Снижение синтеза белка. Нарушения белкового обмена
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство здравоохранения Калужской области
ГАОУ КО СПО «Калужский базовый медицинский колледж»
Реферат на тему:
Нарушения биосинтеза белка. Их последствия.
Студентки группы: Фц021
Просяновой Ольги
Преподаватель: Сафонова В.М.
Калуга 2014
белок ингибитор аминокислота яд
4. Дефицит АТФ
1. Нарушения структуры генов, кодирующих информацию о строении белков (мутации)
Точная работа всех матричных биосинтезов - репликации, транскрипции и трансляции - обеспечивает копирование генома и воспроизведение фенотипических характеристик организма в поколениях, т.е. наследственности. Однако биологическая эволюция и естественный отбор возможны только при наличии генетической изменчивости. Установлено, что геном постоянно претерпевает разнообразные изменения. Несмотря на эффективность механизмов коррекции и репарации ДНК, часть повреждений или ошибок в ДНК остаётся. Изменения в последовательности пуриновых или пиримидиновых оснований в гене, не исправленные ферментами репарации, получили название"мутации". Одни из них остаются в соматических клетках, в которых они возникли, а другие обнаруживаются в половых клетках, передаются по наследству и могут проявляться в фенотипе потомства как наследственная болезнь.
Ген или части генов могут перемещаться из одного места хромосомы в другие. Эти подвижные элементы или фрагменты ДНК получили название транспозонов и ретротранспозонов.
Транспозоны- участки ДНК, удаляемые из одного локуса хромосомы и встраиваемые в другой локус той же или другой хромосомы. Ретротранспозоны не покидают исходного положения в молекуле ДНК, но могут копироваться, и копии встраиваются, подобно транспозонам, в новый участок. Включаясь в гены или участки около генов, они могут вызывать мутации и изменять их экспрессию.
Геном эукариотов подвергается изменениям и при заражении ДНК- или РНК-содержащими вирусами, которые внедряют свой генетический материал в ДНК клеток хозяина.
2. Яды и специфические ингибиторы мультиферментных комплексов, обеспечивающих процессы транскрипции, трансляции и посттрансляционной модификации белков
Ингибиторами биосинтеза белков могут быть различные вещества, в том числе антибиотики, токсины, алкалоиды, антиметаболиты (аналоги) структурных единиц нуклеиновых кислот и др. Они широко используются в биохимических исследованиях инструменты для раскрытия механизма отдельных этапов биосинтеза белков, поскольку оказалось, что среди них можно подобрать такие, которые избирательно тормозят специфические фазы белкового синтеза. Антибиотики - вещества, синтезируемые микроорганизмами, плесенью, грибами, высшими растениями, тканями животных в процессе их жизнедеятельности, а также полученные синтетическим путем. Им свойственна бактериостатическое или бактерицидное действие. Антибиотики, которые взаимодействуют с ДНК, нарушают ее матричные функции и подавляют репликацию или транскрипцию, или оба эти процессы. Противоопухолевые антибиотики практически одинаково взаимодействуют с ДНК как опухолевых, так и нормальных клеток, поскольку они не отличаются избирательностью действия.
3. Дефицит незаменимых аминокислот
Аминокислоты-- органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы.
Отсутствие или недостаток в продуктах питания одной или нескольких незаменимых аминокислот негативно влияет на общее состояние организма, вызывает негативный азотистый баланс, нарушения синтеза белков, процессов роста и развития. У детей может возникнуть тяжелое заболевание - квашиокор .
Незаменимые аминокислоты применяют для обогащения кормов сельскохозяйственных животных с целью повышении я их продуктивности, а также в виде лекарственных препаратов. Осуществляется промышленный синтез некоторых незаменимых аминокислот - лизина, метионина, триптофана. Незаменимые аминокислоты поступают в организм человека вместе с продуктами питания растительного происхождения. В растениях осуществляется синтез более 200 разных аминокислот.
Белки играют важную роль в организме человека. Они выполняют следующие функции:
1) каталитическая
2) структурная
3) защитная
4) регуляторная
5) транспортная
Валин способен к гидрофобным взаимодействиям, принимает участие в стабилизации третичной структуры белков. Валин используется при синтезе алкалоидов, пантотеновой кислоты, ряда циклопептидов. Суточная потребность в валине составляет 1,3-3,8 г. Значительное количество валина содержится в миоглобине, казеине, эластине.
По химическим свойствам лейцин является типичной альфа-аминокислотой алифатического ряда. Лейцин входит в состав растительных и животных белков.Новые исследования указывают на то, что потребление высококачественного белка повышает уровень лейцина, аминокислоты, которая помогает человеку поддерживать объем мышечной массы и уменьшает содержание жира в организме, способствуя похудению.
Незаменимые аминокислоты - аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека и должны обязательно поступать в организм с продуктами питания.
Восемь из 20 аминокислот являются незаменимыми:
изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин.
При декарбоксилировании триптофана образуется триптамин, который повышает артериальное давление крови. Нарушение обмена триптофана приводит к недоумию, а также является показателем таких заболеваний, как туберкулез, рак, сахарный диабет.
Недостаток метионина в продуктах питания приводит к задержке роста, нарушению процесса синтеза белков и многих биологически активных соединений. Метионин содержится во многих продуктах питания (в молоке, в частности, в молочном белке - казеине).
4. Дефицит АТФ
Основным источником энергии для клетки являются питательные вещества: углеводы, жиры и белки, которые окисляются с помощью кислорода. Практически все углеводы, прежде чем достичь клеток организма, благодаря работе желудочно-кишечного тракта и печени превращаются в глюкозу. Наряду с углеводами расщепляются также белки -- до аминокислот и липиды -- до жирных кислот. В клетке питательные вещества окисляются под действием кислорода и при участии ферментов, контролирующих реакции высвобождения энергии и ее утилизацию. Почти все окислительные реакции происходят в митохондриях, а высвобождаемая энергия запасается в виде макроэргического соединения -- АТФ. В дальнейшем для обеспечения внутриклеточных метаболических процессов энергией используется именно АТФ, а не питательные вещества. При высвобождении энергии АТФ отдает фосфатную группу и превращается в аденозиндифосфат. Выделившаяся энергия используется практически для всех клеточных процессов, например в реакциях биосинтеза и при мышечном сокращении. Восполнение запасов АТФ происходит путем воссоединения АДФ с остатком фосфорной кислоты за счет энергии питательных веществ. Этот процесс повторяется вновь и вновь. АТФ постоянно расходуется и накапливается, поэтому она получила название энергетической валюты клетки.
5. Нарушения образования транспортных и рибосомальной РНК, белков рибосом
Для осуществления синтеза нуклеиновых кислот необходимо присутствие в клетках достаточного количества пуриновых и пиримидиновых оснований, рибозы и дезоксирибозы, а также макроэргических фосфорных соединений. Материалом для синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований являются одноуглеродные фрагменты некоторых аминокислот и их производных (аспарагиновая кислота, глицин, серин, глутамин), а также аммиак и С0 2 . Рибоза образуется из глюкозы в пентозном цикле, в дальнейшем она может превращаться в дезоксирибозу.
Наиболее выраженные нарушения синтеза ДНК имеют место при дефиците фолиевой кислоты и витамина В 12 .
При дефиците фолиевой кислоты нарушается использование одноуглеродных фрагментов аминокислот для синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований.
Витамин В 12 необходим для образования некоторых коферментных форм фолиевой кислоты, при дефиците которых нарушается превращение диоксиуридинмонофосфата в дезокситимидилат. В результате нарушается синтез тимидина, что лимитирует образование новых молекул ДНК. Синтез РНК при дефиците витамина В 12 и фолиевой кислоты не нарушается. Пониженное образование ДНК тормозит вступление клеток в митоз вследствие удлинения синтетической фазы митотического цикла. Задержка митозов ведет к замедлению клеточных делений, в результате тормозится процесс физиологической регенерации в костном мозге и в других быстро обновляющихся тканях. Задержка митозов сопровождается увеличением размеров клеток, что, по-видимому, связано с удлинением интерфазы. Наиболее демонстративно эти изменения выражены в кроветворной ткани костного мозга: появляются гигантские эритробласты - мегалобласты, при созревании их образуются эритроциты больших размеров - мегалоциты. Обнаруживаются также увеличенные в размерах миелоциты, метамиелоциты и более зрелые гранулоциты. Гигантские клетки появляются и в других тканях: слизистой языка, желудка и кишечника, влагалища. Вследствие замедления процессов регенерации развиваются тяжелая форма малокровия (пернициозная анемия), лейкопения и тромбоцитопения, атрофические изменения в слизистой пищеварительного тракта.
Дефицит витамина В 12 у человека возникает при длительной вегетарианской диете, при нарушении его всасывания в кишечнике в связи с прекращением продукции внутреннего фактора Касла в желудке, при атрофии его слизистой в результате повреждения аутоантителами. Другими причинами развития гиповитаминоза В могут быть: гастрэктомия, инвазия широким лентецом, хроническое воспаление подвздошной кишки, отсутствие в слизистой кишечника специфических рецепторов, с которыми взаимодействует комплекс внутреннего фактора с витамином В12.
Дефицит фолиевой кислоты возникает при длительном отсутствии в пище зеленых овощей и животных белков, у детей раннего возраста при вскармливании одним молоком (в нем содержание фолиевой кислоты незначительно). Эндогенный дефицит фолиевой кислоты может развиться при нарушении всасывания ее в кишечнике (заболевание спру), нарушении депонирования (заболевания печени), повышенном расходовании (беременность, в случае если исходные запасы витамина были понижены), при длительном лечении некоторыми лекарственными препаратами (сульфаниламиды), при алкоголизме.
Они сопровождаются нарушением трансляции с образованием полипептидных цепочек в цитозоле, гр. ЭПС и митохондриях. Эти нарушения возникают при влиянии некоторых патологических факторов, например противоопухолевых препаратов, блокирующих синтез белков у эукариот. Изменения рибонуклеопротеидных комплексов рибосом, а также рецепторов к ним могут сопровождаться снижением связывания рибосом и полисом с гр. ЭПС в ходе образования секреторных белков. Такие вновь образованные полипептидные цепочки быстро разрушаются в матриксе цитоплазмы. Патология ядрышкового аппарата приводит к снижению содержания рибосом в цитоплазме и подавлению пластических процессов в организме. Некоторые особенности имеет патология митохондриальных рибосом. Их нарушения вызывают препараты, блокирующие белковый синтез у бактерий, например левомицетин, эритромицин, которые не влияют на активность цитоплазматических рибосом. Последствием нарушения Биосинтеза белка являются Генные мутации.
6. Генные мутации
Генные мутации - это мутации, в результате которых изменяются отдельные гены и появляются новые аллели. Генные мутации связаны с изменениями, происходящими внутри данного гена и затрагивающими его часть. Обычно это замена азотистых оснований в ДНК, вставка лишних пар или выпадение пары оснований.
Связь мутаций с рекомбинацией ДНК
Из процессов, связанных с рекомбинацией, наиболее часто приводит к мутациям неравный кроссинговер. Он происходит обычно в тех случаях, когда в хромосоме имеется несколько дуплицированных копий исходного гена, сохранивших похожую последовательность нуклеотидов. В результате неравного кроссинговера в одной из рекомбинантных хромосом происходит дупликация, а в другой -- делеция.
Связь мутаций с репарацией ДНК
Спонтанные повреждения ДНК встречаются довольно часто, такие события имеют место в каждой клетке. Для устранения последствий подобных повреждений имеется специальные репарационные механизмы (например, ошибочный участок ДНК вырезается и на этом месте восстанавливается исходный). Мутации возникают лишь тогда, когда репарационный механизм по каким-то причинам не работает или не справляется с устранением повреждений. Мутации, возникающие в генах, кодирующих белки, ответственные за репарацию, могут приводить к многократному повышению (мутаторный эффект) или понижению (антимутаторный эффект) частоты мутирования других генов. Так, мутации генов многих ферментов системы эксцизионной репарации приводят к резкому повышению частоты соматических мутаций у человека, а это, в свою очередь, приводит к развитию пигментной ксеродермы и злокачественных опухолей покровов. Мутации могут появляться не только при репликации, но и при репарации -- эксцизионной репарации или при пострепликативной (пример: серповидноклеточная анемия).
Литература
1. Общая биология.А.О.Рувинский; Под ред.А.О. Рувинского. М.: Просвещение, 1993. 544 с.
2. Биология в экзаменационных вопросах и ответах/Под. Общ.ред. Н.А.Лемезы. 2-е изд. Мн.: БелЭн, 1997. 464 с.
3. http://www.xumuk.ru/biologhim/233.html.
4. http://znanija.com/task/1150180.
5. http://www.eurolab.ua/symptoms/disorders/162/.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общие закономерности постсинтетической модификации белков. Процессы ковалентной модификации на уровне аминокислотных радикалов. Процессы, не включающие образование дериватов аминокислот. Посттрансляционное карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты.
реферат , добавлен 10.12.2011
Регуляция метаболизма как управление скоростью биохимических процессов. Регуляция биосинтеза белков и особенности процесса репликации. Транскрипция генетической информации, механизм катаболитной репрессии, регуляция на этапе терминации транскрипции.
контрольная работа , добавлен 26.07.2009
Положения биологической гипотезы Жакоба-Мано. Роль генов-регуляторов в синтезе белков. Особенности протекания первого этапа этого процесса – транскрипции. Трансляция как следующая ступень их биосинтеза. Основы ферментативной регуляции этих процессов.
презентация , добавлен 01.11.2015
Регуляция на этапе биосинтеза и сборки компонентов аппарата трансляции и на этапе его функционирования. Регуляция круговорота белков путем избирательного протеолиза. Регуляция активности белковых посредников нековалентным взаимодействием с эффекторами.
реферат , добавлен 26.07.2009
История открытия и изучения белков. Строение молекулы белка, ее пространственная организация и свойства, роль в строении и жизнеобеспечении клетки. Совокупность реакций биологического синтеза. Всасывание аминокислот. Влияние кортизола на обмен белка.
контрольная работа , добавлен 28.04.2014
Использование незаменимых аминокислот, зависимость биологического и химического состава белков от их аминокислотного состава. Суточная норма потребления белка. Роль магния и калия для сердца. Собственное, симбионтное и аутолитическое типы пищеварения.
контрольная работа , добавлен 29.12.2009
Белки (протеины) – высоко молекулярные, азотосодержащие природные органические вещества, молекулы которых построены из аминокислот. Строение белков. Классификация белков. Физико-химические свойства белков. Биологические функции белков. Фермент.
реферат , добавлен 15.05.2007
Электрофоретическая подвижность белка, влияющие факторов и условия электрофореза. Сущность метода полного разделения сложной смеси белков. Извлечение белков из геля после электрофореза. Гели агарозы и их применения. Влияние вторичной структуры ДНК.
реферат , добавлен 11.12.2009
Проблемы сборки мембранных белков, методы исследования и условия переноса белков через мембраны. Сигнальная и мембранная (триггерная) гипотеза встраивания белков в мембрану. Процесс сборки мультисубъединичных комплексов и обновление мембранных белков.
курсовая работа , добавлен 13.04.2009
Типовые нарушения белкового обмена. Несоответствие поступления белка потреблению. Нарушение расщепления белка в ЖКТ и содержания белка в плазме крови. Расстройство конечных этапов катаболизма белка и метаболизма аминокислот. Нарушения липидного обмена.
Различают следующие виды синтеза белка в зависимости от его назначения:
регенерационный, связанный с процессами физиологической и репаративной регенерации;
синтез роста, сопровождающийся увеличением массы и размеров тела;
стабилизирующий, связанный с возмещением структурных белков, утраченных в процессе диссимиляции, способствующий поддержанию структурной целостности организма;
функциональный, связанный со специфической деятельностью различных органов (синтез гемоглобина, белков плазмы крови, антител, гормонов и ферментов).
Причинами нарушения синтеза белка являются:
Отсутствие достаточного количества аминокислот;
Дефицит энергии в клетках;
Расстройства нейроэндокринной регуляции;
Нарушение процессов транскрипции или трансляции информации о структуре того или иного белка, закодированной в геноме клетки.
Наиболее частой причиной нарушения синтеза белка является недостаток аминокислот в организме вследствие:
1) расстройств пищеварения и всасывания;
2) пониженного содержания белка в пище;
3) питания неполноценными белками, в которых отсутствуют или имеются в незначительном количестве незаменимые аминокислоты, не синтезирующиеся в организме (табл. 12-7).
Полный набор незаменимых аминокислот имеется в большинстве белков животного происхождения, тогда как растительные белки могут не содержать некоторые из них или содержат недостаточно (например, в белках кукурузы мало триптофана). Недостаток в организме хотя бы одной из незаменимых аминокислот (табл. 12-8) ведет к снижению синтеза того или иного белка даже при изобилии остальных.
Таблица 12-7. Незаменимые для человека аминокислоты (по И.П. Ашмарину, Е.П. Каразеевой, 1997)
Таблица 12-8. Проявления дефицита незаменимых аминокислот
| Гистидин | Дерматит, анемия, снижение продукции гистамина, ухудшение умственной деятельности |
| Изолейцин | Поражение почек, щитовидной железы, анемия, гипопротеинемия |
| Лейцин | Поражение почек, щитовидной железы, гипопротеинемия |
| Метионин (с цистеином) | Ожирение, некрозы печени, ускорение атерогенеза, надпочечниковая недостаточность, геморрагии почек, дефицит холина и адреналина |
| Лизин | Анемия, миодистрофия, остеопороз, поражение печени и легких, головная боль, повышенная чувствительность к шуму |
| Фенилаланин с тирозином | Гипотиреоз, недостаточность мозгового вещества надпочечников |
| Аргинин | Нарушение сперматогенеза, цикла мочевины |
Окончание табл. 12-8
Дефицит заменимых аминокислот в пище реже приводит к понижению синтеза белка, так как они могут образовываться в организме из кетокислот, являющихся продуктами метаболизма углеводов, жиров и белков.
Недостаток кетокислот возникает при сахарном диабете, нарушении процессов дезаминирования и трансаминирования аминокислот (гиповитаминоз В 6).
Недостаток источников энергии имеет место при гипоксии, действии разобщающих факторов, сахарном диабете, гиповитаминозе В 1 , дефиците никотиновой кислоты и др. Синтез белка - энергозависимый процесс. Энергия макроэргов АТФ и ГТФ необходима для активации аминокислот и образования пептидных связей (21,9 кал на каждую пептидную связь).
Расстройства нейроэндокринной регуляции синтеза и расщепления белка. Нервная система оказывает на белковый обмен прямое и косвенное действие. При выпадении нервных влияний возникает расстройство трофики клетки 1 . Нарушения нервной трофики являются важным звеном патогенеза любого заболевания. Денервация тканей вызывает: прекращение их стимуляции вследствие нарушения выделения нейромедиаторов; нарушение секреции или действия комедиаторов, обеспечивающих регуляцию рецепторных, мембранных и метаболических процессов; нарушение выделения и действия трофогенов 2 . Подтверждением прямого трофического
1 Комплекс процессов, обеспечивающих жизнедеятельность клетки и поддержание генетически заложенных свойств. Нервные волокна регулируют в иннервируемых тканях не только кровообращение, но также метаболические, энергетические и пластические процессы в соответствии с текущими потребностями организма.
2 Трофогены - вещества преимущественно белковой природы, способствующие росту, дифференцировке и жизнедеятельности клеток, а также сохранению их гомеостаза. Они образуются в клетках периферических органов, в плазме крови; в нейронах, откуда поступают при помощи аксонального транспорта в иннервируемые ткани; в роли трофогенов могут выступать и анаболические гормоны.
влияния нервной системы на метаболизм белков в клетках является развитие атрофических и дистрофических изменений в денервированных тканях. Установлено, что в денервированных тканях процесс распада белка превалирует над синтезом. Косвенное влияние нервной системы на белковый обмен осуществляется путем изменения функции эндокринных желез.
Действие гормонов может быть анаболическим (усиливающим синтез белка) и катаболическим (повышающим распад белка в тканях).
Синтез белка увеличивается под действием:
Инсулина (обеспечивает активный транспорт в клетки многих аминокислот - особенно валина, лейцина, изолейцина; повышает скорость транскрипции ДНК в ядре; стимулирует сборку рибосом и трансляцию; тормозит использование аминокислот в глюконеогенезе, усиливает митотическую активность инсулинзависимых тканей, повышая синтез ДНК и РНК);
Соматотропного гормона (СТГ; ростовой эффект опосредуют соматомедины, вырабатываемые под его влиянием в печени). Другое название соматомединов - инсулиноподобные ростовые факторы - появилось в связи с их способностью снижать уровень глюкозы в крови. Основной из них - соматомедин С, который во всех клетках тела повышает скорость синтеза белка. Так стимулируется образование хрящевой и мышечной ткани. В хондроцитах имеются рецепторы и к самому гормону роста, что доказывает его прямое влияние на хрящевую и костную ткань;
Тиреоидных гормонов в физиологических дозах: трийодтиронин, связываясь с рецепторами в ядре клетки, действует на геном и вызывает усиление транскрипции и трансляции. Вследствие этого стимулируется синтез белка во всех клетках тела. Кроме того, тиреоидные гормоны стимулируют действие
Половых гормонов, оказывающих СТГ-зависимый анаболический эффект на синтез белка; андрогены стимулируют образование белков в мужских половых органах, мышцах, скелете, коже и ее производных, в меньшей степени - в почках и мозгу; действие эстрогенов направлено в основном на молочные железы и женские половые органы. Следует отметить, что анаболический эффект половых гормонов не касается синтеза белка в печени.
Распад белка повышается под влиянием:
Тиреоидных гормонов при повышенной их продукции (гипертиреоз);
Глюкагона (уменьшает поглощение аминокислот и повышает распад белков в мышцах; в печени активирует протеолиз, а также стимулирует глюконеогенез и кетогенез из аминокислот; тормозит анаболический эффект СТГ);
Катехоламинов (способствуют распаду мышечных белков с мобилизацией аминокислот и использованием их печенью);
Глюкокортикоидов (усиливают синтез белков и нуклеиновых кислот в печени и повышают распад белков в мышцах, коже, костях, лимфоидной и жировой ткани с высвобождением аминокислот и вовлечением их в глюконеогенез. Кроме того, они угнетают транспорт аминокислот в мышечные клетки, снижая синтез белка).
Анаболическое действие гормонов осуществляется в основном путем активации определенных генов и усилением образования различных видов РНК (информационная, транспортная, рибосомальная), что ускоряет синтез белков; механизм катаболического действия гормонов связан с повышением активности тканевых протеиназ.
Снижение синтеза гормонов анаболического действия, таких как СТГ и тиреоидные гормоны, в детском возрасте ведет к задержке роста.
Инактивацию тех или иных факторов, участвующих в биосинтезе белка, могут вызвать некоторые лекарственные препараты (например, антибиотики) и микробные токсины. Известно, что дифтерийный токсин тормозит присоединение аминокислот к синтезируемой полипептидной цепи; этот эффект устраняется анатоксином.
Стимулирующее или угнетающее действие на синтез белка могут оказать изменения концентрации различных ионов (прежде всего Mg 2 +), уменьшение или увеличение ионной силы.
Третья форма нарушений белкового обмена - диспротеинозы, то есть состояния, при которых образование белков не усилено и не ослаблено, а извращено. Такие ситуации чрезвычайно разнообразны. К ним, например, относятся различные формы гемоглобинозов, - патологические процессы, в основе которых лежит наличие в крови одного или нескольких аномальных гемоглобинов, то есть таких гемоглобинов, синтез которых ненормален, в результате чего образуется специфический белок с совершенно новыми свойствами (сниженный тропизм к кислороду, пониженная растворимость и т.д.).
Диспротеинозом, имеющим большое клиническое значение, является амилоидоз.
Этот патологический процесс представляет собой одну из форм нарушений белкового обмена, при которой в межтканевых щелях, по ходу сосудов и в их стенке, около мембран железистых органов откладывается особое вещество - амилоид, имеющее белково-полисахаридную природу. Амилоид резко нарушает функцию органов по месту своего отложения и может приводить не только к возникновению в организме тяжелых расстройств, связанных с патологией этих органов, но и к гибели последних.
Амилоидоз имеет достаточно широкое распространение. Помимо не очень часто встречающегося первичного амилоидоза (причина которого не выяснена), наследственных форм этого патологического процесса и старческого амилоидоза, являющегося результатом возрастных изменений у людей весьма преклонных лет, существует вторичный амилоидоз, представляющий собой следствие длительно протекающих воспалительных заболеваний Частота распространения вторичного амилоидоза в последние десятилетия прогрессивно нарастает.
Впервые изменения органов при амилоидозе были описаны в 1844 г. выдающимся венским патологом Карлом Рокитанским, который назвал этот патологический процесс сальным перерождением, подчеркнув тем самым, что при нем грубым изменениям подвергается структура многих внутренних органов. В 1858 г. Рудольф Вирхов выделил это заболевание в самостоятельную нозологическую форму и ввел сам термин - амилоидоз (от лат. amilum - крахмал). В 1894 г. Н. П. Кравков установил химическую структуру амилоида, показав, что это - сложное, комплексное вещество, представляющее собой белок, связанный с полисахаридом типа хондроитинсерной кислоты.
Вторичный амилоидоз возникает в результате наличия в организме хронических воспалительных (особенно - нагноительных) заболеваний (остеомиелит, кавернозчый туберкулез, сифилис, хронические нагноительные процессы в легких, ревматоидный полиартрит и т.д.). Нередкими этиологическими факторами амилоидоза также являются проказа малярия, хроническая дизентерия. Сам амилоидоз возникает через довольно большой срок после начала основного заболевания. Данный латентный период амилоидоза в среднем равняется 2-4 годам, но может затягиваться и на десятилетия. Далее следует период, в начале которого превалируют симптомы, свойственные основному патологическому процессу, а затем начинают проявляться нарушения функции того органа, в котором особенно сильно откладывается амилоид. Этому, как правило, предшествует выраженная альбуминурия (выделение белка с мочой), которая в ряде случаев длительное время является единственным симптомом заболевания, в связи с чем данная стадия амилоидоза носит название альбуминурической.
Следующая стадия амилоидоза характеризуется вовлечением в процесс печени и надпочечников, что ведет к развитию прогрессирующей белковой недостаточности. сопровождаемой гипопротеинемическими отеками, и сосудистой гипотонии. В соответствии с указанными симптомами эта стадия называется отечно-гипотонической.
Затем наступает заключительная стадия процесса, характеризующаяся нарастанием почечной недостаточности и развитием уремии (заключительная стадия почечной недостаточности), от которой больные и погибают. Поскольку при уремии в крови резко нарастает количество остаточного азота, терминальную фазу амилоидоза называют азотемической.
Откладывающийся в органах амилоид представляет по своему химическому составу глюкопротеид, в котором белок глобулин связан с мукополисахаридом - хондроитинсерной или мукоитинсерной кислотой. По своей структуре амилоид макроскопически выглядит как гомогенное вещество, однако он имеет субмикроскопическую, сходную с кристаллической, структуру. Амилоид состоит из пучков фибрилл, имеющих у человека длину от 1200 до 5000 нм и ширину 70-140 нм. Амилоидные фибриллы имеют упорядоченное (наракристаллическое) строение. Кроме того, в амилоиде выявлены сферические частицы, находящиеся вне связи с фибриллами.
Что касается патогенеза амилоидоза и механизмов образования амилоида, то в самом общем плане они сводятся к следующему.
Твердо установлено, что в основе развития амилоидоза лежит диспротеиноз. Полагают, что при хронических нагноительных заболеваниях нарушается белковый состав крови, в результате чего в ней появляется большое количество грубодисперсных белков, относящихся к группе гамма-глобулинов. Этот факт, а также и то, что вторичный амилоидоз является следствием заболеваний инфекционного характера, позволяет предполагать участие в патогенезе этого патологического процесса иммунологических механизмов. Данная мысль подтверждается также и тем, что при воспроизведении амилоидоза в эксперименте наблюдается выраженная пролиферация элементов ретикуло-эндотелиальной системы (РЭС). Рядом точных иммунологических и гистохимических исследований было показано, что клетки РЭС в процессе развития амилоидоза претерпевают определенную динамику. Вначале, при длительном антигенном стимуле возникает их пролиферация и трансформация в плазматические клетки. Гистохимические реакции, проводимые в этот период, показывают наличие в этих клетках пиронинофилии, свидетельствующей о нарастании в них количества РНК. По времени пиронинофилия совпадает с гамма-глобулинемией. Указанный комплекс изменений составляет предамилоидную стадию, которая при дальнейшем сохранении антигенного стимула переходит во вторую - амилоидную стадию, в течение которой пиронинофилия клеток уменьшается, что говорит об уменьшении в них количества РНК. но зато нарастает количество клеток, дающих PAS - положительную реакцию, которая выявляет полисахариды. Следовательно, в этот период в плазматических клетках происходит усиленное образование полисахаридов. Далее эти клетки начинают секретировать в окружающие ткани амилоид, являющийся нерастворимым соединением. Таким образом, амилоид не является продуктом соединения (вне сосудистого русла) глобулинов крови, диффундировавших через сосудистую стенку, с полисахаридным компонентом, как это полагали ранее, а секретируется на месте плазматическими клетками. Электронно-микроскопические исследования показывают, что в клетках РЭС происходит накопление предшественника амилоида - амилоидных фибрилл. По мере нарастания в клетке количества этих фибрилл развивается ее дегенерация с полной потерей собственной структуры. Далее оболочка клетки разрывается, фибриллы попадают в межклеточное пространство, где соединяются с секретированной этими же клетками полисахаридной субстанцией, в результате чего и образуется амилоид.
При амилоидозе обнаруживаются антитела к тканям того органа, в котором отлагается амилоид. В связи с этим можно предположить наличие в патогенезе амилоидоза и аутоиммунного компонента.
Нельзя забывать о возможном включении в динамику развития амилоидоза и неврогенного компонента. Об этом весьма убедительно свидетельствуют наблюдения, проведенные в блокадном и посблокадном Ленинграде. Статистические данные показывают, что во время блокады, когда, во-первых, было тяжелое голодание, а во-вторых, состояние чрезвычайного нервного напряжения, количество случаев амилоидоза было минимальным. Зато после окончания войны у лиц, перенесших блокаду, наблюдался резкий подъем заболеваемости амилоидозом, который значительно превысил довоенный уровень.
Поскольку амилоидоз развивается лишь у относительно небольшой части лиц, страдающих хроническими воспалительными заболеваниями, нельзя исключать роли наследственного фактора в его патогенезе.
2. Как называются структуры ядра, хранящие информацию о белках организма?
3. Какая молекула является матрицей (шаблоном) для синтеза и-РНК?
4. Как называется процесс синтеза полипептидной цепи белка на рибосоме?
5. На какой молекуле находится триплет называемый кодон?
6. На какой молекуле находится триплет называемый антикодон?
7. По какому принципу антикодон узнает кодон?
8. Где в клетке происходит образование комплекса т-РНК+аминокислота?
9. Как называется первый этап биосинтеза белка?
10. Дана полипептидная цепь: -ВАЛ - АРГ - АСП- Определить структуру соответствующих цепей ДНК.
2.какой тип РНК переносит аминокислоты к месту синтеза белка?
3.какой тип РНК переносит наследственную информацию из ядра в цитоплазму?
4.у каких организмов процессы транскрипции и трансляции не разделяются во времени и в пространстве?
5.сколько нуклеотидов иРНК включает в себя "функциональный центр"рибосомы?
6.сколько аминокислот должно одновременно находиться в большой субъединице рибосомы?
7.сколько генов могут включать в себя иРНК прокариот?
8.сколько генов могут включать в себя иРНК эукариот?
9.когда рибосома доходит до СТОП-кодона, она присоединяет к последней аминокислоте молекулу
10.если на одной иРНК одновременно находятся много рибосом, такая структура называется
11. для биосинтеза белка, как и для других процессов в клетке, используется энергия
энергии для реакции
E. Мономер белка
F Группа нуклеотидов, кодирующих одну аминокислоту
соединения
2. Триплеты ДНК
3. Рибосома
4. РНК- полимераза
5. Аминокислота
нужно соотнести вещества и структуры, участвующие в синтезе белка с их функциями
Где хранится наследственная информация?Название белковой оболочки вируса.Второе название ядерных организмов.Второе название вирусов – пожирателейбактерий.Из чего состоит клеточная стенка у растений?Какая клеточная структура может быть гладкой и шероховатой?Название основного вещества цитоплазмы.Какой органоид является центром синтеза белка в клетке?Общее название процессов фаго- и пиноцитоза.Название бесцветных пластид.
1. К реакциям пластического обмена в организме человека относят процесс1) транспорта питательных веществ по пищеварительному каналу
2) выделения сальными железами кожного сала
3) синтеза белков в клетках печени
4) фильтрации плазмы крови в нефроне
2. Установите уровневую организацию строения слухового анализатора чело-
века, начиная с его периферического отдела − уха. В ответ запишите соот-
ветствующую последовательность цифр.
1) рецепторные волосковые клетки
2) улитка
3) внутреннее ухо
4) перепончатый лабиринт
5) кортиев орган
3. Вставьте в текст «Процессы, происходящие в толстом кишечнике человека»
пропущенные термины из предложенного перечня, используя для этого
цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем
получившуюся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведённую
ниже таблицу.
Процессы, происходящие в толстом кишечнике человека
В толстом кишечнике в кровь всасывается большое количество ________ (А).
Железы толстого кишечника вырабатывают много ________ (Б) и облегчают,
таким образом, продвижение и выведение непереваренных остатков пищи.
Бактерии толстого кишечника синтезируют некоторые ________ (В). Непере-
варенные остатки пищи попадают в ________ (Г) и удаляются из организма.
Перечень терминов
1) слизь
2) вода
3) глюкоза
4) фермент
5) витамин
6) прямая кишка
7) слепая кишка
8) поджелудочная железа
4. К реакциям энергетического обмена в организме человека относят процесс
1) синтеза белков в мышечных волокнах
2) переноса кровью питательных веществ по организму
3) окисления глюкозы в нейронах мозга
4) обратного всасывания первичной мочи в извитых канальцах почек
5. Почему врачи рекомендуют включать в рацион питания продукты, содержа-
щие йод?
1) йод влияет на изменение состава плазмы крови
2) йод нормализует деятельность щитовидной железы
3) йод предупреждает заболевание ангиной
4) йод способствует синтезу в организме витамина С
6. Во время тренировки спортсмена в первую очередь расходуются запасы
1) витаминов 2) белков 3) жиров 4) углеводов
7. Вред загара заключается в том, что
1) темнеет кожа
2) может возникнуть меланома
3) вырабатывается избыток витамина D
4) в расширяющиеся сосуды кожи оттекает большое количество крови
8. В каком отделе пищеварительного канала в основном происходит всасыва-
ние органических веществ пищи?
1) в ротовой полости 3) в толстом кишечнике
2) в желудке 4) в тонком кишечнике
9. Установите уровневую организацию строения зрительного анализатора чело-
века, начиная с его периферического отдела. В ответ запишите соответствую-
щую последовательность цифр.
1) глаз
2) сетчатка
3) глазное яблоко
4) колбочки
5) фоторецепторы
Длительное и значительное понижение синтеза белка приводит к развитию дистрофических и атрофических нарушений в различных органах и тканях вследствие недостаточного обновления структурных белков. Замедляются процессы регенерации. В детском возрасте тормозятся рост, физическое и умственное разви-
тие. Снижается синтез различных ферментов и гормонов (СТГ, антидиуретический и тиреоидный гормоны, инсулин и др.), что приводит к эндокринопатиям, нарушению других видов обмена (углеводного, водно-солевого, основного). Понижается содержание белков в сыворотке крови в связи со снижением их синтеза в гепатоцитах. Вследствие этого в крови уменьшается онкотическое давление, что способствует развитию отеков. Уменьшается продукция антител и других защитных белков и, как следствие, снижается иммунологическая реактивность организма. В наиболее выраженной степени эти расстройства возникают в результате длительного нарушения усвоения белков пищи при различных хронических заболеваниях органов пищеварения, а также при длительном белковом голодании, особенно если оно сочетается с дефицитом жиров и углеводов. В последнем случае повышается использование белка в качестве источника энергии.
Причины и механизм нарушения синтеза отдельных белков. В большинстве случаев эти нарушения имеют наследственную природу. В основе их лежит отсутствие в клетках информационной РНК (иРНК), специфической матрицы для синтеза какого-либо определенного белка, или нарушение ее структуры вследствие изменения структуры гена, на котором она синтезируется. Генетические нарушения, например замена или потеря одного нуклеотида в структурном гене, приводят к синтезу измененного белка, нередко лишенного биологической активности.
К образованию аномальных белков могут привести отклонения от нормы в структуре иРНК, мутации транспортной РНК (тРНК), вследствие чего к ней присоединяется несоответствующая аминокислота, которая и будет включаться в полипептидную цепь при ее сборке (например, при образовании гемоглобина).
Процесс трансляции является сложным, совершающимся при участии ряда ферментов, и нарушение функции какого-либо из них может привести к тому, что та или другая иРНК не передаст закодированную в ней информацию.
Нарушение синтеза отдельных белков-ферментов или структурных белков лежит в основе различных наследственных болезней (гемоглобинозы, альбинизм, фенилкетонурия, галактоземия, гемофилия и многие другие - см. раздел 5.1). Нарушение какой-либо ферментативной функции чаще всего связано не с отсутствием соответствующего белка - фермента, а с образованием патологически измененного неактивного продукта.
Причины, механизм и последствия повышенного распада тканевых белков. Наряду с синтезом в клетках организма постоянно происходит деградация белков под действием протеиназ. Обновление белков за сутки у взрослого человека составляет 1-2% общего количества белка в организме и связано преимущественно с деградацией мышечных белков, при этом 75-80% освободившихся аминокислот вновь используется для синтеза.
Азотистый баланс - интегральный показатель общего уровня белкового обмена, это суточная разница между поступающим и выделяющимся из организма азотом,
У здорового взрослого человека процессы распада и синтеза белка уравновешены, т.е. имеется азотистое равновесие. При этом суточная деградация белка составляет 30-40 г.
Азотистый баланс может быть положительным или отрицательным.
Положительный азотистый баланс: поступление в организм азота превышает его выведение, т.е. синтез белка преобладает над его распадом. Отмечается при регенерации тканей, в период выздоровления после тяжелых болезней, при беременности, в детском возрасте, при гиперпродукции СТГ, при полицитемии.
При патологии распад белка может превалировать над синтезом и азота поступает в организм меньше, чем выделяется (отрицательный азотистый баланс).
Причинами отрицательного азотистого баланса являются: инфекционная лихорадка; обширные травмы, ожоги и воспалительные процессы; прогрессирующий злокачественный опухолевый рост, эндокринные заболевания (сахарный диабет, гипертиреоз, гиперкортицизм); тяжелый эмоциональный стресс; обезвоживание, белковое голодание, лучевая болезнь; гиповитаминозы А, С, В 1 , В 2 , В 6 , РР, дефицит фолиевой кислоты. В механизме усиленного распада белков при многих из перечисленных состояний лежит повышенная продукция катаболических гормонов.
Следствием отрицательного азотистого баланса являются дистрофические изменения в органах, похудание, в детском возрасте - задержка роста и умственного развития.