Строение протеогликанового комплекса гиалинового хряща

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Гиалуроновая кислота

Гиалуроновая кислота представляет собой линейный гетерополисахарид с молекулярной массой от 2 до 7 млн. Химический состав — см. выше. Химическое строение:

Карбоксильные группы остатков глюкуроновой кислоты находятся в ионизированном состоянии. Имея много карбоксильных и гидроксильных групп, молекула гиалуроновой кислоты может удерживать много воды. Она образует вязкий желеобразный матрикс, склеивающий клетки и обеспечивающий им защиту от проникновения бактерий. Однако некоторые микроорганизмы (например, малярийный плазмодий) содержат в своих мембранах фермент гиалуронидазу, который гидролизует гликозидные связи в молекуле гиалуроновой кислоты и внедряется в эритроцит. На этом же принципе основано оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом.

Гиалуроновая кислота входит в состав межклеточного вещества соединительной ткани, синовиальной жидкости, стекловидного тела, пупочного канатика, хрящевой ткани.

Хондроитинсульфаты

Хондроитинсульфаты — линейные биополимеры с молекулярной массой от 10 до 60 тыс. Химический состав — см. выше.

Химическое строение:

Как свидетельствует название, хондроитинсульфаты являются эфирами серной кислоты. Каждый дисахаридный фрагмент содержит два отрицательно заряженных остатка кислот (глюкуроновой и серной), поэтому молекулы данного гликозаминогликана способны связывать ионы металлов, лучше всего — двузарядных, главным из которых является кальций. Хондроитинсульфаты входят в состав протеогликанов сердечных клапанов, хрящевой и костной тканей.

На конце молекулы хондроитинсульфата имеется тетрасахаридный фрагмент, образованный остатком глюкуроновой кислоты, двумя звеньями D-галактозы и одним остатком β-D-ксилопиранозы:

Именно через эту “вставку” осуществляется образование гликозидной связи между полисахаридом и белком. Со стороны хондроитинсульфата в этом процессе участвует полуацетальный гидроксил остатка ксилозы, а со стороны белка — гидроксигруппа боковой цепи аминокислоты серина. В результате формируется смешанный биополимер (гликоконъюгат) — протеогликан, в котором углеводные и полипептидные цепи связаны ковалентно. Поскольку в молекуле белка остатки серина повторяются многократно, то к одной полипептидной цепи может присоединяться несколько цепочек ГАГ.

Кератансульфаты

Кератансульфаты, в отличие от других кислых ГАГ не содержат остатков глюкуроновой кислоты (см. классификацию). Остатки галактозы в их молекулах иногда бывают сульфатироваными. Кератансульфат I содержится в роговице. Кератансульфат II входит в состав хрящевой ткани. Они встречаются только в комплексе с белками. Комплексирование происходит с помощью гликозидной связи, которая образуется между полуацетальным гидроксилом концевого остатка N-ацетилгалактозамина молекулы кератансульфата и гидроксигруппой серина, входящей в молекулу белка.

Гиалуроновая кислота, хондроитинсульфатные и кератансульфатные протеогликановые субъединицы участвуют в образовании более высокоорганизованных комплексов (агрегатов). С помощью метода электронной микрофотографии установлена структура агрегатов хрящевой ткани. По внешнему виду она напоминает «ёршик» для мытья бутылок, отсюда происходит её название «щёточная структура».

Центральную вытянутую часть комплекса составляет макромолекула гиалуроновой кислоты. Равномерно с интервалом 10 моносахаридных звеньев располагаются молекулы связывающего белка, к которым крепятся протеогликановые субъединицы, состоящие из сердцевинного белка и присоединённых к нему хондроитинсульфатных и кератансульфатных цепочек, количество которых около 150. Молекулярная масса одной цепочки составляет примерно 20 тыс., а всего агрегата — до 2,5 · 10⁶. В целом эти агрегаты представляют собой поливалентные анионы, способные связывать катионы калия, натрия, кальция и за счёт этого участвовать в солевом обмене.

Гепарин

Гепарин является природным антикоагулянтом. Он препятствует быстрому свёртыванию крови. По химической природе он представляет собой ГАГ линейного строения с молекулярной массой 16-20 тыс. При гидролизе образует несколько производных моносахаридов: D-глюкуроновую и L-идуроновую кислоты, сульфаты глюкозамина и N-ацетилглюкозамина (по С-6). Остатки глюкозамина обычно сульфатированы ещё и по аминогруппе. Глюкуроновая кислота не содержит сульфатных групп, а идуроновая часто имеет их у С-2. На один дисахаридный фрагмент приходится три остатка серной кислоты.

Структурными звеньями гепарина являются дисахариды, образованные глюкозамином и гликуроновыми кислотами. Они соединяются с помощью α-1,4-гликозидной связи. Между дисахаридными фрагментами осуществляется α-1,4-связь в случае, если он оканчивается L-идуроновой кислотой и β-1,4-связь, когда фрагмент содержит D-глюкуроновую кислоту:

Гепаритинсульфат — структурный компонент стенок кровеносных сосудов. Он содержит те же, что и гепарин дисахаридные единицы, но в них содержится больше N-ацетильных и меньше сульфатных групп.

Гепарин и гепаритинсульфат, подобно хондроитинсульфату, соединяются с белком через тетрасахаридный фрагмент, концевым звеном которого является D-ксилоза.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману