Обмен белков. Остаточный азот крови
 Скачать 1.23 Mb.
|
Небелковый азот крови, азот веществ, остающихся после удаления белков плазмы. Состоит из азота мочевины (50%), АМК (25%), мочевой кислоты (4%), креатина (5%), креатинина (2,5%), эрготианина (8%),аммиака и индикана (0,5%). Еще 5% - глутатион, билирубин и др. белковые соединения. Норма 14,3-28,6 ммоль/л.
В организме человека возможен синтез восьми заменимых аминокислот: Ала, Асп, Асн, Сер, Гли, Глу, Глн, Про. Углеродный скелет этих аминокислот образуется из глюкозы. α-Аминогруппа вводится в соответствующие α-кетокислоты в результате реакций трансаминирования. Универсальным донором α-аминогруппы служит глутамат.  Амиды глутамин и аспарагин синтезируются из соответствующих дикарбоновых аминокислот Глу и Асп.
1) из серина с участием производного фолиевой кислоты в результате действия се-риноксиметилтрансферазы: 2) в результате действия фермента глицинсинтазы в реакции: 
Кроме восьми перечисленных заменимых аминокислот, в организме человека могут синтезироваться ещё четыре аминокислоты. Частично заменимые аминокислоты Apr и Гис синтезируются сложным путём в небольших количествах. Большая их часть должна поступать с пищей.
Для синтеза условно заменимых аминокислот тирозина и цистеина требуются незаменимые аминокислоты фенилаланин и метионин соответственно.
Аминокислоты (свободные и в составе белков) содержат почти 95% всего азота, поэтому именно они поддерживают азотистый баланс организма. Азотистый баланс - разница между количеством азота, поступающего с пищей, и количеством выделяемого азота (преимущественно в виде мочевины и аммонийных солей). Если количество поступающего азота равно количеству выделяемого, то наступает азотистое равновесие. Такое состояние бывает у здорового человека при нормальном питании. Азотистый баланс может быть положительным (азота поступает больше, чем выводится) у детей, а также у пациентов, выздоравливающих после тяжёлых болезней. Отрицательный азотистый баланс (выделение азота преобладает над его поступлением) наблюдают при старении, голодании и во время тяжёлых заболеваний. Минимальное количество белков в пище, необходимое для поддержания азотистого равновесия, соответствует 30-50 г/cyt.
Детям до 12 лет достаточно 50-70 г белков в сутки. Безбелковое питание (особенно продолжительное) вызывает серьёзные нарушения обмена и неизбежно заканчивается гибелью организма. Исключение даже одной незаменимой аминокислоты из пищевого рациона ведёт к неполному усвоению других аминокислот и сопровождается развитием отрицательного азотистого баланса, истощением, остановкой роста и нарушениями функций нервной системы. Недостаточность белкового питания приводит к заболеванию, получившему в Центральной Африке название "квашиоркор. Заболевание развивается у детей, которые лишены животных белков. Квашиоркор характеризуется задержкой роста, анемией, гипопротеинемией (часто сопровождающейся отёками), жировым перерождением печени. У лиц негроидной расы волосы приобретают красно-коричневый оттенок. Часто это заболевание сопровождается атрофией клеток поджелудочной железы. В результате нарушается секреция панкреатических ферментов и не усваивается даже то небольшое количество белков, которое поступает с пищей. Происходит поражение почек, вследствие чего резко увеличивается экскреция свободных аминокислот с мочой. Длительная недостаточность белка приводит к необратимым нарушениям не только физиологических функций, но и умственных способностей. Заболевание исчезает при своевременном переводе больного на богатую белком диету, включающую большие количества мясных и молочных продуктов. Один из путей решения проблемы - добавление в пищу препаратов лизина.
Физиологический минимум белка, азотистый минимум – наименьшее количество поступающего с пищей белка, пи котором сохраняется азотистое равновесие = 30-50 г белков в сутки. Принятые нормы белкового питания для взрослых и детей учитывают климатические условия, профессию, условия труда и другие факторы. Взрослый человек при средней физической нагрузке должен получать 100-120 г белков в сутки. При тяжёлой физической работе эта норма увеличивается до 130-150 г. Детям до 12 лет достаточно 50-70 г белков в сутки. При этом подразумевается, что в пишу входят разнообразные белки животного и растительного происхождения.
Белки, поступающие в желудок, стимулируют выделение гистамина и группы белковых гормонов - гастринов, которые, в свою очередь, вызывают секрецию НСI и профермента - пепсиногена. Под действием НСl происходит денатурация белков пищи. НСl обладает бактерицидным действием и препятствует попаданию патогенных бактерий в кишечник. Кроме того, соляная кислота активирует пепсиноген (частичный протеолиз) и создаёт оптимум рН для действия пепсина. Образовавшиеся под действием НСl активные молекулы пепсина быстро активируют остальные молекулы пепсиногена (аутокатализ). Пепсин в первую очередь гидролизует пептидные связи в белках, образованные ароматическими аминокислотами (фенилаланин, триптофан, тирозин) и несколько медленнее - образованные лейцином и дикарбоновыми аминокислотами. Пепсин - эндопептидаза, поэтому в результате его действия в желудке образуются более короткие пептиды, но не свободные аминокислоты. У детей грудного возраста в желудке находится фермент реннин (химозин), вызывающий свёртывание молока. Реннин катализирует отщепление от казеина гликопептида, в результате чего образуется параказеин. Параказеин присоединяет ионы Са2+, образуя нерастворимый сгусток, чем предотвращает быстрый выход молока из желудка. В слизистой оболочке желудка человека найдена ещё одна протеаза - гастриксин. Все 3 фермента (пепсин, реннин и гастриксин) сходны по первичной структуре, что указывает на их происхождение от общего гена-предшественника.
17,2 кДж = 4,1 ккал
Низкое значение рН химуса вызывает в кишечнике выделение белкового гормона секретина, поступающего в кровь. Этот гормон в свою очередь стимулирует выделение из поджелудочной железы в тонкий кишечник панкреатического сока, содержащего НСО3-, что приводит к нейтрализации НСl желудочного сока и ингибированию пепсина. Поступление пептидов в тонкий кишечник вызывает секрецию другого белкового гормона – холецистокинина, который стимулирует выделение панкреатических ферментов с оптимумом рН 7,5-8,0. В поджелудочной железе синтезируются проферменты ряда протеаз: трипсиноген, химотрипсиноген, проэластаза, прокарбоксипептидазы А и В. В кишечнике они путём частичного протеолиза превращаются в активные ферменты трипсин, химотрипсин, эластазу и карбоксипептидазы А и В. Активация трипсиногена происходит под действием фермента эпителия кишечника энтеропептидазы. Образовавшийся трипсин активирует химотрипсиноген, из которого получается несколько активных ферментов. Остальные проферменты панкреатических протеаз (проэластаза и прокарбоксипептидазы А и В) также активируются трипсином путём частичного протеолиза. В результате образуются активные ферменты - эластаза и карбокси-пептидазы А и В. Трипсин преимущественно гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами аргинина и лизина. Химотрипсины наиболее активны в отношении пептидных связей, образованных карбоксильными группами ароматических аминокислот (Фен, Тир, Три). Карбоксипептидазы А и В - цинксодержащие ферменты, отщепляют С-концевые остатки аминокислот. Последний этап переваривания - гидролиз небольших пептидов, происходит под действием ферментов аминопептидаз (отщепляют N-концевые АМК) и дипептидаз, которые синтезируются клетками тонкого кишечника в активной форме.
Те аминокислоты, синтез которых сложен и неэкономичен для организма, выгоднее получать с пищей. Такие аминокислоты называют незаменимыми. К ним относят фенилаланин, метио-нин, треонин, триптофан, валин, лизин, лейцин, изолейцин.  Питательная ценность белка зависит от его аминокислотного состава и способности усваиваться организмом. Некоторые их них содержат полный набор незаменимых аминокислот в оптимальных соотношениях, другие не содержат одной или нескольких незаменимых аминокислот. Если белок содержит все незаменимые аминокислоты в необходимых пропорциях и легко подвергается действию протеаз, то биологическая ценность такого белка условно принимается за 100, и он считается полноценным. К таким относят белки яиц и молока. Белки мяса говядины имеют биологическую ценность 98. Растительные белки по биологической ценности уступают животным, так как труднее перевариваются и бедны лизином, метионином и триптофаном.
Белки, которые содержат неполный набор аминокислот, особенно незаменимых. Растительные белки по биологической ценности уступают животным, так как труднее перевариваются и бедны лизином, метионином и триптофаном. Однако при определённой комбинации растительных белков организм можно обеспечить полной и сбалансированной смесью аминокислот.
Состояние белкового обмена определяется множеством факторов, как экзогенных (окружающая среда, характер питания и др.), так и эндогенных (физиологическое состояние организма, включающее нервно-гормональный статус, ферментная оснащенность и др.). Направление и интенсивность обмена белков в первую очередь определяются физиологическим состоянием организма и регулируются нейрогормональными факторами. Более интенсивно обмен белков протекает в детском возрасте, при активной мышечной работе, беременности и лактации, т.е. в случаях, когда резко повышаются потребности в белках. Существенное влияние на белковый обмен оказывает характер питания и, в частности, количественный и качественный белковый состав пищи. При недостаточном поступлении белков с пищей происходит распад собственных белков ряда тканей. Более существенное значение имеет, однако, качественный белковый состав пищи, так как отсутствие или недостаток хотя бы одной какой-либо незаменимой аминокислоты может служить лимитирующим фактором биосинтеза всех белков в организме. Степень усвоения белков и аминокислот пищи зависит также от количественного и качественного состава углеводов и липидов, которые резко сокращают энергетические потребности организма за счет белков. Обмен белков регулируется, кроме того, деятельностью желез внутренней секреции. Например, после введения АКТГ и гормонов щитовидной железы наблюдается интенсивный распад тканевых белков. Другие гормоны, в частности СТГ, андрогены и эстрогены, напротив, стимулируют анаболические реакции и способствуют синтезу белка.
См. вопросы 8 и 6. Биохимическую регуляцию обеспечивают гормонами ЖКТ. Ацетилхолин - стимулирует секрецию соляной кислоты через М-холинорецепторы париетальных клеток. Одновременно усиливает секрецию панкреатического сока. Гастрин - пептидный гормон, секретируется G-клетками пилорического отдела желудка в ответ на растяжение стенки желудка или повышение рН желудочного содержимого. Воздействует на главные и обкладочные клетки слизистой желудка, стимулируя секрецию как пепсиногена, так и соляной кислоты. Соматостатин - подавляет секрецию различных гормонально активных пептидов, вырабатываемых в желудке, кишечнике, печени и поджелудочной железе. Холецистокинин - пептидный гормон, синтезируемый, главным образом, клетками слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки в ответ на поступление из желудка белков и жирных кислот в составе химуса. Он стимулирует сокращение желчного пузыря, секрецию желчи и пищеварительных ферментов поджелудочной железы.
Желудочный сок - продукт нескольких типов клеток. Обкладочные (париетальные) клетки стенок желудка образуют соляную кислоту, главные клетки секретируют пепсиноген. Добавочные и другие клетки эпителия желудка выделяют муцинсодержащую слизь. Париетальные клетки секретируют в полость желудка также гликопротеин, который называют "внутренним фактором" (фактором Касла). Этот белок связывает "внешний фактор" - витамин В12, предотвращает его разрушение и способствует всасыванию. За сутки в желудке взрослого человека вырабатывается около 2 л желудочного сока.
НСI образуется в обкладочных клетках желудочных желёз в ходе реакций. Источником Н+ является Н2СО3, которая образуется в обкладочных клетках желудка. Ионы С1- поступают в просвет желудка через хлоридный канал. Концентрация НСl в желудочном соке может достигать 0,16 М, за счёт чего значение рН снижается до 1,0-2,0. Под действием НСl происходит денатурация белков пищи, не подвергшихся термической обработке, что увеличивает доступность пептидных связей для протеаз. НСl обладает бактерицидным действием и препятствует попаданию патогенных бактерий в кишечник. Кроме того, соляная кислота активирует пепсиноген и создаёт оптимум рН для действия пепсина.
Механизм активации – частичный протеолиз. От предшественника под действием какого-либо фактора (HCl, энтеропептидаза для трипсиногена, трипсин для хемотрипсиногена) происходит отщепление части белковой молекулы, что ведет к конформационному изменению фермента.
Поджелудочная железа, помимо всего прочего, синтезирует профермент прокарбоксипептидазу, которая в кишечнике под действием трипсина путем частичного протеолиза активируется и превращается в карбоксипептидазу.
Определение кислотности желудочного сока используют для диагностики различных заболеваний желудка. Повышенная кислотность желудочного сока обычно сопровождается изжогой, диареей и может быть симптомом язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, а также гиперацидного гастрита. Пониженная кислотность бывает при некоторых видах гастритов. Полное отсутствие НСl и пепсина (желудочная ахилия) наблюдается при атрофических гастритах и часто сопровождается пернициозной анемией вследствие недостаточности выработки фактора Касла и нарушения всасывания-витамина В12. Анацидность (рН желудочного сока >6,0) свидетельствует о значительной потере слизистой оболочкой желудка обкладочных клеток, секретирующих соляную кислоту, что часто вызывает рак желудка. Кислотность желудочного сока выражается в титрационных единицах (ТЕ) - количество 0,1 М NaOH в 1 мл, затраченное на титрование 100 мл желудочного сока по определённому индикатору. При определении кислотности желудочного сока различают: общую кислотность, связанную НСl и свободную НСl.
Молочная кислота в норме в желудочном соке отсутствует. Она образуется при уменьшении содержания или отсутствии свободной соляной кислоты в результате размножения молочнокислых бактерий или при злокачественных опухолях желудка, в клетках которых глюкоза окисляется анаэробным путём.
Заменимые аминокислоты: глицин, аспарагиновая кислота, аспарагин, глутаминовая кислота, глутамин, серин, пролин, аланин. См. вопр.9.
 Под действием ферментов бактерий путём разрушения боковых цепей аминокислот микробами.
|