4)у недоношенных и новорожденных - охлаждение, малые запасы гликогена в печени и ее общая незрелость, 5) нарушения кишечника, гельминтозы, дисбактериозы.
50. Динамическое состояние белков в организме. Общая схема источников и путей расходования АК в тканях
Азотистый баланс -- общий показатель обмена белка в организме. Азотистый баланс -- это разница между поступлением азота (обычно в форме белка) и его выведением (обычно в форме неусвоенного белка из кишечника и мочевины -- почками). Положительный азотистый баланс наблюдается при задержке азота в организме, что отмечается при росте, беременности или в послеоперационном периоде. Отрицательный азотистый баланс отражает общую потерю белков, нередко связанную с неполноценным белковым питанием. У здорового взрослого человека отмечается азотистое равновесие, при котором потери азота компенсируются поступлением белков с пищей. Норма белка в питании -- 80-100 г.
Биологическая ценность белков определяется наличием и соотношением незаменимых аминокислот: вал, лей, илей, тре, мет, фен, три, лиз (для детей еще арг и гис).
Незам-е: триптофан, фениаланин, лизин, треонин, метионин, лейцин, изолейцин, валин, гистидин. Част-но зам-е: аргинин, цистеин, тирозин. Замен-е: глицин, аланин, серин, глутамат, глут-ая к-та, аспарагин, аспарагиновая к-та, пролин.
Аминокислоты, класс органических соединений, объединяющих в себе свойства кислот и аминов, т.е. содержащих наряду с карбоксильной группой - COOH аминогруппу - NH2 Аминокислоты играют очень большую роль в жизни организмов, т.к. все белковые вещества построены из аминокислот. Все белки при полном гидролизе (расщеплении с присоединением воды) распадаются до свободных аминокислот, играющих роль мономеров в полимерной белковой молекуле. Источники АК в клетке - поступление с пищей, из крови, распад собственных внутриклеточных белков и синтез заменимых аминокислот, кетокислот. Основным экзогенными источником аминокислот являются белки пищи. Белки переводятся в доступную для организма форму при переваривании под действием протеолитических ферментов, входящих в состав желудочно-кишечных секретов. Свободные аминокислоты всасываются и после транспорта кровью включаются в клетках в различные пути использования. Путь дальнейшего превращения аминокислот зависит от вида и функции клетки, условий ее существования и гормональных влияний. Спектр веществ, получаемых клеткой из аминокислот, чрезвычайно широк. Главным путь испол-я - синтез собственных белков. Кро ме то го, ами но кислоты используются для синтеза других азотсодержащих соединений, например таких, как тироксин, адреналин, гистамин, выполняющих специфические функции. Аминокислоты служат также источником энергии, включаясь в путь катаболизма.
51. Переваривание белков в ЖКТ. Протеиназы жкт, их субстратная специфичность
Все белки подвергаются действию гидролаз (третий класс ферментов), а именно пептидаз - они, как правило, вырабатываются в неактивной форме, а затем активируются путем частичного протеолиза.
> Ротовая полость. Гидролиза нет.
> Желудок. Действуют ферменты:
1) Пепсин (вырабатывается в виде пепсиногена, который активируется соляной кислотой и своей активной формой - пепсином). Пепсин - эндопептидаза (т.е. разрывает внутренние пептидные связи), действующая на пептидные связи, образованные СООН-группой ароматических АК (ГИС, ТРИ, ТИР, ФЕН).
2) Гастриксин (рНоптим.=3,5) - эндопептидаза, рвет связи, образованные дикарбоновыми АК (ГЛУ, АСП).
В желудке образуются достаточно крупные пептиды - пептоны, или альбумозы.
> Кишечник. Действуют ферменты: трипсин, химотрипсин, эластаза, карбоксипептидаза, аминопептидаза, дипептидазы, энтеропептидаза.
В результате действия указанных ферментов происходит полный гидролиз белков пищи.
1) химотрипсин вырабатывается в ПЖЖ (поджелудочной железе), активируется частичным протеолизом трипсином. Действует в кишечнике (рН=7,5-8,5) как эндопептидаза; рвет связи, образованные СООН-группой ароматических АК.
2) трипсин вырабатывается в ПЖЖ, активируется частичным протеолизом (отщепление 6 АК-фрагмента с N-конца). Действует в тонкой кишке как эндопептидаза, рвет связи, образованные СООН-группами диаминомонокарбоновыми кислотами (ЛИЗ, АРГ).
3) эластаза вырабатывается в ПЖЖ, активируется частичным протеолизом трипсином. Действует в кишечнике как эндопептидаза; рвет связи, образованные АК пролином (ПРО).
4) карбоксипептидазы А и В вырабатываются в ПЖЖ, активируются частичным протеолизом трипсином. Действуют в кишечнике как экзопептидазы; рвут связи, образованные СООН-группами: А- ароматических и алифатических АК, В- ЛИЗ и АРГ.
5) аминопептидаза вырабатывается слизистой кишечника, активируется ионами Zn2+ и Mn2+. Действует в кишечнике как экзопептидаза; отщепляет по одной АК с N-конца.
6) дипептидазы вырабатываются слизистой кишечника, активируются ионами Co2+ и Mn2+. Действуют в кишечнике как экзопептидазы; расщепляют дипептиды.
7) эндопептидаза вырабатывается в кишечнике, активирует трипсиноген.
52. Катаболизм АК в тканях. Дезаминирование, химизм, ферменты, биологическая роль
Главный путь испол-я - синтез собственных белков. АК используются для синтеза других азотсодержащих соединений, например таких, как тироксин, адреналин, гистамин, выполняющих специфические функции. Аминокислоты используются также как источники энергии, включаясь в путь катаболизма.
Общие пути катаб-ма АК
Катаболизм аминокислот включает два этапа: 1) дезаминирование, заключающееся в отщеплении аминогруппы с образованием кетокислоты; 2) катаболизм кетокислот -- безазотистых остатков аминокислот.
Дезаминирование. С наибольшей скоростью дезаминируется глутаминовая кислота. Реакция сопровождается окислением, поэтому называется окислительным дезаминированием. Окислительное дезаминирование глутаминовой к-ты катализирует NAD-зависимая дегидрогеназа (рис. 10.8).Эта реакция обратима, но ее основная роль заключается в дезаминировании. В ходе дезаминирования глутамата аминогруппа сразу превращается в ион аммония, поэтому эта реакция называется прямым окислительным дезаминированием. Большинство аминокислот дезаминируются непрямым путем, включающим два этапа: 1) трансаминирование с б-кетоглутаратом с образованием глутамата; 2) окислительное дезаминирование глутамата (рис. 10.9).
Глутаматдегидрогеназа -- ключевой фермент катаболизма аминокислот. Она аллостерически ингибируется АТФ, ГТФ NADH -- показателями высокого энергетического статуса клетки. Высокие концентрации АДФ активируют глутаматдегидрогеназу, при участии которой аминокислоты превращаются в кетокислоты, далее поступающие в цитратный цикл как энергетические субстраты.
53. Трансаминиров-е АК. Химизм, ферменты, биологическая роль. Понятие о непрямом дезамин-и (трансдзамин-е)
Заключительной рекцией в синтезе аминокислот из б-кетокислот является р-ция трансаминирования, в ходе кот-ой аминогруппа переносится от донорной АК к акцепторной б-кеток-те. В рез-те получается б-кеток-та из донорной АК и новая АК. Реакцию катализируют ферменты аминотрансферазы с участием кофермента пиридоксальфосфата . Эта реакция легко обратима.
Любые АК, кот-х в пище недост-но м. получить за счет имеющ-ся в избытке при наличии соот-х кетокислот.ри. 10.6. Исключением являются лизин и треонин, которые не участвуют в реакциях трансаминирования. Трансамин-е происх-т прак. во всех органах. Промежуточные продукты нек-х метаболических путей явл-ются кеток-ми и могут вкл-ся в трансамин-е.
Роль. Трансаминирование может быть использовано как для синтеза аминокислот (заключительная реакция), так и для катаболизма аминокислот. Замещение аминогруппы в аминокислоте на кетогруппу является первой стадией в катаболизме некоторых аминокислот.
Дезаминирование, заключается в отщеплении аминогруппы с образованием кетокислоты. Большинство аминокислот дезаминируются непрямым путем, включающим два этапа: 1) трансаминирование с б-кетоглутаратом с образованием глутамата; 2) окислительное дезаминирование глутамата.
Глутаматдегидрогеназа -- ключевой фермент катаболизма аминокислот. Она аллостерически ингибируется АТФ, ГТФ NADH -- показателями высокого энергетического статуса клетки. Высокие концентрации АДФ активируют глутаматдегидрогеназу, при участии которой аминокислоты превращаются в кетокислоты, далее поступающие в цитратный цикл как энергетические субстраты.
54. Декарбоксил-е АК. Биогенные амины, физиолог-е ф-ции обезвреж-я
Процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде СО2 получил название декарбоксилирования. Несмотря на ограниченный круг аминокислот и их производных, подвергающихся декарбоксилиро-ванию в животных тканях, образующиеся продукты реакции - биогенные амины - оказывают сильное фармакологическое действие на множество физиологических функций человека и животных.
Реакции декарбоксилирования в отличие от других процессов промежуточного обмена аминокислот являются необратимыми. Они катализируются специфическими ферментами - декарбоксилазами аминокислот. Декарбоксилазы аминокислот состоят из белковой части, обеспечивающей специфичность действия, и простетической группы, представленной пиридоксальфосфатом (ПФ).
Гистидин. Реакция образования гистамина наиболее активно идет в тучных клетках легких, кожи, печени, базофилах и эозинофилах. В клинической практике секреция гистамина обычно связана с аллергиями. Физиологические эффекты: стимулирует образование желудочного сока, т.е.способствует пищеварению. Он также расширяет кровеносные капилляры, повышает проницаемость мембран и вызывает сокращение гладких мышц пищеварительного тракта, матки и бронхов.
Глутамат. Синтез г-аминомасляной кислоты (ГАМК) происходит исключительно в центральной нервной системе - в подкорковых образованиях головного мозга. Физиологические эффекты: В центральной нервной системе ГАМК (наряду с глутаминовой кислотой) является тормозным медиатором.
При декарбоксилировании орнитина образуется путресцин, лизина -- кадаверин. Физиолог роль-изменяют степень агрегации полисом.Регулируют синтез РНК и белка.
При декарбоксилировании серина образуется этаноламин, БАВ-ацетилхолин. Физиолог роль-возбуждающий медиатор вегетативной нервной системы.
При декарбоксилировании цистеина образуется меркаптоэтиламин, который входит в состав КоА. Меркаптоэтиламин является радиопротектором.
Таким образом, биогенные амины являются сильными фармакологически активными веществами, оказывающими разностороннее влияние на физиологические функции организма. Некоторые биогенные амины нашли широкое применение в качестве лекарственных препаратов.
Инактивация биогенных аминов происходит двумя способами:
1) дезаминированием и окислением;
2) метилированием.
Реакцию дезаминирования и окисления (рис. 10.26В) катализирует FAD-зависимая моноаминооксидаза (МАО). Инактивация биогенных аминов путем их метилирования протекает с участием метилтрансфераз и SAM как донора метильной группы (рис. 10.26Г).
55. Конечные продукты азотистого обмена. Основные источники аммиака. Обезвреживание аммиака в месте образования
В сутки распадается около 1-2% всех белков организма, что составляет в среднем 500 г. Из них 80% (400 г) идут на ресинтез организм-специфичных белков, а 20% (100 г) подвергаются непрямому дезаминированию с образованием конечных продуктов - кетокислот и аммиака (они содержат 10-16 г азота).
Аммиак непрерывно образуется во всех органах и тканях организма. Наиболее активными его продуцентами в кровь являются органы с высоким обменом аминокислот и биогенных аминов - нервная ткань, печень, кишечник, мышцы.
Основные источники аммиака:
1.неокислительное дезаминирование некоторых аминокислот (серина, треонина, гистидина) - в печени,
2.окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты во всех тканях (кроме мышечной), особенно в печени и почках,
3.дезаминирование амидов глутаминовой и аспарагиновой кислот - в печени и почках,
4.катаболизм биогенных аминов - во всех тканях, в наибольшей степени в нервной ткани,
5.жизнедеятельность бактерий толстого кишечника,
6.распад пуриновых и пиримидиновых оснований - во всех тканях.
Так как аммиак является чрезвычайно токсичным соединением, то в тканях существуют несколько реакций связывания (обезвреживания) аммиака
- синтез глутаминовой кислоты (восстановительное аминирование) - взаимодействие б-кетоглутарата с аммиаком. Реакция по сути обратна реакции окислительного дезаминирования, однако в качестве кофермента используется НАДФН.,Не столь важна.
-синтез глутамина - взаимодействие глутамата с аммиаком. Является главным способом уборки аммиака, наиболее активно происходит в нервной и мышечной тканях, в почках, сетчатке глаза, печени. Реакция протекает в митохондриях. Образование большого количества глутамина обеспечивает высокие концентрации его в крови (0,5-0,7 ммоль/л). Азот, переносимый глутамином, используется клетками для синтеза пуринового и пиримидинового колец, гуанозинмонофосфата (ГМФ), аспарагина, глюкозамино-6-фосфата (предшественник всех остальных аминосахаров).