. Lanțul de procolagen, cu ajutorul peptidei semnal N-kin, pătrunde prin membrană în cavitatea ER. După îndeplinirea funcției sale, peptida semnal este scindată. În cavitatea ER, reziduurile de hidroxilizină din colagenul prolantuns sunt glicozilate cu participarea unor glicoziltransferaze specifice.

Galactoza şi dizaharida galactozilglucoza formează legături glicozidice covalente cu grupările SO ale resturilor de hidroxilizină38).

Numărul de reziduuri de carbohidrați din moleculă depinde de tipul de țesut; rolul acestora nu a fost stabilit. Ele pot fi responsabile pentru proprietățile mecanice ale colagenului. Glicozilarea proαlanzygivelor de colagen este finalizată după formarea triplei helix.

Sinteza și secreția de procolagen. După modificare, fiecare proαlanjug este legat de hidrogen de alte două proαlanzyugs, formând o triplă helix de procolagen. Propeptidele finale joacă un rol important în orientarea corectă a lanțurilor. Elicoidalizarea filamentelor de procolagen începe după formarea punților disulfurice intercatenare între lanțurile propeptidice Skintsevima datorită grupului SH al cisteinei. Acest proces începe în lumenul RE, de unde moleculele de procolagen se deplasează către aparatul Golgi, sunt incluse în granule secretoare și sunt eliberate în spațiul intercelular.

Sinteza tropocolagenului (colagenul solubil). În spațiul intercelular, sub acțiunea unor amino și carboxipeptidaze specifice, propeptidele finale sunt scindate din procolagen (colageni de tip I, II și III), rezultând formarea tropocolagenului - o unitate structurală a fibrilelor de colagen36). În colagenii care nu participă la formarea fibrilelor (IV, VIII, X), propeptida finală NU este scindată. Astfel de colageni formează o structură asemănătoare rețelei, în formarea căreia N și Speptidele finale joacă un rol important.

5. Formarea fibrilelor de colagen are loc spontan, prin autoasamblare. Rândurile de molecule de tropocolagen din fibrile sunt aranjate în paralel și deplasate cu ¼ unul față de celălalt. Într-un rând, moleculele sunt așezate cap la cap, dar capetele nu sunt conectate între ele există goluri de 35-40 nm.

Această structură fibrilă este fragilă („colagen imatur”), puterea sa este conferită de legăturile încrucișate covalente interne și intermediare formate între reziduurile de lizină sau hidroxilizină cu participarea flavoproteinelor care conțin Cu - lizil oxidaza. Dezaminarea oxidativă a grupărilor εamino are loc în resturile de lizină și hidroxilizină cu formarea grupărilor aldehide (alizină și hidroxializină). Aceste grupări participă la formarea de legături covalente între ele și alte resturi de lizină și hidroxilizină ale moleculelor de tropocolagen învecinate.

Numeroase legături încrucișate formate stabilizează structura fibrilei și se formează colagen insolubil. Numărul de legături încrucișate dintr-o moleculă de proteină crește odată cu vârsta, ceea ce îi încetinește catabolismul. Unele tipuri de colagen nu formează fibrile.

6. Formarea fibrelor de colagen are loc prin agregarea fibrilelor36). Au o rezistență mecanică ridicată și formează o plasă tridimensională, care este umplută cu alte substanțe ale matricei intercelulare.

Catabolismul colagenului are loc lent. Enzimele proteolitice din țesuturi și tractul gastrointestinal NU o descompun. Distrugerea colagenului este cauzată de specii reactive de oxigen și colagenaze tisulare specifice). Enzima este sintetizată de celulele țesutului conjunctiv și are specificitate ridicată). Colagenaza „taie” tripla spirală de colagen (3 lanțuri deodată) la o distanță de ¼ de Skints, între reziduurile de glicină și leucină (izoleucină).

Fragmentele formate sunt solubile în apă la temperatura corpului se denaturează spontan și devin disponibile la acțiunea proteazelor celulare (catepsine).

Reglarea metabolismului colagenului are loc prin mai multe mecanisme:

Feedback negativ. Colagenul și Npropeptidele inhibă translația colagenului.

Acțiunea activatorilor și inhibitorilor:

 acidul ascorbic stimulează sinteza colagenului și proteoglicanilor, proliferarea fibroblastelor;

 vitaminele PP, B6, ionii de Cu++ contribuie la „maturarea” colagenului (formarea de legături covalente interne și interchainare);

 plasmină, kalikreină, catepsină B, ionii de Zn - activatori ai colagenazei, i.e. promovează hidroliza colagenului.

Reglarea hormonală:

- inhiba sinteza colagenului la nivel de traducere (reduce cantitatea de ARNm care codifica structura procolagenului);

- inhibă modificarea post-translațională a procolagenului (hidroxilarea resturilor de prolină și lizină) prin reducerea activității prolil lisil hidroxilazei).

Hormonii sexuali:

- activarea sintezei de colagen. Receptorii pentru hormonii sexuali sunt localizați în stroma organelor genitale, fibroblastele altor organe și țesuturi;

- Estrogenii promovează sinteza colagenului în piele.

Sinteza colagenului crește în timpul vindecării rănilor, cirozei hepatice, aterosclerozei, distrofiilor musculare, în urma cărora se formează o cicatrice de țesut conjunctiv la locul rănii, hepatocitele moarte, celulele peretelui vascular, miocitele sunt înlocuite cu țesut conjunctiv în care fibrile de colagen sunt aleatoriu situat.

Rata de turnover a colagenului încetinește odată cu vârsta. La tineri este mai intensă decât la persoanele în vârstă. Numărul de legături încrucișate din colagenul persoanelor în vârstă este semnificativ mai mare, ceea ce reduce disponibilitatea acestuia pentru acțiunea colagenazei.

Tulburările metabolismului colagenului (colagenoză) apar din cauza:

Mutații genetice care duc la modificări ale structurii native a triplei helix sau la formarea necorespunzătoare a fibrilelor de colagen;

Afectarea modificărilor proteinelor post-translaționale din cauza scăderii activității enzimatice:

Hidroxilarea (prolină, lizinhidroxilază);

Glicozilarea (glicoziltransferaze);

Peptidază (Nprocolagenă și Sprocolagenă);

„maturarea” colagenului (lisil oxidaza);

Deficit de vitamine C, B6, cupru;

Boli infecțioase și alergice.

Manifestările caracteristice ale colagenozei sunt afectarea oaselor, articulațiilor, ligamentelor, cartilajelor, pielii, vaselor de sânge și dezvoltarea miopatiei. Sinteza afectată de colagen este cauza unor boli precum sindromul Ehlers-Danlos, boala Marfan, osteogeneza imperfectă, reumatismul, artrita reumatoidă, lupusul eritematos sistemic, sclerodermia sistemică și altele.

Etichete: ,

Colagenul este principala proteină structurală a matricei intercelulare. Aceasta este o proteină fibrilă care diferă de alte proteine ​​prin o serie de caracteristici ale compoziției și structurii sale.

O moleculă tipică de colagen constă din trei ținte polipeptidice de diferite tipuri (α-helices) răsucite într-un model cu mâna dreaptă. triplu helix. La rândul lor, lanțurile polipeptidice sunt construite din fragmente care se repetă frecvent care au o secvență caracteristică -Gly-X-Y-. Fiecare al treilea reziduu de aminoacizi este glicina. Proline (Pro) se găsește adesea în pozițiile X, poziția Υ poate fi ocupată atât de prolină, cât și de 4-hidroxiprolină ( 4Nur). În plus, molecula de colagen conține reziduuri de 3-hidroxiprolină ( ZNur) și 5-hidroxilizină ( 5Нul).

Prezența reziduurilor de hidroxiaminoacizi în lanțul polipeptidic este o trăsătură caracteristică a colagenului. Resturile de prolină și lizină sunt hidroxilate post-translațional, adică după includerea în lanțul polipeptidic. La un capăt, molecula de colagen este reticulata prin lanțuri laterale de reziduuri de lizină. Numărul de legături încrucișate crește pe măsură ce corpul îmbătrânește.

În timpul formării structurii secundare, lanțul polipeptidic de colagen se încadrează într-un a-helix stâng mai desfăcut (există 3 reziduuri de aminoacizi pe tură);

Structura terțiară a colagenului este un superhelix cu 3 lanțuri a de dreapta, în timpul formării căruia ajunge în centrul său un reziduu de glicină, care contribuie la formarea unei molecule de tropocolagen linear cu încorporarea sa ulterioară în fibră.

Tipuri de colagen. Există 19 tipuri cunoscute de colagen, care diferă unele de altele în structura primară a lanțurilor de peptide, funcții și localizare în organism. Colagenii fac parte din fibrile (colagenul formator de fibrile - tipurile I, II, III, V și XI), miofibrilele (colagenul de tip VI), sunt o componentă structurală a membranelor bazale (colagenul de tip IV), etc.

Colagen fibrilant(tipurile I, II, III, V și XI). Baza fibrilelor sunt rânduri paralele trepte de molecule de tropocolagen, care sunt deplasate cu 1/4 unul față de celălalt.

Fibrilogeneza este precedată de o altă modificare a lizinei. Enzima extracelulară care conține cupru lisil oxidaza realizează dezaminarea oxidativă a lizinei și hidroxilizinei pentru a forma aldehide reactive. Aceste reacții necesită prezența vitaminelor PP și B6. Aceste grupuri iau parte la formarea legăturilor încrucișate între moleculele de tropocolagen.

Distribuția predominantă a acestor tipuri de colagen în țesuturi este următoarea: tip I - oase, dentina, cornee, tendoane; Tipul II - cartilaj, discuri intervertebrale, corp vitros; Tipul III - rinichi, ficat, vase de sânge, ganglioni limfatici. Colagenii de tip V și XI sunt prezenți în cantități diferite în substanța intercelulară a tuturor țesuturilor ei determină diametrul fibrilelor de colagen.

Sinteza și maturarea colagenului (Fig. 3,4)

Sinteza și maturarea colagenului este un proces complex în mai multe etape care începe în celulă și se finalizează în spațiul extracelular. Include o serie de modificări post-translaționale: hidroxilarea prolinei și lizinei, glicozilarea hidroxilizinei, scindarea peptidelor N- și C-terminale. Datorită acestor schimbări, apar oportunități suplimentare pentru stabilizarea lanțurilor din molecula de tropocolagen; nu numai grupările NH și CO ale scheletului peptidic, ci și grupările OH ale hidroxiprolinei participă la formarea legăturilor de hidrogen; Hidroxiprolina și prolina, fiind molecule „rigide”, limitează rotația tijei polipeptidice.

Un anumit rol în sinteza colagenului îl au proteinele însoțitoare, care asigură „controlul calității” colagenului: promovează sinteza corectă a moleculelor de colagen și transportul acestora de-a lungul căilor secretoare și, de asemenea, „monitorizează” moleculele de colagen asamblate incorect, care sunt apoi distruse. .

SINTEZA COLAGENULUI

Există 8 etape ale biosintezei colagenului: 5 intracelulare și 3 extracelulare.

Acţionează pe ribozomi şi sintetizează o moleculă precursoare: preprocolagenul.

Cu ajutorul unei peptide semnal, transportul „pre” al moleculei în tubii reticulului endoplasmatic. Aici „pre” este despărțit și se formează „procolagen”.

Resturile de aminoacizi ale lizinei și prolinei din molecula de colagen sunt supuse oxidării sub acțiunea enzimelor. prolil hidroxilaze şi lisil hidroxilaze..

Cu o lipsă de vitamina „C” - acid ascorbic, se observă scorbut - o boală cauzată de sinteza de colagen defect cu rezistență mecanică redusă, care provoacă, în special, slăbirea peretelui vascular și alte fenomene nefavorabile.

Modificarea post-translațională este glicozilarea procolagenului sub acțiunea enzimei glicoziltransferazei. Această enzimă transferă glucoza sau galactoza grupelor hidroxil ale oxilizinei.

Etapa intracelulară finală este formarea unei triple helix - tropocolagen (colagen solubil). Pro-secvența conține aminoacidul cisteină, care formează legături disulfurice între lanțuri. Procesul de spiralizare este în desfășurare.

Tropocolagenul este secretat în mediul extracelular, unde amino- și carboxiproteinazele desprind secvența (pro-)-.

„Reticulare” covalentă a moleculei de tropocolagen conform principiului „end-to-end” cu formarea de colagen insolubil. La acest proces ia parte enzima lisil oxidaza (flavometaloproteină, conține FAD și Cu). Oxidarea și dezaminarea radicalului lizină are loc pentru a forma o grupare aldehidă. Între cei doi radicali de lizină are loc apoi o legătură aldehidă.

Lisil oxidaza este o enzimă dependentă de Cu, prin urmare, cu o lipsă de cupru în organism, puterea țesutului conjunctiv scade din cauza creșterii semnificative a cantității de colagen solubil (tropocolagen).

Asocierea moleculelor de colagen insolubil conform principiului „side-to-side”. Asocierea fibrilelor are loc în așa fel încât fiecare lanț ulterior este deplasat cu 1/4 din lungimea sa față de lanțul anterior.

Numai după reticulare repetată a fibrilelor colagenul capătă puterea sa unică și devine o fibră inextensibilă.

Este prezentată structura proteinelor simple numai lanț polipeptidic(albumină, insulină). Cu toate acestea, este necesar să înțelegem că multe proteine ​​simple (de exemplu, albumina) nu există într-o formă „pură”, ele sunt întotdeauna asociate cu unele substanțe non-proteice. Ele sunt clasificate drept proteine ​​simple doar din cauza faptului că conexiunile cu grupul non-proteic slab iar la evidenţierea in vitro se dovedesc a fi lipsite de alte molecule - o proteină simplă.

Albumină

În natură, albuminele se găsesc nu numai în plasma sanguină (albumină serică), ci și în albușul de ou (ovalbumină), lapte (lacalbumină) și sunt proteine ​​de rezervă în semințele plantelor superioare.

Globuline

Un grup de proteine ​​diverse din plasmă sanguină cu o greutate moleculară de până la 100 kDa, usor acid sau neutru. Sunt slab hidratate, comparativ cu albuminele, sunt mai puțin stabile în soluție și precipită mai ușor, ceea ce este folosit în diagnosticul clinic în probele „sedimentare” (timol, Veltman). În ciuda faptului că de obicei sunt clasificate ca simple, multe globuline conțin carbohidrați sau alte componente non-proteice.

La electroforeză Globulinele serice sunt împărțite în cel puțin 4 fracții - α 1 -globuline, α 2 -globuline, β-globuline și γ-globuline.

Modelul electroferogramei (sus) al proteinelor serice
și proteinograma obținută pe baza acesteia (mai jos)

Deoarece globulinele includ o varietate de proteine, acestea Funcțiile sunt variate:

Unele α-globuline au activitate antiprotează, care protejează proteinele din sânge și matricea intercelulară de distrugerea prematură, de exemplu, α 1-antitripsină, α 1-antichimotripsină, α 2-macroglobulina.

Unele globuline sunt capabile să lege anumite substanțe: transferrina (transportă ioni de fier), ceruloplasmina (conține ioni de cupru), haptoglobină (transportor de hemoglobină), hemopexina (transport hemo).

γ-globulinele sunt anticorpi și oferă protecție imunitară organismului.

Histones

Histonele sunt proteine ​​intranucleare care cântăresc aproximativ 24 kDa. Au proprietăți de bază pronunțate, prin urmare, la valorile fiziologice ale pH-ului, sunt încărcate pozitiv și se leagă de acidul dezoxiribonucleic (ADN), formând dezoxiribonucleoproteine. Există 5 tipuri de histone - foarte bogate în lizină (29%) histonă H1, alte histone H2a, H2b, H3, H4 sunt bogate în lizină și arginină (până la 25% în total).

Radicalii de aminoacizi din histone pot fi metilați, acetilați sau fosforilați. Aceasta modifică sarcina netă și alte proprietăți ale proteinelor.

Se pot distinge două funcții ale histonelor:

1. Reglarea activității genomului,și anume, ele interferează cu transcripția.

2. Structural – stabilizează structura spațială a ADN-ului.

Histonele în complex cu ADN formează nucleozomi - structuri octaedrice compuse din histone H2a, H2b, H3, H4. Histona H1 este legată de molecula de ADN, împiedicând-o să „alunece” de pe octamerul histonei. ADN-ul se înfășoară în jurul unui nucleozom de 2,5 ori înainte de a se înfășura în jurul următorului nucleozom. Datorită acestui aranjament, se obține o reducere de 7 ori a dimensiunii ADN-ului.

Datorită histonelor și formării unor structuri mai complexe, dimensiunea ADN-ului este în cele din urmă redusă de mii de ori: de fapt lungimea ADN-ului ajunge 6-9 cm (10 –1), iar dimensiunea cromozomilor este de doar câțiva micrometri (10 –6).

Protamine

Acestea sunt proteine ​​care cântăresc de la 4 kDa până la 12 kDa se găsesc în nucleele spermatozoizilor multor organisme din spermatozoizii de pește (lapte) alcătuiesc cea mai mare parte a proteinei; Protaminele sunt substitute ale histonelor și servesc la organizarea cromatinei în spermatozoizi. În comparație cu histonele, protaminele au un conținut de arginină puternic crescut (până la 80%). De asemenea, spre deosebire de histonele, protaminele au doar o funcție structurală, nu au nicio funcție de reglare în sperma;

Colagen

Colagenul este o proteină fibrilă cu o structură unică care formează baza substanței intercelulare a țesutului conjunctiv al tendoanelor, oaselor, cartilajului, pielii, dar se găsește, desigur, și în alte țesuturi.

Lanțul polipeptidic al colagenului include 1000 de aminoacizi și se numește lanț α. Există aproximativ 30 de variante ale lanțului α al colagenului, dar toate au o caracteristică comună - într-o măsură mai mare sau mai mică includ un triplet care se repetă. Gly-X-Y], unde X și Y sunt orice aminoacizi, cu excepția glicinei. În poziție X se găsește mai des prolina sau, mult mai rar, 3-hidroxiprolină, în poziție Yîntâlnește prolinaŞi 4-hidroxiprolină. Tot pe poziție Y des găsit alanina, lizinaŞi 5-oxilizină. Alți aminoacizi reprezintă aproximativ o treime din numărul total de aminoacizi.

Structura ciclică rigidă a prolinei și hidroxiprolinei nu permite formarea unui α-helix dreptaci, ci formează așa-numitul. „proline kink”. Datorită acestei pauze, se formează o spirală stângă, unde există 3 reziduuri de aminoacizi pe tură.

Hidroxilarea este de importanță primordială în sinteza colagenului lizinaŞi prolina inclus în lanțul primar, realizat cu participarea acidului ascorbic. Colagenul conține, de obicei, molecule de monozaharidă (galactoză) și dizaharidă (glucoză-galactoză) asociate cu grupările OH ale unor resturi de oxilizină.

Etapele sintezei moleculei de colagen

Moleculă sintetizată colagen construit din 3 lanțuri polipeptidice țesute împreună într-un mănunchi dens - tropocolagen(lungime 300 nm, diametru 1,6 nm). Lanțurile polipeptidice sunt strâns legate între ele prin grupările ε-amino ale resturilor de lizină. Tropocolagenul formează colagen mare fibrile cu diametrul de 10-300 nm. Striația transversală a fibrilei se datorează deplasării moleculelor de tropocolagen unele față de altele cu 1/4 din lungimea lor.

Fibrilele de colagen sunt foarte puternice, mai puternice decât firele de oțel de secțiune transversală egală. În piele, fibrilele formează o rețea țesută neregulat și foarte dens. De exemplu, pielea tăbăcită este aproape colagen pur.

Are loc hidroxilarea prolinei fier-conțin enzime prolil hidroxilază care necesită vitamina C (acid ascorbic). Acidul ascorbic protejează prolil hidroxilaza de inactivare, menținând starea redusă atom de fierîn enzimă. Colagenul sintetizat în absența acidului ascorbic se dovedește a fi insuficient hidroxilat și nu poate forma fibre cu structură normală, ceea ce duce la deteriorarea pielii și fragilitatea vaselor de sânge și se manifestă ca scorbut.

Hidroxilarea lizinei este efectuată de o enzimă lizil hidroxilază. Este sensibil la influența acidului homogentisic (metabolit tirozină), a cărui acumulare (boli alcaptonurie) sinteza colagenului este perturbată și se dezvoltă artroza.

Timpul de înjumătățire al colagenului este măsurat în săptămâni și luni. Joacă un rol cheie în schimbul său colagenaza, care scindează tropocolagenul la 1/4 din distanța de la capătul C-terminal dintre glicină și leucină.

Pe măsură ce corpul îmbătrânește, în tropocolagen se formează un număr tot mai mare de legături încrucișate, ceea ce face fibrilele de colagen din țesutul conjunctiv mai rigide și mai fragile. Acest lucru duce la creșterea fragilității osoase și la scăderea transparenței corneei la bătrânețe.

Ca urmare a descompunerii colagenului, hidroxiprolina. Cu afectarea țesutului conjunctiv (boala Paget, hiperparatiroidism), excreția hidroxiprolinei crește și are valoare de diagnostic.

Elastină

În termeni generali, elastina este similară ca structură cu colagenul. Situat în ligamente, stratul elastic al vaselor de sânge. Unitatea structurală este tropoelastină cu o greutate moleculară de 72 kDa și o lungime de 800 de resturi de aminoacizi. Conține mult mai multă lizină, valină, alanină și mai puțină hidroxiprolină. Absența prolinei determină prezența unor regiuni elastice elicoidale.

O trăsătură caracteristică a elastinei este prezența unei structuri speciale - demozina, care, cu cele 4 grupe ale sale, combină lanțurile proteice în sisteme care se pot întinde în toate direcțiile.

Grupările α-amino și grupările α-carboxil ale desmozinei sunt încorporate în legăturile peptidice ale unuia sau mai multor lanțuri proteice.