Пищеварение и всасывание белков.

Пищеварение белков Пищеварение в желудке Ацетилхол и н, г и стам и н и гастрин образуются в ответ на приём пищи Нагромождение ацетилхол и н а, г и стам и н а и гастрин а вызывают освобождение желудочного сока. Муцин – всегда секрет ирует ся в желудке HCl - pH ( секретируется пар и етальн ы ми кл е т к ами) Пепсиноген (зимоген, секрет ируе тся основн ы ми кл етк ами) Соляна я кислота: Cо здаёт оптимальн ое pH для пепсин а Денатурирует белки бактерицидное действие

Пепсиноген актив ир у е тся ферментом пепсином, который присут ствует в желудке и НСL. Пепсиноген р ас щепл яе тся с образованием пепсин а и пептидного фрагмент а. Пепсин част ично переваривает б е лки, р ас щепл яя пептидн ые св язи, образованные ароматич еск ими ам и нокислотами: Phe, Tyr, Trp

Переваривание в Duodenum Стимулированные пищевым комком секретин и холецисток и н ин регул ирую т секрец и ю б и карбонат а и профермент о в трипсиноген а, х и мотрипсиноген а, про эл ластаз ы и прокарбоксипептидаз ы pancreas в duodenum Б и карбонат ы изменяют pH приблиз итель но к 7 интест и нальн ые кл е т к и секрет ируют фермент э нтеропептидазу, которая действует на трипсиноген, превращая е го в трипсин

Трипсин превращает химотрипсиноген в химотрипсин, прокарбоксипептидазу в карбоксипептидазу и проэлластазу в элластазу, и трипсиноген в трипсин. Трипсин расщепляет пептидные связи между основными аминокислотами Lys и Arg Химотрипсин расщепляет связи между ароматическими аминокислотами Phe, Tyr и Trp Карбоксипептидаза отщепляет по одной аминокислоте с С конца пептидной цепи Аминопептидаза секретируется в тонком кишечнике и отщепляет по одной аминокислоте с N конца

Б о льш инство б е лк о в по лностью перевари вают ся до свобод н ы х ам и нокислот Ам и нокислот ы и иногда коротк ие ол и гопептид ы абсорб иру ются втори ч н ы м активн ы м транспортом Ам и нокислот ы транспорт ир уются кров ь ю к кл е т кам орган и зм а.

Пути поступления и использования аминокислот в тканях Источники ам и нокислот: 1) вса сывание в кишечник е ; 2) р ас пад б е лк о в; 3) синтез с углевод о в и л и п и д о в. Использование ам и нокислот: 1) для синтез а б е лк о в; 2) для синтез а азот содержащ их со единений (креатин а, пурин о в, хол и н а, п и рим и дин о в); 3) источник энергии; 4) для глюконеогенеза.

ПУТИ ПРЕВРАЩЕНИЯ БЕЛКОВ (ОБОРОТ БЕЛКОВ) Оборот белков деградация и ресинтез белков Структурные белки – обычные стабильные (белок хрусталика кристаллин живёт на протяжении всей жизни организма) Регуляторные белки – временные (смена количества этих белков может быстро изменять скорость метаболических процессов)

ОБЩИЕ ПУТИ МЕТАБОЛИЗМА АМИНОКИСЛОТ Пути использования аминокислот: 1) синтез белков; 2) синтез других азотсодержащих соединений (креатина, пуринов, холина, пиримидина); 3) источник энергии; 4) для глюконеогенеза.

Общие пути обмена аминокислот: Дезаминирование Трансаминирование Декарбоксилирование Основное место обмена аминокислот - печень.

Дезаминирование аминокислот Дезаминирование – отщепление аминогруппы от аминокислоты с образованием аммиака. Четыре типа дезаминирования: - окислительное - восстановительное - гидролитическое - интрамолекулярное

Восстановительное дезаминирование: R-CH(NH 2 )-COOH + 2H + R-CH 2 -COOH + NH 3 аминокислота жирная кислота Гидролитическое дезаминирование R-CH(NH 2 )-COOH + H 2 O R-CH(OH)-COOH + NH 3 аминокислота гидроксикислота Интрамолекулярное дезаминирование : R-CH(NH 2 )-COOH R-CH=CH-COOH + NH 3 аминокислота ненасыщенная жирная кислота

Окислительное дезаминирование L-Глутаматдегидрогеназа играет центральную роль в дезаминировании аминокислот В большинстве организмовв глутамат является единственной аминокислотой, которая имеет активную дегидрогеназу Присутствует в цитозоле и митохондриях печени

Трансаминирование аминокислот Трансаминирование – перенос аминогруппы от -аминокислоты к -кетокислоте (обычно к -кетоглутарату) Ферменты: аминотрансферазы (трансаминазы). -amino acid -keto acid -amino acid

Существуют разные трансаминазы Наиболее распространённые: аланинаминотрансфераза (АлАТ) аланин + -кетоглутарат пируват + глутамат аспартатаминотрансфераза (АсАТ) аспартат + -кетоглутарат оксалоацетат + глутамат Аминотрансферазы переносят -аминогруппы от разных аминокислот на -кетоглутарат с образованием глутамата. Глутамат может быть дезаминирован с образованием NH 4 +

Аспартат + -кетоглутарат оксалоацетат + глутамат

Декарбоксилирование отщепление СО 2 от аминокислот с образованием аминов. Обычно амины имеют високую физиологическую активность (гормоны, нейромедиаторы и др.). амин Фермент: декарбоксилаза Кофермент – пиридоксальфосфат Декарбоксилирование аминокислот

1. Образование физиологическиактивных соединий глутаматГама-аминомасляная к-та (ГАМК) ГАМК – медиатор нервной системы гистамин гистидин Гистамин – медиатор воспаления, аллергических реакций.

2. Катаболизм аминокислот во время гниения белков орнитин путресцин лизинкадаверин Ферменты микроорганизмов (в толстом кишечнике) декарбоксилируют аминокислоты с образованием диаминов.

МЕТАБОЛИЗМ БЕЛКОВ: УТИЛИЗАЦИЯ АММИАКА; ЦИКЛ МОЧЕВИНЫ Основные механизмы обмена азота были изучены на голубях

МЕТАБОЛИЗМ АММИАКА Пути образования аммиака 1. Окислительное дезаминирование аминокислот 2. Дезаминирование физиологически активных аминов и азотистых оснований. 3. Всасывание аммиака из кишечника (деградация белков кишечными микроорганизмами приводит к образованию аммиака). 4. Гидролитическое дезаминирование AMФ в мозге (фермент – аденозин дезаминаза)

Аммиак – токсическое соединение для животных и растений (особенно для мозга) Нормальная концентр.: моль/л ( мг/л) Аммиак должен быть удален из организма Высшие животные и люди синтезируют мочевину (экскретируется почками) – уреолитические организмы Образование мочевины происходит в печени

Из периферических тканей азот транспортируется к печени Два пути транспорта азота из периферических тканей (мышц) к печени: 1. Цикл аланина. Глутамат образуется путём трансаминировання Глутамат не дезаминируется в периферических тканях

Азот переносится к пирувату с образованием аланина, который освобождается в кровь. Печень захватывает аланин и превращает его назад в пируват трансаминированием. Глутамат, образованный в печени, дезаминируется и аммиак утилизируется в орнитиновом цикле.

2. Азот может транспортироваться в форме глутамина. Глутаминсинтетаза катализирует синтез глутамина из глутамата и NH 4 + в ATФ- зависимой реакции

Цикл моче вин ы – цикл и ч еск ий путь синтез а мо ч е вин ы ( открыл H.Krebs) ЦИКЛ МОЧЕ ВИН Ы Источник ом атом о в азот а в молекул е мо ч е вин ы являются : - аспартат; - NH 4 +. Атом углерода п р о ис ходит и з CO 2.

Свободный ам ми ак соединяется с диоксидом углерода с образование м карбомо и лфосфат а Реакц и я проходит в матрикс е м и тохондр и й печ е ни Фермент: карбомо и лфосфатсинтетаза (20 % б е лка м и тохондр и ального матри к с а )

Карбомо и лфосфат отдает карбомо и лову ю груп п у орн и тин у Образуется - цитрулл и н Э нзим: орн и тинкарбомо и лтрансфераза Реакц и я протекает в матрикс е м и тохондр и й Цитрул ли н оставляет матрикс и проходит в цитозоль

В цитозол е цитрул ли н в присут ствии ATФ реаг ирует с аспартатом с образование м арг и н и носукцинат а Фермент: арг и н и носукцинатсинтетаза

Aрг и н и носукцинат р асщепляется до свобод ного арг и н и н а и фумарат а Фермент: арг и н и носукцинатл и аза Фумарат вступа ет в цикл трикарбонов ы х кислот

Арг и н и н г и дрол и з ирует ся с образование м мо ч е вин ы и орн и тин а Фермент: арг и наза (прсут ствует только в печени ) Орн и тин транспорт ируе тся назад в м и тохондр и ю чтоб на чат ь следующ ий цикл Мо ч е вина э кскрет ируе тся (приблиз итель но 40 г в сутки )

Цикл моче- вины

Связь м е ж ду циклом мо ч е вин ы, циклом Кребса и трансам и н иро ван ие м оксалоацетат а Фумарат, образованый в орнитиновом цикл е, вступа ет в цикл Кребса и превр ащае тся в оксалоацетат. Д алее оксалоацетат: (1)Трансам и н ируется в аспартат, (2)Превр ащается в глюкозу, (3)Конденсац и я с ацетил CoA с образование м цитрат а, (4)Превр ащается в п и руват.

СПЕЦИФ И Ч ЕСКИЕ ПУТ И КАТАБОЛ И ЗМ А АМ И НОКИСЛОТ У гле родны й скелет 20 основн ы х ам и нокислот превр ащае тся в с е м ь молекул: п и руват, ацетил CoA, ацетоацетил CoA, -кетоглутарат, сукцин и л CoA, фумарат, оксалоацетат. П о сл е у дален и я ам и ногруп пы угле родны й скелет ам и нокислот трансформ ируе тся в метабол иты, которые мо г ут преврати т ся в глюкозу, жирн ые кислот ы, кетонов ые т е ла или окисл яться в цикл е трикарбонов ы х кислот.

Гликогенные и кетогенные аминокислоты Гликогенные аминокислоты (деградируют к пирувату или метаболитам цикла Кребса) – обеспечивают путь глюконеогенезу Кетогенные аминокислоты (деградируют к ацетил CoA или ацетоацетил CoA) – могут идти на синтез жирных кислот или кетоновых тел Некоторые аминокислоты - гликогенные и кетогенные одновременно

П и руват к ак исхо дна я точка в метабол и зм е

Оксалоацетат как исходная точка в метаболизме Аспартат и аспарагин превр ащают ся в оксалоацетат Аспартат + -кетоглутарат оксалоацетат + глутамат Аспарагин гидролизируется до NH 4 + и аспартата, который потом трансаминируется.

-Кетоглутарат как исходная точка в метаболизме

Сукцинил СоA - точка для входа нескольких неполярных аминокислот

Деградация метионина S-аденозилметионин (SAM) –донор метильных групп в клетке Гомоцистеин способствует розвитию сосудистых заболеваний и атеросклероза

Превращение аминокислот с разветвлённой цепью Катаболические пути валина и изолейцина напоминают путь превращения лейцина. Изолейцин образует ацетил CoA и пропионил CoA Валин образует CO 2 и пропионил CoA. дегидрогеназа разветвлённо й цепи

Катаболизм ароматических аминокислот Ацетоацетат, фумарат, и пируват являются общими метаболитами. Молекулярный кислород используется для разрыва ароматического кольца. Гомогент и- затоксид аза +O 2 тетраг идр- биопте рин ФА гидро- ксилаза

Катаболизм триптофана проходит с участием нескольких оксигеназ Пиру ват

ВРОЖ ДЁННЫЕ БОЛЕЗНИ И МЕТАБОЛ И ЗМ А АМ И НОКИСЛОТ Алкаптонурия – врож дённое нарушение метаболизм а тирозин а, обусловленное отсутствием гомогентизатоксидаз ы. гомогентизинова я кислота ак к умул ируе тся и э кскрет ируе тся мочёй приобретает ч ё рн ый цвет на воздухе У д е тей: моча на пел ёнк ах темн еет У взрослы х: потемн ение у шей (охроноз) темн ые пя тна на склер е и роговиц е артрит ы

Болезнь кленового сироп а – нарушение окис литель ного декарбоксил иро вания -кетокислот, образованны х и з валин а, изолейцин а, и лейцин а, дефект дегидрогеназ ы р азветвлённых цепей. Уровень аминокислот с разветвлённой цепью и - кетокислот значительно повышается как в крови так и в печени. Моча с запахом кленового сиропа Ранние симптомы: летаргия кетоацидоз потеря сознания, кома и смерть

Фенилкетонурия дефицит фенилаланингидроксилаз ы Фенилаланин превр ащает ся в фенилпируват. Нарушение ми е лин ирования нерв о в Масса мозга ниже норм ы. Умственное и физич еско е отставание. Диагностич еские критери и : у р о вень фенилаланин а в крови FeCl 3 тест проб ы ДНК (пренатально)

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПУТИ СИНТЕЗА АМИНОКИСЛОТ Растения и микроорганизмы могут синтезировать все 20 аминокислот В организме человека может образоваться только 11 аминокислот (заменимые аминокислоты) Заменимые аминокислоты образуются из метаболитов гликолиза или цикла Кребса Другие АК называются незаменимые" аминокислоты и должны поступить с пищей

Дефицит хотя бы одной аминокислоты приводит к отрицательному азотистому балансу. В этом случае больше белка распадается, чем синтезируется.

Пути синтеза аминокислот характеризируются дивергенцией Общие черты: углеродный скелет происходит из метаболитов гликолиза, пентозофосфатного пути, цикла трикарбоновых кислот. Все аминокислоты группируются в семейства относительно метаболитов из которых они образуются