CC BY
69
Литература
1. Белявский К.М., Карпович Н.В., Якута Н.М., Гав-рис Т.И., Завадский В.А., Монастырева Н.В. Способ биосинтеза рибофлавина.// Патент BY № 1711.
2. Березовский В.М. Химия витаминов. - М.: Пищевая промышленность. - 1973. - 700с.
3. Березовский В.М., Родионова Е.П. Способ получения рибофлавина (витамина В2).// Патент № 93306.
4. Ерофеева З.С., Кувшинников В.Д., Благодатская В.М., Ерошин В.К. Способ получения рибофлавина.// Патент № 608833.
5. Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Патохимия. - СПб.: ЭЛБИ - СПб, 2007. - С.768, ил.
6. Кирпич И.А., Соловьев А.Г., Сидоров П.И., Бойко Е.Р., Бойко С.Г. Способ определения обеспеченности организма рибофлавином (витамином В2). // Патент РФ № 2187819.
7. Куканова А.Я., Жданов В.Г., Степанов А.И., Панова В.А. Способ получения рибофлавина.// Патент SU № 908092.
8. Кутина Н.Н., Кирсанов А.Т., Березовская Л.П., Си-роткина Л.И., Старченко В.Н. и др. Способ получения рибофлавина.// Патент № 2085193.
9. Машковский М.Д. Лекарственные средства: в 2-х т. - Т.2. - 14-е изд., перераб., испр. и доп. - М.: ООО «Из-во
Новая Волна»: Издатель С.Б. Дивов. - 2002. - 608
с., 8 с. ил.
10. Медицинские лабораторные технологии. Справочник./ Под ред. проф. А.И. Карпищенко. - Санкт - Петербург: Интермедика, 2002. - 600 стр. с ил.
11. Мейсель М.Н., Диканская Э.М. Биологический способ получения витамина В2 (рибофлавина).// Патент № 90394.
12. Миронов А.С., Королькова Н.В., Эррайс Л.Л., Семенова Л.Э., Перумов Д.А. и др. Способ получения рибофлавина, штамм bacillus subtilis - продуцент рибофлавина (варианты).// Патент RU № 2261273.
13. Михайлов Г.С., Меллер Э.А., Уланова М.Н. Способ получения раствора витамина В2 для внутривенного введения.// Патент № 91378.
14. Роланд Курт Способ выделения рибофлавина.// Патент РФ № 2033427.
15. Химический энциклопедический словарь. Гл. ред. Кнунянц И.Л. - М.: Сов. энциклопедия. - 1983. - 792 с.
особенности молекулярной структуры мембран
эритроцитов
Матейкович Полина Алексеевна
студент биолого-почвенного факультета СПбГУ, г.Санкт-Петербург
АННОТАЦИЯ
Рассмотрены особенности молекулярного строения мембран эритроцитов.
ABSTRACT
The features of the molecular Sructure erythrocytes membranes were described. Ключевые слова: эритроцит, красная кровяная клетка, клеточная мембрана.
Keywords: erythrocyte, cells membrane, red blood cells.
Эритроциты - самые многочисленные форменные элементы крови, являются высокоспециализированными дифференцированными клетками. Для зрелых эритроцитов характерны гомогенная цитоплазма, отсутствие ядра и клеточных органелл [9, c.211; 21, c.157]. Вода составляет 60% массы эритроцитов, 40% массы сухого остатка на 90-95% представлены белками - гемоглобинами [1, c.482]. Эритроциты человека в норме имеют размеры 6-8 нм, и форму двояковогнутого диска, что обеспечивает максимальную площадь поверхности при минимально возможном объеме (объем среднего эритроцита равен 87 мкм3, а площадь поверхности - 163 мкм2). При таких условиях молекулы гемоглобина находятся близко к поверх-ности, что обеспечивает максимальную скорость газообмена [4, c.68; 10, c.23]. Основной функцией эритроцитов в организме является транспорт О2 и СО2, а также перенос аминокислот, белков, углеводов, холестерина и многих других веществ. Эритроциты принимают участие в свертывании крови, фибриноли-зе, в поддержании сосудисто-тромбоцитарного гомеостаза, также они регулируют рН крови, ионный состав плазмы и
водный обмен [11, с.215; 7, с.421; 22, с.2946; 20, с.1115; 17, с. 550].
Принципиальная организация плазматической мембраны эритроцита не отличается от организации других мембран клеток эукариот, но обладает при этом специфическими особенностями. В эритроцитарных мембранах присутствуют липидные рафты, они также обогащены холестеролом, сфинголипидами и связаны со специфическими мембранными белками флотиллинами, стоматином (белок полосы 7.2), G-белками и в-адренергическими рецепторами. Условно эритроцитарную мембрану можно разделить на три составляющие: гликокаликс, который обогащен углеводами и расположен на экстрацеллюлярной поверхности; липид-ный бислой, включающий трансмембранные белки; при-мембранный цитоскелет, образованный структурной сетью белков и локализованный на внутренней стороне липидного бислоя. Липиды составляют половину массы эритроцитар-ной мембраны и представлены в основном глицерофос-фолипидами, сфингофосфолипидами и холестеролом [25, с.3945]. В то время как холестерол, составляющий 25% общей массы липидов, входит в состав обоих листков бислоя
и распределен между ними достаточно равномерно, 4 мажорных фосфолипида создают ассиммметричность мембраны. Это - фосфатидилхолин (19%) и сфингомиелин (17,5%), которые преимущественно находятся в наружном монослое, и фосфатидилсерин (8,5%) и фосфатидилэтаноламин (18%), которые вместе с минорным компонентом фосфатидилино-зитолом находятся во внутреннем монослое [2, c.189; 32, c.181]. Нарушение определенной асимметрии приводит к изменениям функционального состояния клетки. В частности, фосфатидилсерин в норме располагается на внутренней стороне плазматической мембраны, и его переход на наружную сторону, осуществляемый АТФ-зависимыми мембраносвязанными ферментами - флоппазами, является маркером апоптотической гибели клетки [15, c.235,240; 19, c.2210; 24, c.3941; 28, c.1492]. Кроме того, ограничение распространения фосфатидилсерина внутренним монослоем приводит к ингибированию взаимодействия эритроцитов и эндотелиоцитов сосудов, что обеспечивает нормальное движение эритроцитов по микрососудам [27, с.1566]. Фосфа-тидилинозитол-4,5-бифосфат повышает связывание белка 4.1R с гликофорином С, но при этом снижает его взаимодействие с белком полосы 3, регулируя таким образом связь бислоя с мембранным цитоскелетом. Другие представители семейства фосфатидилинозитолов оказывают влияние в значительно меньшей степени, либо не оказывают его вовсе [12, с.5727].
Основные компоненты гликокаликса - гликолипиды, которые содержат остатки сахаров и включают цереброзиды, ганглиозиды и производные сфингозина, а также глико-протеины - белки, ковалентно связанные с олигосахарида-ми и полисахаридами [5, с.321]. На мембране эритроцита эти структуры представлены рецепторами инсулина, со--матотропного гормона, ацетилхолина, катехола-минов, простагландинов, иммуноглобулинов, компонентов каскада комплемента С3Ь и С4Ь, а также рецепторами к церу-лоплаз-мину, лектинам, токсинам, бактериям и вирусам, помимо этого, углеводы, локализованные в гликокаликсе, отвечают за адгезивные свойства клеток и группы крови [6, c.23; 8, c.32; 16, c.365]. Сиаловые кислоты, входящие в состав ганглиозидов, формируют отрицательный заряд поверхности эритроцитов, который создает между ними равномерное электростатическое отталкивание, при исчезновении заряда эритроциты слипаются, образуя характерные скопления в виде монетных столбиков [3, c.211; 9, c.469]. Взаимодействие углеводных цепей в гликокаликсе определяется, в основном, электростатическими силами [7, с.512].
К настоящему времени для эритроцитов описано свыше 50-ти трансмебранных белков, различающихся по количеству копий на клетку - от нескольких сотен до миллиона [25, с.3940]. Существенная их часть вовлечена в механизм транспорта ионов и веществ через мембрану. Белок полосы 3 (band 3, гликопротеин) функционирует как ионный канал, обменивая в легких HCO3- на Cl- по механизму пассивного транспорта. Этот белок через цитоплазматический домен связан с белком мембранного цитоскелета анкирином, также с белками Rh и поверхностным гликопротеином CD47 [29, c.135; 30, c.14821]. Изменение структуры белка полосы 3 в стареющих эритроцитах способствует удалению их из кровообращения [24, с.531]. Из всех клеток человека, в эритроцитах отмечено наибольшее содержание белка Glut1 - транспортера глюкозы и L-дегидроаскорбата [26, с.1041]. Белки групповой системы Kidd являются транспортерами
мочевины [13, c.163; 14, c.234]. Составляющие систему Rhesus, RhAG белки обладают активностью газовых каналов, обеспечивающих прохождение через мембрану CO2 и NH3 [18, с.64]. Некоторые трансмембранные белки эритроцитов участвуют в транспорте ионов К+ , Na+, Ca2+, Cl-. Это - №+-К+-АТФаза, Са2+-АТФаза, Na+-K+-2Cl-котранспортер, №+-С1--котранспортер, №+-К+-котранс-портер, К+-С1--котранспортер, и Гардос каналы (KCa3.1-Са2+-активируемые К+-каналы) [25, c.3942; 31, c.322]. Перенос ионов через мембрану чрезвычайно важен для обеспечения нормальной жизнедеятельности клетки. Увеличение внутриклеточной концентрации ионов кальция является одной из причин снижения деформируемости эритроцитов. Другим следствием роста внутриклеточной концентрации ионов кальция является открытие Са2+-активируемых К+-каналов, обеспечивающих выход ионов калия из эритроцитов, что приводит к дегидратации клеток и уменьшению их объема. Следовательно, увеличение проницаемости мембраны для калия также вносит вклад в снижение деформируемости. Деформируемость - свойство эритроцитов, обусловливающее их способность выполнять физиологические функции. При движении через капилляры, эритроциты подвергаются существенным деформациям, не изменяя при этом свои объем и площадь поверхности, что дает возможность поддерживать процессы диффузии газов на высоком уровне.
Основу фибриллярной сети субмембранной системы поверхностного аппарата эритроцита составляют связанные между собой тетрамерные комплексы молекул белка спек-трина, формирующие гексагональные структуры на внутренней стороне мембраны. Спектрин взаимодействует, с одной стороны, с интегральными белками мембраны (белок полосы 3, Glut1, Rh-белки, RhAG, CD47, гликофорины, антигены Келл и Даффи), а с другой с целой системой субмембранных белков (белок 4.1 R, р55, аддуцин, дематин, тро-помиозин, тропомодулин, актиновые филаменты, анкирин, белок полосы 4.2). Система весьма пластична и подвержена внутриклеточной регуляции, она обеспечивает возможность изменения формы эритроцитов [3, c.298; 25, c.3942].
Несмотря на присущие эритроцитарной мембране особенности, в ней сохраняются общие принципы молекулярной организации биологических мембран, что позволяет проводить самые разнообразные исследования, направленные как на изучение общих свойств плазматических мембран, так и на изучение специфических взаимодействий различных веществ и мембран. Результаты, полученные в исследованиях на мембранах эритроцитов, в определенной степени могут быть экстраполированы и на другие плазматические мембраны эукариотических клеток.
Список литературы:
1.Агаджанян Н.А., Смирнов В.М. Нормальная физиология. М.: Медицинское информационное агентство. 2009. 520 c.
2.Болдырев А.А., Кяйвяряйнен Е.И., Илюха В.А. Био-мембранология. Петрозаводск: Изд-во Кар. НЦ РАН. 2006. 226 с.
3.3аварзин А.А. Сравнительная гистология. СПб.: Изд-во СПбГУ. 2000. 520 c.
4.Козинец Г.И., Шишканова З.Г., Сарычева Т.Г. Клетки крови и костного мозга. Цветной атлас. М.: МИА. 2004. 208 c
5.Марри Р., Греннер Д.,Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. М.: Мир. 1993. Т.2. 416 с.
6.Морозова В.Т., Луговская С.А., Почтарь М.Е. Эритроциты: структура, функции, клинико-диагностическое значения. Клиническая лабораторная диагностикака. 2007. N10. С.21-35.
7.Покровский В.М., Коротько Г.Ф. Физиология человека. М.: Медицина. 2003. 656 с.
8.Рыскина Е.А., Чернов Н.Н., Епифанова А.А, Нефедова Н.С. Полиморфизм и полифункциональность антигенов АВО системы крови. Вестник Росийского университета дружбы народов. 2011. N4. C.31-36.
9.Смирнов В.М. Физиология человека. М.: Медицина. 2002. 608 c.
10.Шейко Л.М., Бокуть С.Б. Практикум по медицинской и биологической физике. Раздел «Биологическая физика»: Методы биофизических исследований. Минск: Изд-во МГЭУ им. А. Д. Сахарова. 2011. 64 с.
11.Шмидт Р., Тевс Г., Ульмер Х.Ф. Физиология человека. Том 2. М.: Мир. 1996. 321 c.
12.An X., Zhang X., Debnath G., Baines A.J., Mohandas N. Phosphatidylinositol-4,5-biphosphate (PIP2) differentially regulates the interaction of human erythrocyte protein 4.1 (4.1R) with membrane proteins. Biochemi^ry. 2006. V.45. N18. P.5725-5732.
13.Cartron J.P., Colin Y. Structural and functional diversity of blood group antigens. Transfusfusion clinique et biologique: journal de la Societe fancaise de transfusion sanguine. 2001. V8. N3. P. 163-199.
14.Cartron J.P., Ripoche P. Urea transport and Kidd blood groups. Transfusfusion clinique et biologique: journal de la Societe fancaise de transfusion sanguine. 1995. V.2. N4. P.309-315.
15.Daleke D.L. Regulation of transbilayer plasma membrane phospholipid asymmetry. J. Lipid Res. 2003. N44. P.233-242.
16.Dejter-Juszynski M., Harpaz N., Flowers., Sharon N. Blood-group ABH-specific macroglicolipids of human erythrocytes: isolation in hight yield from a crude membrane glycoprotein fraction. Eur J Bioch. N83. 1978. P.363-378.
17.Diesen D.L., Douglas T.H., Jonathan S.S. Hypoxic Vasodilation by Red Blood Cells. Evidence for an S-Nitrosothiol-Based Signal. Circulation Research. 2008. N103. P.545-553.
18.Endeward V., Cartron J.P., Ripoche P., Gros G. RhAG protein of the Rhesus complex is a CO2 channel in the human red cell membrane. FASEB J. 2008. V.22. N1. P.64-73.
19.Fadok V.A., Voelker D.R., Campbell P.A., Cohen J.J., Bratton D.L., Henson P.M. Exposure of phosphatidylserine on the surface of apoptotic lymphocytes triggers specific recognition and removal by macrophages. J Immunol. 1992. V.148. N7. P.2207-2216.
20.Jiang N., Tan N.S., Ho B., Ding J.L. Respiratory proteingenerated reactive oxygen species as an antimicrobial flrategy. Nature Immunology. 2007. V8. N10. P.1114-1122.
21.Kabanova S., Kleinbongard P., Volkmer J., Andrée B., Kelm M., Jax T.W. Gene expression analysis of human red blood cells. International Journal of Medical Sciences. 2003. V.6 N4. P.156-159.
22.Kleinbongard P., Schulz R., Rassaf T., Lauer T., Dejam A., Jax T., Kumara I., Gharini P., Kabanova S., Ozüyaman B., Schnürch H.G., Gödecke A., Weber A.A., Robenek M., Robenek H., Bloch W., Rösen P., Kelm M. Red blood cells express a functional endothelial nitric oxide synthase. Blood. 2006. V.107. N7. P.2943-2951.
24.Li M.O., Sarkisian M.R., Mehal W.Z., Rakic P., Flavell R.A. Phosphatidylserine receptor is required for clearance of apoptotic cells. Science. 2003. V302. N5650. P.1560-1563.
24.Low P.S., Waugh S.M., Zinke K., Drenckhahn D. The role of hemoglobin denaturation and band 3 cluflering in red blood cell aging. Science. 1985. V.227. N4686. P.531-533.
25.Mohandas N., Gallagher P.G. Red cell membrane: pafl, present, and future. Blood. 2008. V.112. N10. P.3939-3948.
26.Montel-Hagen A., Kinet S., Manel N., Mongellaz C., Prohaska R., Battini J.L., Delaunay J., Sitbon M., Taylor N. Erythrocyte Gluti triggers dehydroascorbic acid uptake in mammals unable to synthesize vitamin C. Cell. 2008. V.132. N6. P.1039-1048.
27.Setty B.N., Kulkarni S., Stuart M.J. Role of erythrocyte phosphatidylserine in sickle red cell-endothelial adhesion. Blood. 2002. V.99. N5. P. 1564-1571.
28.Tang, X., Halleck, M.S., Schlegel R.A., Williamson P. A subfamily of P-type ATPases with aminophospholipid transporting activity. Science. 1996. N272. P.1495-1499.
29.Tanner M.J. Band 3 anion exchanger and its involvement in erythrocyte and kidney disorders. Curr. Opin. Hematol. 2002. V.9. N2. P. 133-139.
30.Van Dort H.M., Moriyama R., Low P.S. Effect of band 3 subunit equilibrium on the kinetics and affinity of ankyrin binding to erythrocyte membrane vesicles. J.Biol.Chem. 1998. V.273. N24. P.14819-14826.
31.Vergara C., Latorre R., Marrion N.V, Adelman J.P. Calcium-activated potassium channels. Current opinion in neurobiology. 1998. V.8. N3. P.321-329.
32.Verkleij A.J., Zwaal R.F., Roelofsen B., Comfurius P., Kaflelijn D., Van Deenen L.L. The asymmetric diflribution of phospholipids in the human red cell membrane. A combined fludy using phospholipases and freeze-etch electron microscopy. Biochimica et biophysica acta. 1973. V.323. N2. P. 178-193.
