Материал: Biokhimia_v_risunkakh
В организме человека в сутки распадается на аминокислоты около 400г белка , и столько же белка синтезируется. Причем необратимо распадается 1/4 часть аминокислот, которая должна восполняться за счет пищевых белков. В сутки взрослый человек должен получать 0,7г белка на 1 кг веса (100-150 г/сутки). Исключение белков из пищи даже на короткий срок приводит к серьезным нарушениям:
Снижено
потребление
белков
сниженсниженсинтез клеточных белков
клеточных белков
Белковое голодание (квашиоркор)
задержка роста |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
снижен синтез |
|
|
|
анемия |
|
|
|
гемоглобина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
снижен синтез |
|
|
|
отеки |
|
|
|
альбуминов |
|
|
|
|
|
|
|
снижен синтез |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
жировая |
|
|||
липопротеинов |
|
инфильтрация печени |
|
||||
атрофия клеток |
|
|
|
|
|
|
|
нарушено переваривание |
|
||||||
поджелудочной |
|
||||||
|
|
|
белков |
|
|||
железы |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Белковое голодание опасно еще и потому, что в организме человека могут синтезироваться (из других метаболитов) только заменимые аминокислоты, другие – незаменимые - должны поступить с пищей, т.к. человеческий организм не обладает способностью их синтезировать. А поскольку для биосинтеза любого белка необходим полный набор аминокислот, при отсутствии незаменимых аминокислот трансляция (биосинтез белка) не будет начинаться (принцип «всё или ничего»).
Белки являются основными азотсодержащими соединениями в организме, поэтому для характеристики белкового обмена используется понятие «азотистый баланс», который характеризуется соотношением поступившего с пищей азота к выводимому азоту (Nпост./Nвыв.)
положительный азотистый баланс (Nпост./Nвыв. >0) – характерен для растущего
|
организма либо для периода реабилитации |
|
отрицательный азотистый баланс |
после болезни; |
|
(Nпост./Nвыв. <0) – характерен для |
|
|
|
усиленного распада белков (старение, |
|
азотистое равновесие |
голодание, тяжелые заболевания); |
|
(Nпост./Nвыв. = 0) – характерно для взрослого |
||
|
здорового организма при нормальном |
|
|
питании. |
90 |
I. Переваривание белков |
|
Переваривание белков - э то ферментативный гидролиз ( протеолиз) |
пептидных |
связей в молекуле белка, в результате чего образуются свободные аминокислоты.
радикалы
аминокислот
…
N-конец |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С-конец |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
пептидная связь |
|
|
||||||
цепи |
|
|
|
|
цепи |
|
|||||
Переваривание белков осуществляется с помощью гидролаз, называемых |
|
|
|||||||||
протеолитическими ферментами , (протеазами или пептидазами) |
, которые |
|
|||||||||
вырабатываются в неактивном |
виде |
( проферменты или зимогены ) |
и |
||||||||
активируются |
путем частичного протеолиза, т.е. гидролиза одной пептидной связи |
||||||||||
с отщеплением ингибирующего |
N-концевого пептида . Это сопровождается |
|
|||||||||
изменением конформации фермента и раскрытием его активного центра: |
|
|
|||||||||
Н2О
неактивный фермент (профермент или зимоген)
аутокатализ
N-концевой |
активный фермент |
полипептид |
При этом образовавшийся в результате частичного протеолиза активный фермент может действовать на свой профермент, переводя его в активное состояние, т.е. осуществлять аутокатализ (активирует сам себя).
Место синтеза проферментов (слизистая желудка, поджелудочная железа) и место их активации (полость желудка, тонкой кишки) пространственно разделены . Это необходимо для защиты секреторных клеток желудка и поджелудочной железы
от самопереваривания.
Преждевременная активация проферментов в секреторных клетках происходит при язве желудка (активируется пепсин), при остром панкреатите (активируется трипсин).
91
В норме активация зимогенов в поджелудочной железе предотвращается ингибитором трипсина, образующим с ферментом очень прочный комплекс. В желудке и кишечнике внутренние поверхности покрыты муцинами – гликопротеинами слизи, которые защищают эпителий ЖКТ от разрушений ферментами.
По месту атаки молекулы субстрата протеолитические ферменты делятся на экзопептидазы и эндопетидазы.
Протеазы, или пептидазы, которые гидролизуют пептидную связь у концевой аминокислоты, называются экзопептидазы.
К ним относятся аминопептидаза, отщепляющая крайнюю аминокислоту с N-конца белковой молекулы и карбоксипептидаза, гидролизующая пептидную связь с С-конца молекуля белка, а также ди- и трипептидазы , расщепляющие соответственно дитрипептиды.
Пептидные связи, удаленные от концов молекулы белка, гидролизуют
эндопептидазы: пепсин, трипсин, химотрипсины, эластаза . В зависимости от наличия в их активном центре аминокислот серина, цистеина и др, различают сериновые протеазы, цистеиновые протеазы и т.д.
аминопептидаза эндопептидазы экзопептидазы
аминокислотный
остаток
Эндопептидазы: |
|
пепсин |
|
трипсин |
|
химотрипсины |
|
эластаза |
дипептидазы |
|
|
|
карбокси- |
|
пептидаза |
Все пептидазы обладают относительной специфичностью , т.е. расщепляют все белки, однако, каждый из этих ферментов преимущественно гидролизует пептидные
связи между определенными аминокислотами: |
|
|
пепсин гидролизует пептидные связи у ароматических аминокислот ( |
фенилаланин и |
|
тирозин) и между лейцином и глутаматом; |
|
|
трипсин расщепляет преимущественно связи у аргинина и лизина; |
|
|
химотрипсин -у ароматических аминокислот |
фенилаланина, |
тирозина и |
триптофана; |
|
|
эластаза – между глицином и аланином. |
лекарственных средств |
|
Протеолитические ферменты применяются в качестве |
||
(ацидинпепсин, фестал, панкреатин) при нарушении секреции желудочного сока, при воспалении поджелудочной железы и т.д. Кроме того, в клинике протеазы
применяются для обработки гнойных ран (расщепляют белки гнойного содержимого).
92
ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ В ЖЕЛУДКЕ
Для пепсина рНопт 1,5-2.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фенил |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
H |
O |
|
|
тирозин |
|
H |
O |
|
аланин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
O |
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
O H |
O |
|
H |
|
|
O H |
O |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н2N-CH-C |
|
N-CH-C |
|
|
|
N-CH |
-C |
|
|
|
N-CH-C |
|
N-CH |
-C |
N-CH-C |
|
N-CH-C |
|
N-CH-C-OH |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пепсин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
НCl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аутокатализ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пепсиноген |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В желудке действует фермент пепсин, который вырабатывается главными клетками
слизистой оболочки желудка в виде неактивного профермента |
пепсиногена. Этот |
зимоген активируется частичным протеолизом с помощью |
соляной кислоты |
(медленно), а затем с помощью аутокатализа (быстро). Пепсин, обладая относительной специфичностью, преимущественно гидролизует пептидные связи у ароматических аминокислот (фенилаланина и тирозина).
В желудке также действует пепсиноподобный фермент |
гастриксин, у которого |
||
рНопт = 3, т.е. этот фермент переваривает белки при пониженной кислотности |
|||
желудочного сока. |
|
|
|
Функции соляной кислоты: |
|
|
У грудных детей |
|
|
в желудке фермент реннин |
|
|
|
|
|
денатурирует белки |
катализирует створаживание молока, |
||
создает сильнокислую среду рН 1,5 – 2 |
|
переводя растворимый белок |
|
активирует пепсин |
казеиноген в нерастворимый казеин, |
||
разрушает микроорганизмы |
|
который далее расщепляется |
|
|
|
|
пепсином |
Нарушение переваривания белков в желудке |
|
|
|
Гиперхлоргидрия –повышенная продукция НСI. |
гипоацидные состояния |
||
Гипохлоргидрия - пониженная продукция НСI. |
|
|
рН 3 - 5 |
Ахилия - отсутствие в желудочном соке НСI и пепсина
(при полной ахилии или тотальной резекции желудка может развиваться пернициозная анемия, т.к. отсутствует внутренний фактор Касла – гастромукопротеин, необходимый
для всасывания витамина В12) |
|
Молочная кислота (лактат) |
в желудочном соке в норме отсутствует. Может |
обнаруживаться при злокачественных опухолях желудка |
|
93 |
(активируется анаэробный гликолиз). |
аминопептидаза
R R
ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ В КИШЕЧНИКЕ
|
|
фенилаланин |
|
|
|
|
|
|
|
|
аргинин |
|
тирозин |
|
|
|
глицин |
|
|
|
|
лизин |
|
триптофан |
|
R |
|
аланин |
|
R |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O H O H |
O H O H O H O H O H O |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Н2N-CH- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
N-CH |
|
|
|
|
|
N-CH-C |
|
|
|
N-CH-C N |
-CH-C |
|
N-CH-C |
|
N-CH-C |
|
|
|
N-CH-C-OH |
|||||||||||||||||||||
|
-C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
химотрипсин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
трипсин |
эластаза |
карбоксипептидаза |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
энтеропептидаза |
|
|
|
химотрипсиноген |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
трипсиноген |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
проэластаза |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
прокарбоксипептидаза |
||||||||||
В кишечнике (рН 7-8) |
действуют ферменты поджелудочной железы : трипсин, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
химотрипсины, эластаза, карбоксипептидаза, вырабатываемые в неактивном виде.
Эти проферменты активируются в кишечнике: трипсиноген активируется кишечным
ферментом |
энтеропептидазой, химотрипсиноген, проэластаза и |
|
|
прокарбоксипептидаза |
активируются самим активным |
трипсином. |
|
Аминопептидаза и дипептидазы – ферменты кишечного сока, вырабатываются в активном состоянии.
В результате суммарного действия всех желудочных, панкреатических и кишечных
пептидаз происходит полный гидролиз пищевых белков и образуются |
свободные |
аминокислоты, которые всасываются в стенку кишечника путем активного |
|
транспорта, поступают в кровь и разносятся к органам и тканям. Свободные |
|
аминокислоты, в отличие от белков, лишены видовой специфичности и не обладают антигенными свойствами.
Пути превращения аминокислот
Часть аминокислот в результате потери аминогруппы (процессы дезаминирования и трансаминирования) превращается в α-кетокислоты (безазотистые остатки), которые
могут быть: |
|
|
использованы на синтез глюкозы – |
глюконеогенез (такие аминокислоты называются |
|
гликогенные), |
|
|
использованы на синтез липидов, кетоновых тел – |
кетогене з (такие аминокислоты |
|
называются кетогенные), |
|
|
окислены до конечных продуктов с образованием СО2, воды и энергии. |
||
Отщепившаяся аминогруппа в виде |
аммиака |
NH3 (токсичное вещество ), |
превращается в мочевину (конечный продукт азотистого обмена) и выводится через |
|
почки с мочой. |
|
Часть аминокислот распадается путем отщепления карбоксильной группы |
|
(декарбоксилирование) в виде СО2 с образованием продуктов, которые называются |
|
биогенные амины. |
94 |