Белки. Часть 2: обмен и синтез

Наталья Ивановна Трунилина, 2021

В пособии излагается материал по химии белков: переваривание, пути распада аминокислот, пути обезвреживания аммиака, значение в клинике определения мочевины в сыворотке крови. Рассматриваются пути образования и обезвреживания биогенных аминов (гистамин, серотонин, ГАМК, катехоламины). Очень важные вопросы для клиники – креатин, креатинин, обмен тирозина в разных тканях. Подробно разбирается обмен нуклеопротеинов и хромопротеинов, подагра, порфирии, желтухи. Последняя часть посвящена матричным биосинтезам нуклеиновых кислот и белка. Данное пособие иллюстрировано графиками, таблицами, схемами. Представляет интерес для студентов медицинских ВУЗов по специальностям лечебное дело, стоматология и др. А также для ординаторов, аспирантов и врачей интересующихся биохимией. Данное учебно-методическое пособие подготовлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом третьего поколения.

ОБМЕН БЕЛКОВ.

Часть первая.

I. Определение и биологическая роль белков.

БЕЛКИ — высокомолекулярные биополимеры, состоящие из аминокислот, соединённых в определённой последовательности, и имеющие структурную организацию.

Структурную (составная часть всех организмов).

Каталитическую (ферменты — биологические катализаторы).

Регуляторную (гормоны, некоторые из них — белки).

Транспортную (альбумины и другие).

Дыхательную (гемоглобин).

Сократительную (белки мышц).

Защитную (иммуноглобулины).

Рецепторную (белки — рецепторы).

Опорно-двигательную функцию (коллаген) и другие функции.

Норма белка 80-120 г/сут.

II. Полноценные и неполноценные белки.

Критериями полноценности белков являются:

Количественное и качественное соотношение аминокислот, близкое по составу к белкам человека.

Наличие эссенциальных аминокислот.

Усвояемость белков.

III. Заболевания связанные с белковой недостаточностью.

Недостаточность белкового питания ведет к заболеванию — «квашиоркор», что обозначает «золотой» (или красный) мальчик, в Центральной Африке, где дети питаются бананами, просо, кукурузой. Характерна резкая задержка роста, анемия, отёки, жировая инфильтрация печени, атрофия поджелудочной железы, поражение почек. У лиц негройдной расы волосы приобретают красно-коричневый оттенок.

Смертность 50-90%.

К жировой инфильтрации печени и циррозу приводит недостаточность МЕТИОНИНА. Дефицит ГИСТИДИНА сопровождается анемией и другими заболеваниями.

IV. Азотистый баланс.

Азотистый баланс — это отношение количества азота поступившего с пищей к количеству азота теряемого организмом с мочой, фекалиями, потом в составе азотсодержащих соединений (мо-чевины, мочевой кислоты, креатинина и др.).

V. Переваривание белков в желудке.

В полости рта белки не перевареваются. Переваривание белков происходит в желудке и кишечнике под действием эндо и экзопротеиназ.

5.1 Желудочный сок.

5.2 HCl. Биологическая роль.

Денатурация белков.

Бактерицидное действие.

Активирует пепсиноген.

Создаёт оптимум рН для пепсина.

Усиливает всасывание железа.

Стимулирует выделение гормоноидов: секретина, холецитокинина, панкрео-зимина и др.

5.3 Образование HCl.

5.4 Регуляция HCl.

5.5 Определение HCl в клинике.

При онкологии в желудочном соке образуется лактат, в связи с тем глюкоза идёт по анаэробному пути (гликолиз). В желудке фермент:

5.6 Пепсин — образование активной формы, механизм действия.

Пепсин образуется из пепсиногена в результате ограниченного протеолиза, то есть это гидролиз белка с отщеплением части белковой молекулы и образованием активной формы.

Пепсин — эндопротеиназа, рН 1.5-2.0 расщепляет связи образованные NН₂ группами ароматических аминокислот: ФЕН, ТИР и ТРИ, а также связи между АЛА-АЛА, АЛА-СЕР, АЛА-ГЛИ, ЛЕЙ-ГЛУ.

Образуются высокомолекулярные пептиды.

VI. Переваривание белков в кишечнике.

6.1 Трипсин, образование активной формы.

Трипсин — эндопротеиназа, (рН-7,8) действует на пептидные связи, образованные СОО^- группами АРГИНИНА и ЛИЗИНА. Образуются низкомолекулярные пептиды.

6.2 Химотрипсин, образование активной формы, механизм действия.

Химотрипсин — эндопротеиназа, (рН 7.8) гидролизует пептидные связи, образованные СОО^- группами ароматических аминокислот. Образуются низкомолекулярные пептиды.

6.3 Экзопротеиназы. Образование активных форм и механизм действия.

VII. Специфические эндопептидазы.

Эластаза и коллагеназа расщипляют связи в эластине и коллагене образовывая аминокислоты с короткими радикалами: ГЛИ, АЛА, СЕР. Однако лишь незначительное количество этих белков гидролизуется в кишечнике. Переваривание белков заканчивается образованием аминокислот.

VIII. Превращение аминокислот под действием микрофлоры кишечника.

8.1 Декарбоксилирование АМК.

Декарбоксилирование аминокислот приводит к образованию таких продуктов:

Кадаверин (из ЛИЗИНА).

Путресцин (из ОРНИТИНА).

Кадаверин и путресцин — активные диамины, выводятся с мочой. А также:

Фенилэтиламин (из фенилаланина).

Тирамин (из тирозина).

Гистамин (из гистидина).

Триптамин (из триптофана).

Это мощные вазоактивные вещества. Такие как гистамин образуются в тканях организма. Из цистина, цистеина и метионина образуется H₂S (сероводород) и CH₃SH (метилмеркаптан).

8.2 Укорочение боковой цепи. Образование индола и фенола.

8.3 Обезвреживание индола и фенола в печени.

Коньюгированные соединения из печени → кровь → почки → мочу.

8.4 Гиппуровая кислота. Значение в клинике. Проба Квика-Пытеля.

Гиппуровая кислота — продукт обезвреживания бензойной кислоты. Образуется в печени при участии ГЛИЦИНА.

Часть вторая.

I. Всасывание аминокислот.

Некоторые аминокислоты проходят через мембрану Na⁺ — независимой облегчённой диффузией. При вторичном активном транспорте перенос аминокислот идёт с участием Na⁺, K⁺ — АТФ-азы за счёт ассиметричного переноса Na⁺, K⁺ — АТФ-азой ионов: три иона Na⁺ наружу в обмен на поглощение двух ионов K⁺. В плазматических мембранах клеток слизистой оболочки тощей кишки обнаружены специфические белки — переносчики (не менее пяти). Каждый переносит определённые группы аминокислот.

Некоторые аминокислоты всасываются при участии γ-глутамильного цикла.

Ключевая роль принадлежит γ-глутамил-трансферазе, кофактор — глутатион (γ-глутамил-цистеинил-глицин). Аминокислота сое-диняясь с γ-глутаминным остатком образует дипептид который и переносится внутрь клетки, далее аминокислота уходит в кровь, а глутатион ресинтезируется при участии (Е₃, Е₄, Е₅, Е₆) и цикл вновь повторяется. Всасавшиеся аминокислоты через кровь поступают в органы и ткани. В плазме крови их концентрация (в пересчёте на N) составляет

3,5 — 5,5 ммоль/л.

II. Распад тканевых белков.

2.1 Пополнение запаса аминокислот в клетках.

Запас аминокислот пополняется в клетках тканей за счёт:

Транспорта аминокислот.

Образование заменимых аминокислот.

Внутриклеточного гидролиза собственных белков, который осуществляется тканевыми протеиназами локализованными в лизосомах (85-90%).

2.2 Протеасома.

Протеасомы (цитоплазматические белковые комплексы) имеют бочковидную форму.

2.3 Лизосомальные протеиназы.

Лизосомальные протеиназы — катепсины отличаются оптимум рН и субстратной специфичностью.

В результате их действия образуются аминокислоты и дипептиды, которые расщепляются до аминокислот.

III. Судьба аминокислот в тканях.

IV. Общие пути обмена аминокислот.

V. Дезаминирование.

5.1 Прямое окислительное дезаминирование.

В печени и почках окислительное дезаминирование могло бы происходить так как есть ФАД-зависимые L-оксидазы, но их рН=10.0, и отсюда они практически не активны. Исключения составляет глицин и глутамат.

Окислительное дезаминирование глутамата идёт в матриксе митохондрий всех тканей и органов, кроме мышц и головного мозга.

5.2 Прямое неокислительное дезаминирование.

Рассмотрим на примере внутримолекулярного дезаминирования гистидина, которое происходит в печени и коже.

Конец ознакомительного фрагмента.