GTF биохимия. Строеж и биологична роля на нуклеотиди, нуклеинови киселини

Урокпредназначен за студенти от специалност Биология от всички профили на обучение, всички форми на обучение за теоретична подготовка за учебни занятия, контролни и изпитни работи. Ръководството обхваща основните раздели на структурната биохимия: структура, физикохимични свойства и функции на основните класове биологични макромолекули. Обръща се голямо внимание на редица приложни аспекти на биохимията.

Нуклеотиди и нуклеинови киселини

Строеж на нуклеотиди и азотни бази

Нуклеотидите участват в много биохимични процеси и също са мономери на нуклеиновите киселини. Нуклеиновите киселини осигуряват всички генетични процеси. Всеки нуклеотид е изграден от три вида химични молекули:

Азотна основа;

Монозахарид;

1-3 остатъка от фосфорна киселина.

За разлика от монозахаридите, нуклеотидите като мономери са сложни молекули, състоящи се от структури, принадлежащи към различни класове химически вещества, следователно е необходимо да се разгледат свойствата и структурата на тези компоненти поотделно.

Азотни основи

Азотните бази принадлежат към хетероцикличните съединения. В допълнение към въглеродните атоми хетероцикълът съдържа азотни атоми. Всички азотни бази, включени в нуклеотидите, принадлежат към два класа азотни бази: пуринови и пиримидинови. Пуриновите бази са производни на пурин - хетероцикъл, състоящ се от два пръстена, единият петчленен, другият шест, номерирани, както е показано на фигурата. Пиримидиновите бази са производни на пиримидин и се състоят от един шестчленен пръстен, номерирането също е посочено на фигурата (Фигура 31). Основните пиримидинови бази както в прокариотите, така и в еукариотите са цитозин, тиминИ урацил.Най-често срещаните пуринови бази са аденинИ гуанинДруги двама – ксантинИ хипоксантин– са междинни звена в техните метаболитни процеси. При хората крайният продукт на пуриновия катаболизъм е окислената пуринова основа. - пикочна киселина. В допълнение към петте основни бази, споменати по-горе, са известни и по-малко широко представени второстепенни бази. Някои от тях присъстват само в нуклеиновите киселини на бактериите и вирусите, но много се намират и в про- и еукариотната ДНК и транспортната и рибозомна РНК. Така както бактериалната, така и човешката ДНК съдържат значителни количества 5-метилцитозин; 5-хидроксиметилцитозинът е открит в бактериофагите. Бяха идентифицирани необичайни бази в информационната РНК: N6-метиладенин, N6, N6-диметиладенин и N7-метилгуанин. В бактерии също е открит модифициран урацил с (α-амино, α-карбокси)-пропилова група, прикрепена към позиция N3. Функциите на тези заместени пурини и пиримидини не са напълно изяснени, но те могат да образуват неканонични връзки между базите (това ще бъде обсъдено по-долу), осигурявайки образуването на вторични и третични структури на нуклеинови киселини.

Фигура 31. Структура на азотни основи

Серия от пуринови бази с метилови заместители са идентифицирани в растителните клетки. Много от тях са фармакологично активни. Примерите включват кафеени зърна, съдържащи кофеин (1,3,7-триметилксантин), чаени листа, съдържащи теофилин (1,3-диметилксантин), и какаови зърна, съдържащи теобромин (3,7-диметилксантин). диметилксантин).

изомерия и физикохимични свойства на пуриновите и пиримидиновите бази

Молекула на азотна основа образува система от редуващи се единични и двойни връзки (система от спрегнати двойни връзки). Тази организация образува твърда молекула, без възможност за конформационни преходи. В резултат на това не можем да говорим за промяна в конформацията на азотните бази.

За азотните основи е идентифициран само един тип изомерия: кето-енолният преход или тавтомерията.

тавтомерия

Поради феномена на кето-енолния тавтомеризъм, нуклеотидите могат да съществуват или в лактамни, или в лактамни форми, като лактамната форма е преобладаваща в гуанин и тимин при физиологични условия (Фигура 32). Важността на това обстоятелство ще стане ясна при обсъждането на процесите на сдвояване на основите.

Фигура 32. Нуклеотидна тавтомерия

Разтворимост

При неутрално рН гуанинът има най-малка разтворимост. Следващият в тази серия е ксантинът. Пикочната киселина под формата на урат е относително разтворима при неутрално pH, но много слабо разтворима в течности с по-ниски стойности на pH, като урина. Гуанинът обикновено отсъства в човешката урина, а ксантинът и пикочната киселина са нейните обичайни компоненти. Последните два пурина често се срещат в камъни в пикочните пътища.

Поглъщане на светлина

Благодарение на системата от спрегнати двойни връзки всички азотни основи абсорбират в ултравиолетовата част на спектъра. Абсорбционният спектър е графика на разпределението на оптичната плътност като функция от дължината на вълната. Всяка азотна основа има свой собствен спектър на абсорбция, от който е възможно да се разграничат разтвори на различни азотни основи или съединения, които съдържат азотна основа (нуклеотиди), но максимумът на абсорбция за всички съвпада при дължина на вълната 260 nm. Това ви позволява лесно и бързо да определите концентрацията както на азотни основи, така и на нуклеотиди и нуклеинови киселини. Абсорбционният спектър също зависи от pH на разтвора (Фигура 33).

Фигура 33. Абсорбционни спектри на различни азотни основи

Функции на азотните основи

Азотните основи практически никога не се срещат в свободно състояние. Изключение правят някои алкалоиди и пикочна киселина.

Азотните бази изпълняват следните функции:

Съдържа нуклеотиди;

Някои алкалоиди са азотни основи, например кофеинът в кафето или теофелинът в чая;

Междинни продукти от обмена на азотни основи и нуклеотиди;

Пикочната киселина е причина за уролитиаза;

Азотът се екскретира като пикочна киселина в някои организми.

Нуклеотиди и нуклеозиди

Нуклеозидните молекули са изградени от пуринова или пиримидинова основа, към която въглехидрат (обикновено D-рибоза или 2-дезоксирибоза) е прикрепен чрез β-връзка съответно в позиция N 9 или N 1. По този начин, аденин рибонуклеозид (аденозин)състои се от аденин и D-рибоза, прикрепени към позиция N 9; гуанозин– от гуанин и D-рибоза на позиция N 9; цитидин– от цитозин и рибоза на позиция N1; уридин– от урацил и рибоза в позиция N1. Така в пуриновите нуклеозиди (нуклеотиди) азотната основа и захарта са свързани с 1-9 β гликозидна връзка, а в пиримидините - с 1-1 β гликозидна връзка.

Съставът на 2-дезоксирибонуклеозидите включва пуринови или пиримидинови бази и 2-дезоксирибоза, прикрепени към същите атоми N1 и N9. Прикрепването на рибоза или 2́-дезоксирибоза към пръстенната структура на основата става чрез относително киселинно-лабилна N-гликозидна връзка (Фигура 34).

Нуклеотидите са нуклеозидни производни, фосфорилирани в една или повече хидроксилни групи на рибозен (или дезоксирибозен) остатък. Така аденозин монофосфатът (AMP или аденилат) е изграден от аденин, рибоза и фосфат. 2-дезоксиаденозин монофосфат (dAMP или деоксиаденилат) е молекула, състояща се от аденин, 2-дезоксирибоза и фосфат. Обикновено рибозата е прикрепена към урацил, а 2-дезоксирибозата е прикрепена към тимин. Следователно тимидиловата киселина (TMF) се състои от тимин, 2́-дезоксирибоза и фосфат. В допълнение към гореспоменатите форми на нуклеотиди бяха открити и нуклеотиди с необичайна структура. По този начин в молекулата на тРНК е идентифициран нуклеотид, в който рибозата е прикрепена към урацил в пета позиция, т.е. не чрез връзка азот-въглерод, а чрез връзка въглерод-въглерод. Продуктът от това необичайно добавяне се нарича псевдоуридин (ψ). Молекулите на tRNA съдържат и друга необичайна нуклеотидна структура - тимин, комбиниран с рибоза монофосфат. Този нуклеотид се образува след синтеза на tRNA молекулата чрез метилиране на UMP остатъка с S-аденозилметионин. Псевдоуридиловата киселина (ψMP) също се образува в резултат на пренареждане на UMP след синтеза на tRNA.

Фигура 34. Структура на пуриновите и пиримидиновите нуклеозиди и нуклеотиди

Номенклатура, физикохимични свойства и функции на нуклеозидите и нуклеотидите

Позицията на фосфатната група в нуклеотидната молекула се обозначава с число. Например, аденозин с фосфатна група, прикрепена към 3-тия въглерод на рибозата, ще бъде обозначен като 3́-монофосфат. Штрихът след числото се поставя, за да се разграничи въглеродното число в пуриновата или пиримидиновата основа от позицията на този атом в дезоксирибозния остатък. Когато се номерират въглеродните атоми на основата, няма просто число. Нуклеотидът 2-дезоксиаденозин с фосфатен остатък при въглерод-5 на захарната молекула се нарича 2-деоксиаденозин-5-монофосфат. Нуклеозидите, съдържащи аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил, обикновено се означават съответно с буквите A, G, C, T и U. Наличието на буквата d (или d) преди съкращението показва, че въглехидратният компонент на нуклеозида е 2́-дезоксирибоза. Гуанозин, съдържащ 2-дезоксирибоза, може да бъде обозначен като dG (дезоксигуанозин), а съответният монофосфат с фосфатна група, прикрепена към третия въглероден атом на дезоксирибозата, е dG-3-MF. Обикновено в случаите, когато фосфатът е прикрепен към 5-ия въглерод на рибозата или дезоксирибозата, символът 5́ се пропуска. Така гуанозин 5-монофосфатът обикновено се обозначава като GMP, а 2-деоксигуанозин 5-монофосфатът се обозначава съкратено като dGMP. Ако 2 или 3 остатъка от фосфорна киселина са прикрепени към въглехидратен остатък на нуклеозид, се използват съкращенията DP (дифосфат) и TP (трифосфат). По този начин аденозин + трифосфат с три фосфатни групи на 5-та позиция на въглехидрата ще бъде обозначен като АТФ. Тъй като фосфатите в нуклеотидните молекули са под формата на анхидриди на фосфорна киселина, т.е. в състояние с ниска ентропия, те се наричат макроерги (притежаващи голямо предлагане потенциална енергия). Когато 1 мол ATP се хидролизира до ADP, се освобождават 7,3 kcal потенциална енергия.

Фигура 35. Структура на сАМР

Физикохимични свойства на нуклеотидите

Тъй като нуклеотидите съдържат азотни бази, свойства като тавтомеризъм и способност за абсорбиране в ултравиолетовата част на спектъра също са характерни за нуклеотидите, а спектрите на поглъщане на азотните бази и нуклеотидите, съдържащи тези бази, са подобни. Наличието на остатъци от захар и фосфорна киселина ги прави по-хидрофилни от азотните основи. Всички нуклеотиди са киселини, защото съдържат остатъци от фосфорна киселина.

Функции на естествените нуклеотиди

Нуклеотидите са мономери на нуклеинови киселини (РНК, ДНК). ДНК съдържа дезоксирибонуклеотидни фосфати - производни на аденин, тимин, гуанин и цитозин. Също така някои молекули гуанин и цитозин в ДНК са метилирани, т.е. съдържат метилова група. Основните мономери в РНК включват рибонуклеотидни фосфати - производни на аденин, урацил, гуанин и цитозин. РНК съдържа също нуклеотиди, съдържащи различни второстепенни азотни бази, например ксантин, хипоксантин, дихидроуридин и др.

Нуклеотидите са мономери на коензими (NAD, NADP, FAD, коензим А, метионин-аденозин). Като част от коензимите те участват в ензимни реакции. Тази функция ще бъде разгледана по-подробно по-долу.

Енергия (ATP). ATP функционира като основен вътреклетъчен носител на свободна енергия. Концентрацията на най-разпространения свободен нуклеотид в клетките на бозайниците, АТФ, е около 1 mmol/L.

Сигнал (cGMP, cAMP)(Фигура 35). Цикличният АМФ (3-, 5-аденозин монофосфат, сАМР), медиатор на различни извънклетъчни сигнали в животински клетки, се образува от АТФ в резултат на реакция, катализирана от аденилат циклаза. Активността на аденилатциклазата се регулира от комплекс от взаимодействия, много от които се инициират чрез хормонални рецептори. Вътреклетъчната концентрация на cAMP (около 1 µmol/l) е с 3 порядъка по-ниска от концентрацията на ATP. Цикличният cGMP (3-, 5-гуанозин монофосфат, cGMP) служи като вътреклетъчен проводник на извънклетъчни сигнали. В някои случаи cGMP действа като cAMP антагонист. cGMP се образува от GTP чрез действието на гуанилат циклаза, ензим, който има много общо с аденилат циклазата. Гуанилат циклазата, подобно на аденилат циклазата, се регулира от различни ефектори, включително хормони. Подобно на cAMP, cGMP се хидролизира от фосфодиестераза до съответния 5-монофосфат.

Регулаторен (GTF). Активността на група протеини (G-протеини), които основно изпълняват регулаторна функция, зависи от кой нуклеотид се свързват. В неактивната си форма тези протеини свързват GDP; когато протеинът се активира, GDP се заменя с GTP. Когато изпълнява своята функция, протеинът хидролизира GTP до БВП и фосфат, освободената енергия се изразходва за функционирането на протеина.

Активиране на метаболизма на липиди и монозахариди (UTP, STP). Производните на урацилови нуклеотиди участват като активиращи агенти в реакциите на хексозния метаболизъм и въглехидратната полимеризация, по-специално в биосинтезата на нишесте и олигозахаридни фрагменти на гликопротеини и протеогликани. Субстратите в тези реакции са уридиндифосфатни захари. Например уридиндифосфат глюкозата служи като прекурсор на гликогена. Също така, превръщането на глюкозата в галактоза, глюкуронова киселина или други производни на монозахариди става под формата на конюгат с UDP. STP е необходим за биосинтезата на някои фосфоглицериди в животинските тъкани. Реакциите, включващи церамид и CDP-холин, водят до образуването на сфингомиелин и други заместени сфингозини.

Участие в обеззаразяването на различни алкохоли и феноли(UDP-глюкуронова киселина). Уридин дифосфат глюкуронова киселина - действа като "активен" глюкуронид в реакции на конюгация, например при образуването на билирубинов глюкуронид.

Нуклеотиди в коензими

Коензимите са нискомолекулни съединения, свързани с ензими (вижте раздел „Ензими“), участващи директно в биохимична реакция, с други думи, те са друг субстрат, който не се освобождава в околната среда.

Коензимите се разделят на две групи:

носители на протони и електрони, тези коензими участват в редокс реакции;

Преносители на всички други групи, с изключение на протони и електрони, тези коензими участват в трансферазни реакции.

Механизмите на тези реакции могат да бъдат разгледани по-подробно в глава „Ензими“.

Някои коензими съдържат нуклеотиди. Те също са разделени на същите тези две групи.

Коензимите транспортират протони и електрони

Тези коензими участват в редокс реакции, където аденозинът изпълнява само структурна функция; нуклеотидите, съдържащи други видове бази, влизат в реакцията; разграничават се два вида такива коензими: никотинова и флавинова. Те се различават не само по активното си групиране, но и по вида на реакциите, които извършват.

Никотинови коензими

Фигура 36. Никотинови коензими. A-структура на NAD, B-структура на NADP, B-механизъм на активността на никотиновата киселина, G-механизъм на никотиновите коензими

Никотинамид аденин динуклеотид (NAD+) е основният акцептор на електрони по време на окисляването на горивните молекули. Реактивната част на NAD+ е неговият никотинамиден пръстен. Когато даден субстрат се окислява, никотинамидният пръстен на NAD+ добавя водороден йон и два електрона, които са еквивалентни на хидриден йон. Редуцираната форма на този преносител е NADH. По време на това дехидрогениране, един водороден атом от субстрата се прехвърля директно към NAD +, докато вторият се прехвърля към разтворителя. И двата електрона, загубени от субстрата, се прехвърлят към никотинамидния пръстен. Ролята на донора на електрони в повечето процеси на редуктивна биосинтеза (пластичен метаболизъм); изпълнява редуцирана форма на никотин амид аденин динуклеотид фосфат (NADPH). NADPH се различава от NAD по наличието на фосфат, свързан чрез естерна връзка с 2́-хидроксилната група на аденозин. Окислената форма на NADPH се обозначава като NADP+. NADPH пренася електрони по същия начин като NADH. Въпреки това, NADPH се използва почти изключително в редуктивни биосинтетични процеси, докато NADH се използва предимно за генериране на АТФ. Допълнителната фосфатна група на NADPH е мястото, отговорно за предвидената цел на молекулата да бъде разпозната от ензимите.

Флавинови коензими

Първият флавинов коензим (флавинов мононуклеотид FMN) е изолиран от A. Szent-Györgyi от сърдечен мускул през 1932 г., а R. G. Warburg и V. Christian по същото време получават първия флавопротеин, съдържащ FMN като коензим от дрожди. Вторият по важност флавин коензим, флавин аденин динуклеотид (FAD), е изолиран от тях като кофактор на D-аминокиселинната оксидаза през 1938 г. Благодарение на редокс трансформацията на флавиновия пръстен, флавиновите коензими извършват редокс реакции като част от много важни ензимни системи: оксидази (по-специално D- и L-аминокиселинни оксидази, моноаминооксидаза, която регулира нивото на катехоламини в кръвта ) и дехидрогенази (често включващи никотинамид аденин динуклеотид и убихинони).

Фигура 37. Флавинови коензими. A-структура на FAD, B-механизъм на активност на никотиновата киселина, B-механизъм на флавиновите коензими

Вторият основен носител на електрони по време на окисляването на горивните молекули е флавинаденин динуклеотид. Съкращенията, използвани за обозначаване на окислената и редуцирана форма на този преносител са съответно FAD и FADH 2. Реактивната част на FAD е неговият изоалоксазинов пръстен. FAD, подобно на NAD+, получава два електрона. Въпреки това, FAD, за разлика от NAD+, прикрепя и двата водородни атома, загубени от субстрата.

Край на въвеждащия фрагмент.

са често срещани
Гуанозин трифосфат

Съкращения	GTP, GTP
Традиционни имена	Гуанозин трифосфат
Плъх. формула	C 10 H 16 N 5 O 14 P 3
Физични свойства
Моларна маса	523.18 g/mol
Класификация
Рег. CAS номер	86-01-1
УСМИВКИ	3(((O3)CO(=O)(O)O(=O)(O)OP(=O)(O)O)O)O)c(nc2=O)N]
Данните се основават на стандартни условия (25 °C, 100 kPa), освен ако не е посочено друго.

Гуанозин трифосфат(GTP, GTP) е пуринов нуклеотид.

Биологична роля

GTP е субстрат за синтеза на РНК по време на транскрипция. Структурата на GTP е подобна на гуанил нуклеозид, но се различава в присъствието на три фосфатни групи, прикрепени към 5" въглероден атом.

GTP участва в реакции на сигнална трансдукция, по-специално се свързва с G-протеини и се превръща в GDP с участието на GTPases.

Напишете рецензия на статията "Гуанозин трифосфат"

Бележки



Азотни основи

Нуклеозиди

Нуклеотиди

РНК

ДНК

Аналози

Векторни типове

Откъс, характеризиращ гуанозин трифосфат

„Е, приятели мои, сега обмислих всичко и ето моят съвет към вас“, започна тя. – Вчера, както знаете, бях при княз Николай; Е, говорих с него... Реши да извика. Не можеш да ме извикаш! Всичко му изпях!
- Какво е той? - попитал графът.
- Какво е той? луд... не иска да чуе; Е, какво да кажа, и така измъчихме горкото момиче“, каза Мария Дмитриевна. „И моят съвет към теб е да свършиш нещата и да се прибереш в Отрадное... и да чакаш там...
- О, не! – изкрещя Наташа.
— Не, да вървим — каза Мария Дмитриевна. - И чакай там. „Ако младоженецът дойде тук сега, няма да има кавга, но тук той ще обсъди всичко насаме със стареца и след това ще дойде при вас.“
Иля Андреич одобри това предложение, веднага разбирайки неговата разумност. Ако старецът отстъпи, тогава още по-добре ще бъде да дойдете при него в Москва или Плешиви планини по-късно; ако не, тогава ще бъде възможно да се ожени против волята му само в Отрадное.
„И истинската истина“, каза той. „Съжалявам, че отидох при него и я взех“, каза старият граф.
- Не, защо да съжалявам? След като бях тук, беше невъзможно да не отдам уважение. Е, ако не иска, това си е негова работа — каза Мария Дмитриевна, търсейки нещо в мрежата си. - Да, и зестрата е готова, какво още да чакате? а каквото не е готово ще ти го пратя. Въпреки че те съжалявам, по-добре е да отидеш с Бог. „След като намери това, което търсеше в мрежата, тя го подаде на Наташа. Беше писмо от принцеса Мария. - Пише ти. Как страда, горката! Тя се страхува да не си помислите, че не ви обича.
„Да, тя не ме обича“, каза Наташа.
— Глупости, не говори — извика Мария Дмитриевна.
- Няма да вярвам на никого; „Знам, че той не ме обича“, каза Наташа смело, като взе писмото, и лицето й изрази суха и гневна решителност, което накара Мария Дмитриевна да я погледне по-внимателно и да се намръщи.
— Не отговаряй така, майко — каза тя. – Това, което казвам, е вярно. Напишете отговор.
Наташа не отговори и отиде в стаята си, за да прочете писмото на принцеса Мария.
Принцеса Мария написа, че е отчаяна от недоразумението, възникнало между тях. Каквито и да са чувствата на баща й, пише принцеса Мария, тя помоли Наташа да повярва, че не може да не я обича като избраната от брат си, за чието щастие е готова да пожертва всичко.

Хормоните имат ефект върху целевите клетки.

Целеви клетки- това са клетки, които специфично взаимодействат с хормоните, използвайки специални рецепторни протеини. Тези рецепторни протеини са разположени върху външната мембрана на клетката, или в цитоплазмата, или върху ядрената мембрана и други органели на клетката.

Биохимични механизми на предаване на сигнал от хормон към целева клетка.

Всеки рецепторен протеин се състои от поне два домена (области), които осигуряват две функции:

разпознаване на хормони;

трансформация и предаване на получения сигнал в клетката.

Как рецепторният протеин разпознава хормоналната молекула, с която може да взаимодейства?

Един от домените на рецепторния протеин съдържа област, която е комплементарен на някаква част от сигналната молекула. Процесът на рецепторно свързване към сигнална молекула е подобен на процеса на образуване на ензим-субстратен комплекс и може да се определи от стойността на афинитетната константа.

Повечето рецептори не са достатъчно проучени, тъй като тяхното изолиране и пречистване е много трудно, а съдържанието на всеки тип рецептор в клетките е много ниско. Но е известно, че хормоните взаимодействат с техните рецептори чрез физически и химични средства. Между молекулата на хормона и рецептора се образуват електростатични и хидрофобни взаимодействия. Когато рецепторът се свърже с хормон, настъпват конформационни промени в рецепторния протеин и комплексът на сигнализиращата молекула с рецепторния протеин се активира. В активно състояние той може да предизвика специфични вътреклетъчни реакции в отговор на получен сигнал. Ако синтезът или способността на рецепторните протеини да се свързват със сигналните молекули е нарушена, възникват заболявания - ендокринни разстройства.

Има три вида такива заболявания.

Свързани с недостатъчен синтез на рецепторни протеини.

Генетични дефекти, свързани с промени в структурата на рецептора.

Свързан с блокиране на рецепторни протеини от антитела.

Механизми на действие на хормоните върху прицелните клетки.

В зависимост от структурата на хормона има два вида взаимодействие. Ако молекулата на хормона е липофилна (например стероидни хормони), тогава тя може да проникне в липидния слой на външната мембрана на целевите клетки. Ако молекулата е голяма или полярна, тогава проникването й в клетката е невъзможно. Следователно, за липофилните хормони рецепторите са разположени вътре в прицелните клетки, а за хидрофилните хормони рецепторите са разположени във външната мембрана.

За да се получи клетъчен отговор на хормонален сигнал в случай на хидрофилни молекули, работи механизъм за вътреклетъчна сигнална трансдукция. Това се случва с участието на вещества, наречени вторични посланици. Хормоналните молекули са много разнообразни по форма, но „вторичните пратеници“ не са.

Надеждността на предаването на сигнала се осигурява от много високия афинитет на хормона към неговия рецепторен протеин.

Кои са посредниците, които участват във вътреклетъчното предаване на хуморални сигнали?

Това са циклични нуклеотиди (cAMP и cGMP), инозитол трифосфат, калций-свързващ протеин - калмодулин, калциеви йони, ензими, участващи в синтеза на циклични нуклеотиди, както и протеин кинази - ензими за фосфорилиране на протеини. Всички тези вещества участват в регулирането на активността на отделните ензимни системи в целевите клетки.

Нека разгледаме по-подробно механизмите на действие на хормоните и вътреклетъчните медиатори.

Има два основни начина за предаване на сигнал към целевите клетки от сигнални молекули с мембранен механизъм на действие:

системи аденилат циклаза (или гуанилат циклаза);

фосфоинозитиден механизъм.

Аденилатциклазна система.

Главни компоненти:мембранен рецепторен протеин, G протеин, ензим аденилат циклаза, гуанозин трифосфат, протеин кинази.

В допълнение, за нормалното функциониране на аденилатциклазната система е необходим АТФ.

Рецепторният протеин G-протеин, до който се намират GTP и ензимът (аденилат циклаза), са вградени в клетъчната мембрана.

Докато хормонът действа, тези компоненти са в дисоциирано състояние и след образуването на комплекс от сигнална молекула с рецепторния протеин настъпват промени в конформацията на G протеина. В резултат на това една от G протеиновите субединици придобива способността да се свързва с GTP.

Комплексът G протеин-GTP активира аденилат циклазата. Аденилат циклазата започва активно да превръща ATP молекулите в c-AMP.

c-AMP има способността да активира специални ензими - протеин кинази, които катализират реакциите на фосфорилиране на различни протеини с участието на АТФ. В този случай остатъците от фосфорна киселина са включени в протеиновите молекули. Основният резултат от този процес на фосфорилиране е промяна в активността на фосфорилирания протеин. В различни видове клетки, протеини с различна функционална активност претърпяват фосфорилиране в резултат на активиране на аденилатциклазната система. Например, това могат да бъдат ензими, ядрени протеини, мембранни протеини. В резултат на реакцията на фосфорилиране протеините могат да станат функционално активни или неактивни.

Такива процеси ще доведат до промени в скоростта на биохимичните процеси в целевата клетка.

Активирането на аденилатциклазната система продължава много кратко време, тъй като G протеинът, след като се свърже с аденилатциклазата, започва да проявява GTP-азна активност. След хидролиза на GTP, G протеинът възстановява своята конформация и престава да активира аденилат циклазата. В резултат на това реакцията на образуване на cAMP спира.

В допълнение към участниците в аденилатциклазната система, някои целеви клетки съдържат G протеин-свързани рецепторни протеини, които водят до инхибиране на аденилатциклазата. В този случай протеиновият комплекс GTP-G инхибира аденилатциклазата.

Когато образуването на cAMP спре, реакциите на фосфорилиране в клетката не спират незабавно: докато cAMP молекулите продължават да съществуват, процесът на активиране на протеин киназите ще продължи. За да спре действието на цАМФ, в клетките има специален ензим - фосфодиестераза, който катализира реакцията на хидролиза на 3′,5′-цикло-АМФ до АМФ.

Някои вещества, които имат инхибиторен ефект върху фосфодиестераза (например алкалоиди кофеин, теофилин), спомагат за поддържането и увеличаването на концентрацията на цикло-АМР в клетката. Под въздействието на тези вещества в организма продължителността на активиране на аденилатциклазната система се удължава, т.е. ефектът на хормона се увеличава.

В допълнение към системите аденилат циклаза или гуанилат циклаза, съществува и механизъм за предаване на информация в клетката-мишена с участието на калциеви йони и инозитол трифосфат.

Инозитол трифосфате вещество, което е производно на сложен липид - инозитол фосфатид. Образува се в резултат на действието на специален ензим - фосфолипаза "С", който се активира в резултат на конформационни промени във вътреклетъчния домен на мембранния рецепторен протеин.

Този ензим хидролизира фосфоестерната връзка в молекулата на фосфатидил-инозитол 4,5-бисфосфат, за да образува диацилглицерол и инозитол трифосфат.

Известно е, че образуването на диацилглицерол и инозитол трифосфат води до повишаване на концентрацията на йонизиран калций вътре в клетката. Това води до активиране на много калций-зависими протеини вътре в клетката, включително активиране на различни протеин кинази. И тук, както при активирането на аденилатциклазната система, един от етапите на предаване на сигнала вътре в клетката е протеиновото фосфорилиране, което води до физиологичен отговор на клетката към действието на хормона.

Специален калций-свързващ протеин, калмодулин, участва в фосфоинозитидния сигнален механизъм в таргетната клетка. Това е протеин с ниско молекулно тегло (17 kDa), 30% състоящ се от отрицателно заредени аминокиселини (Glu, Asp) и следователно способен активно да свързва Ca+2. Една молекула на калмодулин има 4 места за свързване на калций. След взаимодействие с Ca+2 настъпват конформационни промени в молекулата на калмодулина и комплексът “Ca+2-calmodulin” става способен да регулира активността (алостерично инхибира или активира) много ензими - аденилатциклаза, фосфодиестераза, Ca+2,Mg+ 2-АТФаза и различни протеин кинази.

В различни клетки, когато комплексът Са+2-калмодулин действа върху изоензими на същия ензим (например аденилат циклаза различни видове) в някои случаи се наблюдава активиране, а в други се наблюдава инхибиране на реакцията на образуване на сАМР. Тези различни ефекти възникват, защото алостеричните центрове на изоензимите могат да включват различни аминокиселинни радикали и техният отговор на действието на Са+2-калмодулиновия комплекс ще бъде различен.

По този начин ролята на „вторите пратеници“ за предаване на сигнали от хормони в целевите клетки може да бъде:

циклични нуклеотиди (c-AMP и c-GMP);

комплекс "Ca-калмодулин";

диацилглицерол;

инозитол трифосфат.

Механизмите за предаване на информация от хормони вътре в целевите клетки, използвайки изброените посредници, имат общи характеристики:

един от етапите на предаване на сигнала е протеиновото фосфорилиране;

прекратяването на активирането става в резултат на специални механизми, инициирани от самите участници в процесите - съществуват механизми за отрицателна обратна връзка.

Хормоните са основните хуморални регулатори на физиологичните функции на тялото и техните свойства, процеси на биосинтеза и механизми на действие вече са добре известни.

Начините, по които хормоните се различават от другите сигнални молекули, са както следва.

Синтезът на хормоните се извършва в специални клетки на ендокринната система. В този случай синтезът на хормони е основната функция на ендокринните клетки.

Хормоните се отделят в кръвта, често във вената, понякога в лимфата. Други сигнални молекули могат да достигнат целевите клетки без секреция в циркулиращите течности.

Телекринен ефект (или далечно действие)— хормоните действат върху целевите клетки на голямо разстояние от мястото на синтеза.

Хормоните са силно специфични вещества по отношение на целевите клетки и имат много висока биологична активност.

Материалите са публикувани само с информационна цел и не са рецепта за лечение! Препоръчваме ви да се консултирате с хематолог във вашето лечебно заведение!

GGT или гама-глутамил трансфераза е протеин, който участва пряко в метаболизма на аминокиселините в клетките на тялото. В по-голямата си част се намира в клетките на бъбреците, панкреаса и черния дроб. При повишено съдържаниеС помощта на този протеин специалистите могат да определят степента на увреждане на чернодробните клетки.

Главна информация

Малки количества гама глутамил трансфераза се намират в мозъка, сърцето, далака и червата. Ензимът се намира директно в самата клетка, но когато се разруши, прониква в кръвния поток.

Активността на този ензим в малки количества е съвсем нормална, поради постоянното обновяване на клетките. Въпреки това, поради смъртта на значителен брой клетки, активността на протеина се увеличава значително. Следователно прекомерното количество GGT в биохимичен кръвен тест показва наличието на проблеми в тялото на пациента.

важно! Основният източник на активност на серумния GGT е хепатобилиарната система. Следователно отклоненията на този показател от нормата позволяват да се диагностицират различни чернодробни заболявания.

Най-често GGT се повишава на фона на следните заболявания:

Обструктивни чернодробни лезии.
Холестаза.
Холангит, холецистит.
Жълтеница.

важно! В последните три случая изследванията върху GGT дават по-точни резултати, тъй като има тенденция да се проявява по-рано от други чернодробни ензими, като продължава по-дълго време.

Цироза, причинена от прекомерна консумация на алкохол.
Интоксикация с лекарства.
Мастна дегенерация на черния дроб, при която този показател се увеличава няколко пъти.
Панкреатит.

важно! Развитието на инфекциозен хепатит води до факта, че GGT се увеличава до пет пъти. Ето защо специалистите в този случай често се фокусират върху.

В допълнение, ggt в биохимичен кръвен тест се увеличава по причини, които не са свързани с проблеми с черния дроб, включително:

Алкохолизъм.
Онкология на простатата и панкреаса.
Приемане на парацетамол, фенобарбитал и подобни лекарства.

В какви случаи се прави GGT изследване?

Най-често биохимията на GGT се предписва от нарколог, поради чувствителността на черния дроб към алкохола. Анализът се извършва и в следните случаи:

Ако се подготвяте за операция.
Ако е необходимо да се диагностицират проблеми с черния дроб.
Ако пациентът развие симптоми на хепатит или цироза.
Ако пациентът се оплаква от слабост, болка в корема (вдясно).
Ако се появи повръщане или гадене.
Ако се изследват новооткрити злокачествени заболявания.

Характеристики на анализа

След като разбрахме какво представлява кръвният тест за GGT, нека да разгледаме как се извършва. Това изследване принадлежи към групата на чернодробните тестове и се провежда по време на биохимичен анализкръв.Кръвта най-често се взема от вена. В този случай пациентът трябва правилно да се подготви за изследването:

Тъй като вземането на кръв трябва да се извършва на празен стомах, последното хранене е разрешено най-малко 8 часа преди теста.

Забележка. Преди кръводаряване пациентът може да изпие малко количество вода.

Няколко дни преди вземането на кръвта трябва да се избягват мазни храни и алкохол.
Също така трябва да избягвате тежки физически натоварвания и спорт.
Пациентът трябва да информира своя лекар, ако приема някакви лекарства по време на изследването. Препоръчително е временно да спрете приема им.
Ако пациентът има планирани флуороскопски или ултразвукови изследвания в деня на изследването, те трябва да се извършат след вземане на кръвта.
Забранени са и физиотерапевтичните процедури (някои видове), за които специалистът трябва да информира пациента.

Няколко думи за нормалните показатели

Нормата на показателите може да варира в зависимост от пола, възрастта на пациента и дори принадлежността му към определена раса.

При мъжете нивата на GGT са сравнително по-високи, тъй като определено количество от тези ензими присъства в простатната жлеза. Процентите са високи и при кърмачета, тъй като първоначално този ензим се съдържа в плацентата и едва с течение на времето започва производството му в черния дроб.

важно! При бременните тези показатели до голяма степен се определят от продължителността на бременността.

Какво може да повлияе на резултата?

Резултатите от анализа може да варират поради следните фактори:

Възможно е намаляване на показателите поради приема на аскорбинова киселина.
Аспирин, парацетамол, антибиотици, антидепресанти и др. допринасят за повишаване на GGT.
Повишени проценти се наблюдават и при пациенти, склонни към затлъстяване.

важно! Оценката на динамиката на промените трябва да се извършва само като се вземат предвид други кръвни параметри. Те включват ALT, AST, LDH липаза и други. За окончателната диагноза е много важно съотношението на показателите на този ензим с други параметри.

Защо GGT се увеличава?

Ако GGT е повишен, тогава специалистите на първо място обръщат внимание на диагностицирането на чернодробни заболявания. Проблемът обаче може да е другаде. Най-често повишаването на нивото на този ензим възниква поради следните причини:

Сърдечна недостатъчност.
Ако има високи нива на фона на алкалната фосфатаза, това може да означава развитие на автоимунни заболявания.
Рак на млечната жлеза.
Проблеми с жлъчните пътища.
Диабет.
Артрит.
Хипертиреоидизъм.
Инфаркт на миокарда и др.

Какви са причините за спада в производителността?

Може да има три основни причини:

Хипотиреоидизъм.
Прием на определени лекарства.
Ако пациентът се лекува от алкохолизъм, след един месец такава терапия, GGT може да бъде значително намален. Това намаление се обяснява с липсата на етанол, който стимулира синтеза на този ензим в чернодробните клетки, към които тялото развива зависимост.

GGT - гама-глутамил трансфераза (синоним - гама-глутамил транспептидаза, GGTP) е ензим (протеин), участващ в метаболизма на аминокиселините в клетките на тялото. Намира се главно в клетките на бъбреците, черния дроб и панкреаса. Но малко количество може да се намери и в далака, мозъка, сърцето и червата.

Намира се в самата клетка (в мембраната, цитоплазмата и лизозомата), но при разрушаване навлиза в кръвта. Ниската активност на този ензим в кръвта се счита за нормална, тъй като клетките се обновяват, но ако значителна част от клетките умират, Серумната активност в кръвта се повишава рязко. Най-високото съдържание на ензима се намира в бъбреците, но въпреки това източникът на активност на серумния GGT е предимно хепатобилиарната система. Анализът на серумните нива на GGTP в кръвта е най-чувствителният лабораторен показател за почти всички чернодробни лезии и заболявания:

холестаза
обструктивни чернодробни лезии (интра- или следчернодробна блокада) - показателят се увеличава с 5-30 пъти над нормата
холецистит, холангит, жълтеница. При тези заболявания GGT тестът е по-точен, тъй като се появява по-рано от други чернодробни ензими (например AST и ALT) и продължава по-дълго време.
инфекциозен хепатит - 3-5 пъти по-висок от нормата. В този случай е по-добре да се съсредоточите върху показателите AST и ALT.
мастна дегенерация на черния дроб - повишена 3-5 пъти над нормата
наркотична интоксикация
панкреатит (остър и хроничен)
алкохолна цироза
първични и вторични неопластични чернодробни заболявания. Повишаването на нивата на серумните ензими в кръвта е по-изразено от ALT и AST.

Много полезна информацияотносно GGT, GGTP, декодирането и още във видеото по-долу

Най-често за извършване на този анализ взема се венозна кръв. Стандартна подготовка:

анализът се извършва на празен стомах. Последна срещахраната трябва да бъде не по-късно от 8 часа. Можете да изпиете малко количество вода преди изследването.
Премахнете мазните храни и алкохола за няколко дни
Ако приемате лекарства, не забравяйте да уведомите Вашия лекар и ако можете временно да ги спрете, направете го
избягвайте тежки физически натоварвания
Ултразвуковите и флуороскопските изследвания могат да повлияят на резултатите, моля, имайте това предвид
Някои физиотерапевтични процедури са забранени