Классификация сложных белков. Углевод-белковые комплексы, биологическая роль. Особенности строения гликопротеинов и протеогликанов.

Это комплексы белков с небелковой частью, представленной углеводными компонентами.

Смешанные макромолекулы этого типа делятся на: гликопротеины (ГП) и протеогликаны.

ГП - это сложные белки, содержащие олигосахаридные (гликановые) цепи, ковалентно связанные с белковой основой. К этой группе химических соединений относятся многие белки внешней поверхности цитоплазматических мембран и большинство секретируемых белков. ГП могут содержать до 40% углеводов, но, как правило, в молекуле преобладает белковая часть.

Короткие углеводные цепи ГП построены из глюкозамина, галактозамина, глюкозы, галактозы.

Наиболее значимые моносахариды в составе ГП – N–ацетилглюкозамин, N–ацетилгалактозамин, N– ацетилнейраминовая (сиаловая) кислота. Число коротких углеводных цепей в ГП может доходить до 300-800. Длина и степень разветвленности углеводных цепей значительно варьирует. В составе одной олигосахаридной цепи находится не более 15-20 моносахаридных остатков. ГП присутствуют во всех классах белков–ферментах, гормонах, транспортных, структурных белках. Представители ГП–коллаген, эластин, иммуноглобулины.

маннозамин

остаток пирувата

Углеводный компонент, даже небольшой по массе, сообщает качественно новые свойства молекуле белка гликопротеинов. Для гликопротеинов характерна термостабильность, в отличие от простых белков ГП выдерживают высокие и низкие температуры без изменения физико-химических свойств. ГП в отличие от других белков с трудом перевариваются протеолитическими ферментами.

Углеводная часть придает белку большую специфичность. Это своего рода векторные группы сложных белков, «узнающие» участки других структур (макромолекул, поверхности клеток). ГП быстрее выводятся из клетки и находятся, как правило, вне клетки.

Гликопротеины выполняют следующие функции:

1.) Функция избирательного взаимодействия высокоспецифического узнавания. Клеточные ГП, находящиеся на поверхности мембран, участвуют в очень тонких процессах биологического узнавания и межклеточного взаимодействия, выполняя роль рецепторных систем для определенных соединений и клеток.

2.) Транспортная роль. ГП осуществляют транспорт гидрофобных веществ и ионов металлов. Так функцию переносчика железа выполняет ГП – трансферрин; меди – церуллоплазмин; стероидных гормонов – транскортин.

3.) Каталитическая. Углеводный компонент обнаружен в составе некоторых ферментов: энтерокиназа, пероксидаза, глюкозооксидаза, холинэстераза.

4.) Функция защитной смазки. Гликопротеины являются составными веществами муцинов слюны, желудочного и кишечного муцинов.

5.) Участвуют в процессе свертывания крови. Протромбин, фибриноген – являются белками свертывающей системы крови.

Протеогликаны.

Это углевод-белковые комплексы, углеводный компонент которых представлен гетерополисахаридами, построенными из большого числа повторяющихся единиц. В отличие от гликопротеинов, которые содержат только несколько процентов углеводов (по массе), протеогликаны могут содержать до 95 % и более углеводов. Кроме того, по свойствам они ближе к углеводам, чем к белкам. Белки в протеогликанах представлены одной полипептидной цепью разной молекулярной массы.

	CООН
	|
	|	O
H	H		OH
4 |			| 1
|			|
НО	OH	H	H
	|	|
	|	|
	H	ОH

В состав протеогликанов входят кислые гетерополисахариды (гликозамингликаны) линейного строения. Они построены из повторяющихся дисахаридных единиц – димеров. Одним из компонентов этих димеров является D-глюкуроновая кислота.

В составе протеогликанов содержатся следующие гетерополисахариды: гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, гепарин, кератансульфаты, гепарансульфаты, дерматансульфаты. Гиалуроновая кислота состоит из повторяющихся единиц (димеров) включающих D-глюкуроновую кислоту и N-ацетилглюкозамин.

D-глюкуроновая кислота

Хондроитинсульфаты содержат структурные единицы из глюкуроновый кислоты и сульфатированного N-ацетилгалактозамина.

Протеогликаны являются обязательными компонентами межклеточного матрикса, играют важную роль в межклеточных взаимодействиях, формировании и поддержании формы клеток и органов, образовании каркаса при формировании тканей.

Благодаря особенностям структуры и физико-химическим свойствам протеогликаны выполняют в организме следующие функции:

- являются структурными компонентами межклеточного матрикса;

- являясь поликатионами они могут присоединять, кроме воды большие количества катионов (Na+, K+, Ca2+) и таким образом участвовать в формировании тургора различных тканей;

- протеогликаны играют роль молекулярного сита в межклеточном матриксе и препятствуют распространению патогенных микроорганизмов.

Эта группа полисахаридов представляет собой сильно гидратированные, желеподобные, липкие вещества, имеющие значительный отрицательный заряд. Все они находятся в межклеточном веществе, но не в свободном состоянии, а связаны с белками. Такие смешанные макромолекулы называются протеогликанами, поскольку основные свойства этих макромолекул определяются углеводной, а не белковой частью. Схема строения протеогликана:

8. Классификация сложных белков. Липид-белковые комплексы, биологическая роль. Особенности строения структурных протеолипидов и свободных липопротеинов.

Это комплексы белков с липидными компонентами, их условно подразделяют на две группы:

1.) Свободные липопротеины. Липопротеины плазмы крови, молока, растворимы в воде.

2.) Структурные протеолипиды. Входят в состав биомембран, растворимы в жирах.

Липид – белковые комплексы в качестве небелковой части содержат липидные компоненты.

Триацилглицеролы (ТГ) (только в последнем Фосфолипиды (ФЛ) – фосфатидилэтаноламин (ФЭА) нижнем радикале не 35, а 33) (только во втором радикале не 31, а 33)

Высшие жирные кислоты:

предельные

С₁₇Н₃₅СООН – стеариновая

С₁₅Н₃₁СООН – пальмитиновая

С₁₇Н₃₃СООН – олеиновая

непредельные

С₁₇Н₃₁СООН – линолевая

С₁₇Н₂₉СООН – линоленовая

С₁₉Н₂₉СООН – арахидоновая

Холестерол (ХЛ)

1.) Свободные липопротеины. Содержатся в плазме крови, все они имеют разную плотность (от 0,92 до 1,21 кг/л) благодаря липидному компоненту. В крови человека присутствуют несколько фракций ЛП, отличающихся по плотности, что связано с различным соотношением липидного и белкового компонента в молекуле.

Фракции ЛП:

А) Хиломикроны (ХМ). Это самая низкая по плотности фракция, т.к. в составе их преобладают липидные комплексы и на долю белка приходится до 2 %. Плотность 0,95 кг/л. Хиломикроны появляются в сыворотке крови после приема жирной пищи;

Б) Липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) или пре-β-липопротеины, их плотность 0,94 – 1,006 кг/л;

В) Липопротеины низкой плотности (ЛПНП) или β-липопротеины. Плотность их 1,006 – 1,063 кг/л;

Г) Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) или α-липопротеины. Плотность их 1,063 – 1,210 кг/л. В составе их преобладает белковый компонент.

Роль свободных (плазменных) липопротеинов.

Свободные ЛП играют транспортную роль, поэтому их называют - транспортными формами липидов. Благодаря своей растворимости в водной среде они могут переносить липиды, поступающие в кровь при всасывании из кишечника, а также распределять липиды между тканями, одни из которых их синтезируют, а другие используют.

ЛП переносят триацилглицеролы, фосфолипиды, стероиды, а также небольшое количество жирорастворимых витаминов, β-каротина.

В настоящее время доказана роль фракций липопротеинов в патогенезе атеросклероза – они называются атерогенными ЛП. К ним относятся ЛПНП и ЛПОНП, а фракцию ЛПВП называют антиатерогенной, так как её увеличение препятствует развитию атеросклероза.

2.) Структурные липопротеины (протеолипиды). Они входят в состав биологических мембран и растворяются в неполярных растворителях (хлороформ, метанол). Причина такого поведения протеолипидов в том, что белок составляет сердцевину их молекулы, а оболочку образует липидный компонент. Содержание белка в протеолипидах 65 – 85 %. Они обнаружены в сердце, почках, легких, скелетных мышцах. В клетках перечисленных органов они представляют основу биологических мембран, образуя двойной липидный слой, в формировании которого участвуют фосфо- и гликолипиды. Состав протеолипидов в различных органах неодинаков.