Какие белки определяют иммунные свойства организмов
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему
учебному проекту
Узнать стоимость
Иммунная система человека – это согласованно функционирующая система молекул и клеток, распознающих и удаляющих чужеродные вещества. За иммунитет отвечают В- и Т-клетки. В-клетки вырабатывают антитела – иммуноглобулины (Ig). Т-клетки могут убивать чужеродные клетки или собственные, инфицированные вирусом, и могут быть регуляторами иммунного ответа. Каждая молекула антитела представляет собой белок, имеющий форму буквы Y и состоящий из двух идентичных тяжелых
(H) цепей и двух идентичных легких (L) цепей.
Строение иммуноглобулинов: а – пептидные цепи иммуно-глобулинов (Н – тяжелые, L – легкие); пунктиром обозначены вариабельные области; б – молекула IgM, пять мономеров связаны дисульфидными связями; в – комплексы антиген-антитело.
Существует пять классов антител, имеющих различные константные области Н-цепи. С любым типом Н-цепей могут быть связаны L-цепи любого типа. Каждая L- и Н-цепь Ig состоит из вариабельной области на N-конце и расположенной за ней константной области. Вариабельность аминокислотной последовательности N-концевых участков, как Н – так и L-цепей обеспечивает структурную основу для разнообразия антигенсвязывающих участков. Н-цепи образуют Fc-область («хвостовую») антител. Разные Н-цепи придают «хвостовым» областям антител различную конформацию, от которой зависит дальнейшая судьба комплекса антиген-антитело. От того, с какими белками будет связываться Fс-область Н-цепей, зависят свойства и функции данного класса Ig. Fc-область Ig может связываться не только с фагоцитирующими клетками, но и с первым компонентом системы комплемента, в результате чего активируется та особая система белков крови, которая способствует разрушению антигена.
Разнообразие антител – результат транспозиции генов. Все В-лимфоциты организма образуют большое число клонов, которые синтезируют антитела только одного вида – имеющие одинаковые вариабельные области. Антиген, присоединяясь к лимфоцитам соответствующего клона, вызывает пролиферацию этого клона и активирует синтез и секрецию антител клетками этого клона. В предшественниках лимфоцитов гены, кодирующие разные области пептидных цепей антител, расположены в разных частях молекулы DNA. При дифференцировке лимфоцитов в процессе онтогенеза происходит рекомбинация – перенос генов из одного места в другое в пределах молекулы DNA (транспозиция). DNA, определяющая вариабельные области антител, составлена из примерно 400 генов V, около 20 генов D и 4 генов J. В результате транспозиции объединяются 3 гена V, D и J в полный ген вариабельной области, который соединяется с любым из генов константной области, и получается полный ген тяжелой цепи. Сходным путем образуются и гены легких цепей антител. Таким способом возникают миллионы разных генов, ответственных за синтез антител.
Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к
профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные
корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.
Источник
12 декабря
12.12.2019
Здоровое питание
Одна из важнейших функций, которую выполняют белки в организме, — защитная. Иммунной защите отводится особая роль.
Ядро иммунной системы составляют три типа белков: иммуноглобулины (антитела), интерфероны и белки главного комплекса гистосовместимости. Они являются главными участниками формирования иммунного ответа — способности организма адекватно реагировать на чужеродную информацию и противостоять воздействию патогенов. Ежедневное удовлетворение потребности в белке принципиально важно для иммунной защиты.
Влияет ли белковый дефицит на течение болезни и процесс выздоровления? Что такое аминокислотный скор и какова его роль в удовлетворении потребности в белке? Мы узнали мнения экспертов.
Стабильность — залог успеха
Алиса Кудлач
врач-педиатр-невролог, ассистент кафедры детской неврологии БелМАПО
Недостаточное потребление белка и, как следствие, формирование его дефицита в организме нарушает работу всех органов и систем, включая ослабление защитной функции. Основные факторы защиты организма — иммуноглобулины и система комплемента, равно как и фундамент клеток-защитников (лимфоцитов) — все это белковые структуры. Соответственно, без удовлетворения потребности в белке иммунная система адекватно работать не сможет. Все иммунодефициты различной степени выраженности так или иначе сопровождаются нарушениями белкового обмена. Даже легкие формы белковой недостаточности, которые не имеют клинических проявлений и протекают бессимптомно, оказывают негативное влияние на формирование иммунного ответа организма на атаку патогенов, воздействие повреждающих и стрессовых факторов.
Синтез и распад белков в организме — процесс непрерывный. Важность сохранения его стабильности, в том числе для обеспечения иммунной защиты, обусловлена тем, что белок не депонируется в организме, то есть не накапливается для дальнейшего рационального использования. Это особенно актуально для детского возраста, когда все процессы в организме проходят наиболее интенсивно. А вместе с тем на фоне высоких потребностей в макро- и микронутриентах и энергии у детей имеются ограниченные резервы и тенденция к быстрому их истощению. Не допустить дефицит белка важно как для гармоничного роста и развития, так и для формирования крепкого иммунитета.
Еда, которая лечит
Елена Полевиченко.
профессор кафедры онкологии, гематологии и лучевой терапии педиатрического факультета РНИМУ им. Н. И. Пирогова (Санкт-Петербург) доктор мед. наук
Не знаю ни одной семьи, которая бы в отношении своего болеющего родственника сказала: давайте будем кормить его меньше и реже. Один из известнейших ученых в области нутрициологии Бертольд Колецко показал, что даже незначительное повышение температуры тела до субфебрильных цифр повышает потребности в белке на 150–180 % от базовой. При обострении хронической патологии — на 200–250 %, при травме — на 300 %. Вместе с тем есть данные, что почти каждый второй пациент с респираторными заболеваниями страдает от нутритивной недостаточности.
В этом контексте не обеспечивать больному питание, богатое содержанием белка, значит попросту не долечивать его, убеждена Елена Полевиченко. Адекватный состоянию болеющего человека рацион в этом случае расценивается не как удовлетворение его базовых потребностей, а как один из факторов комплексной терапии, повышения иммунных и адаптационных сил организма. Научно доказано, что ежедневное употребление высокобелковой пищи во время болезни и лечения снижает вероятность осложнений, уменьшает побочные эффекты применяемых лекарственных средств и ускоряет процесс выздоровления.
Белок белку рознь
Чтобы обеспечить стабильный биосинтез белка, а значит и адекватную работу иммунной системы, необходимо постоянно пополнять фонд аминокислот в организме. Именно они выступают главным структурным компонентом белков и влияют на их функциональное предназначение. Источником аминокислот служат пищевые продукты.
Елена Гузик
заведующая кафедрой гигиены и медицинской экологии БелМАПО кандидат мед. наук, доцент
Белки животного и растительного происхождения усваиваются организмом по-разному. Так, усвояемость молока, молочных продуктов, яиц составляет 96 %. Мяса, рыбы — 93–95 %. А вот белки, содержащиеся в хлебе, организм усваивает лишь на 62–86 %, в картофеле — на 70 %, что определяется сбалансированностью аминокислотного состава. Качество белка определяется таким понятием, как аминокислотный скор, то есть сбалансированным наличием всех незаменимых аминокислот в продукте. Эталоном аминокислотного скора принято считать эталонный белок, разработанный экспертами ФАО/ВОЗ, а также белок грудного молока и куриного яйца. Близкими к нему — животные белки из мяса, птицы, молока. Эти же продукты выступают источником витаминов D, А, витаминов группы В, кальция, фосфора и т. д.
Сочетание в рационе продуктов растительного и животного происхождения для укрепления иммунитета может расцениваться как биологически более полноценное из-за взаимного обогащения одних белков аминокислотами других. При этом суточная потребность в белке должна восполнять как общий расход белка, так и потребность в незаменимых аминокислотах. Разбалансировка аминокислотного состава чревата нарушением азотистого баланса (количество потребляемых белков должно быть адекватно продуктам их распада, которые выделяются из организма), что в свою очередь ведет к ослаблению иммунной защиты.
Более того, положительный азотистый баланс (превышение потребления белковых продуктов над потерями) необходимо обеспечить в периоды интенсивного роста и развития (в детском и подростковом возрасте), повышенных нагрузок на органы и системы (беременность, лактация), во время болезни и восстановления.
Таким образом наряду с привычной пищей, богатой белком (мясо, птица, молоко), более чем оправданно включение в рацион кисломолочных напитков, которые содержат до 30 г белка на 250 мл продукта, обогащены лактобактериями, витаминами D и В6. В основе напитков — сывороточные белки, которые имеют оптимальный аминокислотный состав и усваиваются практически полностью. При отсутствии аппетита, затрудненном глотании они, по сути, могут выступать основным источником белка, необходимого организму для повышения иммунных сил.
Следуя принципам превентивной медицины, ежедневное (а не только в период болезни) включение в рацион высокобелковых продуктов может служить средством обеспечения эффективной работы иммунной системы и повышения резервных и адаптивных возможностей организма перед воздействием патогенов и внешних негативных факторов.
Подписывайтесь на наш канал в Telegram, группы в Facebook, VK, OK, Twitter и будьте в курсе свежих новостей! Только интересные видео на нашем канале YouTube, присоединяйтесь
Материалы на сайте 24health.by носят информационный характер и предназначены для образовательных целей. Информация не должна использоваться в качестве медицинских рекомендаций. Ставит диагноз и назначает лечение только ваш лечащий врач. Редакция сайта не несет ответственности за возможные негативные последствия, возникшие в результате использования информации, размещенной на сайте 24health.by.
Читайте нас на Яндекс-дзен
Журналист. Высшее образование. Член Белорусского союза журналистов. Стаж работы в профессии – 20 лет. Белоруска.
Родилась в г. Ганцевичи Брестской области.
В 2001 году окончила факультет журналистики Белорусского государственного университета по специальности «Журналистика».
Работала специальным корреспондентом отдела экономики газеты «Белорусская нива», обозревателем отдела писем, обозревателем отдела социальных проблем газеты «Советская Белоруссия» (в настоящее время «Издательский дом «Беларусь сегодня»). С 2016 года – корреспондент собственный отдела интернет-проектов РУП «Редакция газеты «Медицинский вестник».
С 2000 года является членом Белорусского союза журналистов (БСЖ). В 2002 году стала лауреатом премии БСЖ за лучшую журналистскую работу. В 2017 году – лауреатом премии БСЖ «Золотое перо».
Источник
«Человеческое тело – это разговор, проходящий как внутри клеток, так и между ними» – Даниэль Хиллис.
Комар, приземлившийся на вашу руку, впрыскивает химические вещества в вашу кожу и начинает питаться. Вы бы даже не заметили его присутствие, если бы не красный след, оставшийся после него с небольшим кожным зудом. Приятного мало, но эта маленькая шишка – знак того, что вы защищены иммунной системой, предохраняющей ваш организм от заболеваний и инфекций.
Иммунная система
Эта система представляет собой обширную сеть клеток, тканей и органов, управляющую вашим организмом в целях уничтожения угрозы для здоровья. Без неё, под воздействием миллиардов бактерий и вирусов, даже такие вещи, как порез об бумагу или сезонная простуда, могли бы стать фатальными. Иммунная система основана на миллионах белых кровяных клетках, называемых лейкоцитами и производимых костным мозгом. Эти клетки проникают в кровь и лимфатическую систему – сеть сосудов, которая очищает клетки и ткани организма. Наше тело буквально кишит лейкоцитами. На каждый микро литр крови приходится от 4 до 11 тыс. клеток.
Лейкоциты
Во время движения по крови, лейкоциты напоминают настоящую службу безопасности, а реагирует эта служба безопасности в основном на антигены, молекулярные следы которых сигнализирует о присутствии посторонних веществ в организме, а после их обнаружения требуется лишь несколько минут для реагирования иммунной системы на неприятеля. Организм могут атаковать совершенно разные болезни, поэтому реакция иммунной системы должна быть готова ко всему. Именно поэтому существует огромное количество типов лейкоцитов, способных бороться с разными угрозами по-особенному, но несмотря на широкое многообразие принято выделять две группы лейкоцитов.
Фагоциты
Первая группа, фагоциты. По первому зову иммунной системы макрофаги и дендритные клетки поступают в кровь. Находясь в крови, они уничтожают инородные клетки, попадающиеся им на пути, попросту потребляя их. После этого фагоциты определяют, какой именно антиген они поглотили и передают эту информацию второй большой группе клеток ответственных за защиту организма, лимфоцитам.
Лимфоциты
Лимфоциты, называемые Т-клетками, отправляются на поиски инфицированных клеток организма и обезвреживают их. Кроме этого, B-клетки и T-клетки используют собранную информацию об антигенах и на ее основе, начинают производить специальные белки, называемые антителами. И это, пожалуй, гвоздь программы.
Антитела
Каждому уникальному антигену соответствует антитело, на котором этот антиген защелкивается подобно замку и ключу. В результате этого уничтожаются вредоносные клетки. B-клетки могут производить миллионы таких антител, способных распространяться по организму в поисках неприятелей, пока они не уничтожат все возможные угрозы. Во время таких процессов проявляются привычные нам симптомы, например: температура или отек, помогающие иммунной системе бороться с вредителями. Повышенная температура тела препятствуют распространению вирусов и бактерий, так как они чувствительны к температуре. При повреждении клетка выделяет химические вещества, способствующие распространению жидкости в окружающей ее клетке. Отсюда появляется отек. К тому же это привлекает фагоциты, поглощающие вредоносные и поврежденные клетки.
Обычно иммунная система справляется с болезнью за несколько дней. Она не всегда сможет предотвратить заболевание, но это вовсе не ее задача. Хотя конечно через некоторое время иммунная система дает свои плоды, она помогает развивать долгосрочный иммунитет.
Иммунитет
Когда B и T-клетки обнаруживают антигены, они могут использовать информацию о них для более быстрого распознавания в будущем поэтому, когда антигены встречаются повторно, клетки могут в ускоренном режиме подобрать антитела для уничтожения угрозы до ее большего распространения. Именно так и вырабатывается иммунитет, например, к той же ветрянки. Хотя не всегда это работает так, как должно. У некоторых людей есть аутоиммунные заболевания, обманывающие иммунную систему и заставляющие ее атаковать клетки собственного тела. Такие отклонения лежат в основе таких болезней, как артрит, сахарный диабет 1-го типа и рассеянный склероз. Однако для большинства людей, здоровая иммунная система способна справляться с 300 видами простуды и бесчисленными инфекциями на протяжении всей жизни. Без неё все эти инфекции превращались бы в нечто ужасное, поэтому в следующий раз простудившись или расчесав укус комара, подумайте о вашей иммунной системе. Мы обязаны ей жизнью!
Источник
Глава 20
Иммунная система защищает организм от чужеродных макромолекул (главным образом от белков), паразитарных организмов (бактерий, вирусов, грибков, про стейших), мутантных клеток, образующихся из собственных клеток организма. Реакцию организма на попадание чужеродных макромолекул во внутреннюю сре ду организма называют иммунным ответом или иммунной реакцией. Чужеродные макромолекулы, вызывающие иммунную реакцию, называют антигенами. Эти ве щества могут быть в растворенной форме или входить в состав клеточных струк тур: иммунная реакция на паразитарные организмы обусловлена имеющимися в них молекулами-антигенами. Собственные мутантные клетки содержат макромо лекулы, не свойственные нормальным клеткам (мутантные макромолекулы), и по этому воспринимаются иммунной системой как чужеродные.
Виммунном ответе можно выделить два основных процесса:
1)распознавание чужеродных молекул, т. е. различение их от собственных
макромолекул организма; 2) обезвреживание (разрушение) чужеродных молекул, паразитарных организ
мов, мутантных клеток.
Ядро иммунной системы составляют три семейства белков:
1)иммуноглобулины (антитела), синтезируемые и секретируемые в кровь лим фоцитами В;
2)l’-рецепторы, которые синтезируются лимфоцитами T и локализуются на наружной поверхности их плазматической мембраны;
3)белки главного комплекса гистосовместимости (белки ГКГ), синтезируемые многими (почти всеми) клетками организма и локализованные тоже на по верхности клеток.
Белки этих трех семейств в главной их части сходны по структуре и родствен ны по происхождению; вместе они образуют суперсемейство иммуноглобулинов. Вся специфика иммунной системы определяется именно этими белками, хотя в ней задействовано множество и других белков. Главными особенностями биохи мии иммунной системы являются следующие:
Глава 20. Основные белки иммунной системы | 4 7 5 |
1) огромное разнообразие иммуноглобулинов;
2) синтез некоторого индивидуального иммуноглобулина индуцируется только
вответ на попадание в организм соответствующего антигена;
3)антигенами в норме служат только чужеродные, а не собственные макромо лекулы (различение «сам — не сам»).
Известно много болезней, связанных с нарушением функций иммунной систе мы. Эти нарушения бывают двух основных типов:
1)иммунодефицитность, т. е. недостаточность функции иммунной системы. Следствиями иммунодефицитности являются повышенная восприимчи
вость к инфекционным болезням и повышенная частота рака; 2) иммунная реакция против собственных нормальных (не мутантных) макро
молекул и собственных нормальных клеток (аутоиммунные болезни).
СТРОЕНИЕ АНТИТЕЛ
Антитела или иммуноглобулины (Ig) синтезируются в лимфоцитах В, главным об разом в лимфатических узлах и селезенке, и выделяются в кровь, образуя фракцию иммуноглобулинов плазмы.
Структурную основу иммуноглобулинов составляют четыре пептидные цепи, соединенные друг с другом дисульфидными связями: две тяжелые (цепи Н) с мо лекулярной массой 50 ООО (от 450 до 700 аминокислотных остатков) и две легкие (цепи L) с молекулярной массой 25 000 (около 200 аминокислотных остатков) (рис. 20.1). Такую структуру обычно называют мономером. В пептидных цепях различают вариабельные (V) и постоянные, или константные (С), области. По различиям первичной структуры постоянных областей легкие цепи делятся на два типа (к и ^), тяжелые — на пять типов (табл. 20.1). По типу тяжелых цепей, входящих в мономеры, все иммуноглобулины делятся на пять классов. Каждый класс включает огромное множество индивидуальных иммуноглобулинов, разли чающихся по первичной структуре вариабельных областей; общее число инди видуальных иммуноглобулинов всех классов равно примерно IO7. Молекулы ан тител классов IgG, IgD и IgE мономерны; они имеют Y-образную форму. Антите ла IgA построены из двух-четырех мономеров (H,L2)24), a IgM — из пяти мономеров (H 2L2)rj.
Таблица 20.1. Классы иммуноглобулинов человека | ||||
К.]ULC | ( О ю р * IIiIio циней | M o ЮкЛ’.ифН .и | к I’I(IICIIip j IIlIH в | |
Ц епь H | масса | ClJIHipiUKtf Крови. I ,LI | ||
■MOItffcV .1- | ||||
IgG | Y | к2у2 или X2J2 | 150 000 | 0,6-1,7 |
IgA | а | (K2CX2)n или (X2Ct2)„ | 360 000-720 000 | 0,14-0,42 |
IgM | (п = 2, 3 или 4) | |||
(K2H2)5 или (X2H2)5 | 950 000 | 0,05-0,19 | ||
IgD | 5 | K2S2 или X2S2 | 160 000 | 0,003-0,04 |
IgE | E | K2E2 ИЛИ X2E2 | 190 000 | 0,00001-0,00014 |
4 7 6 | Часть IV. Особенности биохимии отдельных органов и систем |
L H H L
NH, NH, NH, NH,
-S-S- | -S-J | |
НООС | соон | Fc-область |
■S-S-
НООС соон
< ч .
У п
Рис. 20.1. Строение иммуноглобулинов:
а — пептидные цепи иммуноглобулинов (пунктиром выделены вариабельные области); б — модель молекулы иммуноглобулина; пептидные цепи имеют доменную структуру: легкие цепи содержат по два глобулярных домена, тяжелые — по четыре (в IgM по пять); в — схема пентамерной молекулы IgM; мономеры соединены друг с другом дисульфидными связями; г — комплексы антиген— анти тело
РЕАКЦИЯ АНТИГЕН— АНТИТЕЛО
Синтез антител начинается в ответ на попадание во внутреннюю среду организма чужеродных макромолекул, например белков бактериальной клетки. Антитела способны связывать антиген, вызвавший их образование, и тем самым защищать организм от возможного вредного действия чужеродных макромолекул, бактерий или других частиц. Реакция связывания антигена антителом отличается высокой специфичностью. Так, антитела, индуцированные белками возбудителя дифтерии (С. diphteriae), связывают эти белки, но не реагируют с белками дизентерийной палочки или других бактерий. Еще более наглядно специфичность антител обна руживается в опытах с синтетическими антигенами. Низкомолекулярные веще ства сами по себе не индуцируют синтез антител, но после их присоединения к молекуле белка стимулируется образование антител как к белку, так и к присоеди ненному низкомолекулярному веществу — гаптену. Даже если в роли гаптена выс тупают очень сходные вещества, например изомеры аминобензойной кислоты (рис. 20.2), к каждому из них синтезируются специфические антитела, не реагиру ющие с двумя другими гаптенами.
Глава 20. Основные белки иммунной системы | 4 7 7 |
NH2 | NH, | NH2 |
СООН | ||
СООН | ||
СООН | ||
Рис. 20.2. Изомеры аминобензойной кислоты | ||
Избирательность взаимодействия обусловлена комплементарностью между струк турой активного центра антитела и структурой некоторого участка антигена — анти генной детерминанты. Антигенной детерминантой может быть участок поверхно сти белка, образованный радикалами аминокислот, гаптен или простетическая группа белка (особенно часто полисахаридные группы гликопротеинов). Многие части поверхности одного и того же антигена могут быть антигенными детерми нантами (эпитопами). Иначе говоря, к одному антигену может быть несколько разных антител. Например, в молекуле белка лизоцима известны три эпитопа для трех разных антител. Эти эпитопы занимают около 40 % поверхности лизоцима; возможно, что и любая часть поверхности лизоцима — потенциальный антиген.
Активные центры (центры связывания) антител расположены в вариабельных областях пептидных цепей. Антитела класса IgG двухвалентны, т. е. имеют два центра связывания антигена. Таким образом, каждая молекула антитела может присоединить две молекулы антигена. С другой стороны, к каждой молекуле анти гена может присоединиться несколько молекул антител, поскольку на антигене есть несколько антигенных детерминант и к каждой из них образуются антитела. В результате возникают сложные молекулярные комплексы (см. рис. 20.1, г). Такие комплексы могут выпадать в осадок; на этом основана реакция преципитации для обнаружения антител или антигенов. Если антиген не свободен, а содержится в мембране клеток, то происходит склеивание (агглютинация) клеток антителами. Реакция агглютинации также используется для обнаружения антител и антигенов (в частности, при определении групп крови). В результате действия антител мо жет разрушаться клеточная оболочка — происходит лизис клеток. В лизисе клеток, помимо антител, участвует комплемент — сложная ферментная система, находяща яся в плазме крови.
В конечном счете комплексы антитело—антиген поглощаются фагоцитирую щими клетками — макрофагами, нейтрофилами. Эти клетки имеют на своей по верхности рецепторы Fc-облаети антител; бактерия, покрытая антителами, связы вается фагоцитирующей клеткой, включается процесс фагоцитоза, и бактерия, а также связанные с ней антитела разрушаются (рис. 20.3; см. также рис. 19.4).
РАЗНООБРАЗИЕ АНТИТЕЛ
Напомним, что активные центры антител сформированы вариабельными облас тями Н-цепей (Vh) и L-цепей (V1). Константные области этих цепей (С и Cl ) пря мо не участвуют в связывании антигена. Разнообразие антител определяется пре имущественно разнообразием вариабельных областей, в то время как константных областей имеется лишь несколько типов.
Источник