Белки 2. Обмен и функции ак ф ак
 Скачать 28.48 Kb.
|
|
Обмен и функции АК Ф АК: Синтез белков Нейромедиаторы и гормоны Доноры N в синтезе азотсодержащих небелковых соединений (гем, нуклеотидов, креатин, холин, и др) Источник энергии Ф белков: Ферментативная Структурная Транспортная Сигнальная Защитная Сократительная Энергетическая Источники и пути использования АК в клетках Свободные АК: 35г (35-65 мг/дл в крови) Белки (15кг) Источники: Белки пищи Собственные белки тканей Эндогенный синтез из углеводов Депонирующие формы: белки тканей (больше мышц) Распад/синтез в день: 400 г белков Углеводы дают только углеродную часть Основной источник: белки пищи Биологическая ценность белков 9,3 ккал/моль 38,9 кдж/моль Азотистый баланс АК 95% азота Азотистый баланс: +N/-N = азотистое равновесие + поступает больше – выделяется больше Норма азотистого обмена: 30-50 г/сут; Дети (2-3 г на 1 кг; 1,5-2 г на 1 кг) Норма: 100-120 г/сут Полноценность белкового питания Незаменимые и заменимые АК Заменимые легко синтезируются организмом, тк мало реакций Незаменимые сложно синтезируются организмом, тк много реакций Частично заменимые Арг и гис Условно заменимые Тир (ФЕН) и цис (ТРЕ) Питательная ценность Зависит: АК состав Способность усваиваться Различие: Кол-во Заменимых и незаменимых АК Возможность переваривания Фибрилярное строение, малорастворимы, не расщепляются протеазами Биологическая ценность: 100 (есть все незаменимые АК, переваривается легко) Мясо говядины 98 Растительные 36 Нормы белка в питании Азотистое равновесие: 30-50 г/сут Взрослые: 100-120 г Дети: 50-70 г Белковая недостаточность Квашиоркор Переваривание белков Белки пищи – Протеазы (пептидогидролазы) – Пептидогидролазы расщепляют определенные АК: Эндопептидазы – внтури Экзопептидазы – концевыми Переваривание в желудке Желудочный сок: НCl, гликопротеин (фактор Касла) (обкладочные кл или париетальные) Пепсиноген и гастриксин (20-30%) (главные) Муцинсодержащая слизь (добавочные) Образование и роль соляной кислоты Белки –> Гистамин, гастрины –> НCl, пепсиноген CO2 из крови + H2O= H2CO3 (карбоангидраза) – HCO3- + H+ -> Cl в обмен на HCO3- -> Н ч-з водородную помпу, Сl через хлоридный канал –> полость желудка –> HCl –> понижение pH -> активация пепсиногена Ф HCl: Денатурация белков Бактерицидное действие Активация пепсиногена Оптимум pH для пепсина Стимуляция выработки кишечных гормонов -> выработка желчи и панкреатического сока Высвобождение Fe и перевод его в +2 Высвобождение коферментов (гем, тдф, фмн, фад, биотин, кобаломин) Механизм активации пепсина Гастрины –> синтез и секреция пепсиногена + HCl –> пепсин (1 полипептидная цепочка 40 кД) Активация -42 АК (+) с N конца –> пепсин (-) –> пепрестройка активного центра –> аутокатализ (Ароматические, Лей, дикарбоновые) Пепсин – эндопептидаза Возврастные особенности переваривания белков в желудке Реннин (химозин) -> казеин в параказеин -> параказеин + ca2+ -> нерастворимая соль (задерживает молоко для расщепления его пепсином) Нарушение переваривания белков в желудке Повышенная кислотность: язвы желудка и 12пк, гиперацидозный гастрит, изжога, диарея Пониженная кислотность: при атрофических гастритах Пернициозная анемия (не вырабатывается B12) Анацидность (pH>6) -> рак желудка Кислотность желудка: ТЕ (титрационные единицы) – 0,1 моль NaOH в 1 мл на титрование 100 мл сока Общая кислотность – все кислоты желудка за 1 час (40-60 ТЕ) Связанная соляная кислота – связана с белками и продуктами их переваривания (20-30 ТЕ) Свободная соляная кислота – не связана с компонентами желудочного сока (20-40 ТЕ) pH желудочного сока: 1,5-2 Переваривание белков в кишечнике Химус –> 12пк -> Поступление пептидов –> холецистокинин –> выделение панкреатических ферментов Активация панкреатических ферментов Проферменты - активные ферменты: Трипсиноген - трипсин Химотрипсиноген - Химотрипсин Проэластаза - Эластаза Прокарбоксипептидаза А и Б – карбоксипептидаза А и Б Активация трипсиногена Энтеропептидаза (эпителия кишечника) Отщепляет Вал-(асп)4-Лиз –> Формирование активного центра –> активный трипсин –> активирует химотрипсиноген –> отщепяет 15й и 16й АК –> активный П-химотрипсин –> 14й-15й –> буковка-химотрипсин –> тре-арг –> альфа-химотрипсин (3 полипептидные цепи ч-з S-S мостики) Остальные Трипсин так же путем частичного протеолиза Специфичность действия протеаз Трипсин: Арг-Лиз Химотрипсин: Ароматические АК Карбоксипептидазы А (аромат и гидрофобные) и Б (Арг и Лиз): (цинк содержащие) – отщепляют С-концевые остатки АК (Экзопептидазы) Последний этап пищеварения Гидролиз небольших пептидов: Аминопетидазы и дипептидазы (Экзопептидазы) Аминопептидазы: N конец (Zn или Mn зависимый фермент) Дипептидазы: дипептиды! До АК Защита клеток от действия протеаз Синтез ферментов в неактивном виде Белок-ингибитор трипсина (прочный комплекс с преждевременно активированным трипсином) Слизь Транспорт АК в клетки 2 вида транспорта: Воротная вена -> печень Лимфатические сосуды –> грудной лимфатический проток –> кровь Белковая пища – 30-50 мин – макс конц АК в крови (Угл и Жиры замедляют всасывание) Всасывание L-АК – активный процесс – Na-зависимый механизм симпорта Переносчики: Нейтральные, с короткой боковой цепью (ала сер тре) Na Нейтральные, с длинной или разветвленной боковой цепью (вал, лей, изо) С катионными радикалами (лиз арг) С анионными радикалами (глу асп) Иминокислот (пролин оксипролин) Na АК конкурируют за всасывание Лей уменьшает ИЗО ВАЛ Гамма-глутамильный цикл Р-н: кишечник, почки, мозг 6 ферментов (1 мембранный, 5 цитозольных): Глутамат -> Гама-глутамилтрансфераза -> гама-глутамил-АК -> гама-глутамилциклотрансфераза -> Оксопролин -> оксопролиназа (+АТФ) -> Цистеин + глутамат -> гама-глутаминцистеинсинтетаза -> гама-глутаминцистеин + глицин -> глутатионсинтетаза -> глутатион Нарушение переваривания белков и транспорта АК Всасывание небольших белков в кровь вызывает имунную реакцию У детей в кровь поступают антитела молозива (антитела и антитоксины, инг трипсина), а тк ферменты имеют низкую активность, то поступающие нативные белки вызывают иммунную реакцию Целикалия (нетропическая спру) – нарушение слизистой кишечника вследствие повышенной чувствительности к глютену Цистинурия, болезнь Хартнапа и др – дефект переносчиков нейтральных АК в кишечнике и почках. Дефект 5-оксопролиназы – с мочой выделяется оксопролин Катаболизм АК Трансаминирование и дезаминирование Трансаминирование: Перенос альфа-аминогр на альфа-кетокислоту (реакция обратима) Фермент: аминотрансфераза (кофермент- пиридоксальфосфат ПФ B6) Р-ны: митохондрии и цитозоль (различаются по физико-хим св-ам) АК: все кроме (лиз, тре, про) Механизм р-ии Пинг-понг Первый продукт уходит раньше присоединения до того как второй субстрат присоединиться Активная форма: 1. пиродоксальфосфат + аминогр лиз альдиминной связью (прочной) 2. ионные связи (фосфатный остаток и N в пиридиновом кольце кофермента) ПФ – переносчик аминогрупп (альдегидная группа обратимо присоединяет NH2 гр образуя основания Шифа) Ход реакции: E-PLP + NH2 АК = E-пиридоксаминфосфат + кетокислота (включает образование 2ух шифовых оснований) E-пиридоксаминфосфат + кетокислота = E-PLP + АК Органоспецифичные аминотрансферазы АЛТ и АСТ В основном трасаминирование: глутамат, аланин, аспартат – альфа-кетоглутарат, пируват, оксалоацетат Основной донор: глутамат АК1 (Трансаминирование) -> а-кетоглутарат -> глутамат -> кетокислота -> АК2 10 видов аминотрансфераз: АЛТ (аланиламинотрансфераза) Аланин- а-кетоглутарат (печень, сердечная мышца) ГПТ (глутамат-пируватаминотрансфераза) АСТ (аспартатаминотрансфераза) Аспартат – а-кетоглутарат (печень, сердечная мышца) ГОТ (глутаматоксалоацетатаминотрансфераза) Дезаминирование АК Реакция отщепления а-аминогруппы от АК, с образованием соответствующей а-кетокислоты + NH3 NH3: превращается в мочевину, соли аммония А-кетокислоты: В АК ч-з трансаминирование Глюконеогенез Анаплеротические реакции Окисление до CO2 H2O Виды дезаминирования: Окислительное Непрямое (трансдезаминирование) Неокислительное Внутримолекулярное Окислительное дезаминирование >Глутаминовой к-ты Ф: глутамтдегидрогеназа (Nad+) активна в митох всех органав (кроме мышц) 6 субъед; Регуляторный фермент; аллостерическая регуляция (ATP. GTP. NADH) Изб ATФ – диссоциация комплекса – потеря активности Изб АДФ – активация фермента Ферментативное дегидрирование глутамата -> а-иминоглутарат Неферментативное гидролитическое отщепление иминогруппы -> NH3 + а-кетоглутарат Обратимая реакция: при повышении конц NH3 – восстановительно аминирование а-кетоглутарата Вывод: низкий энергоуровень -> разрушение АК -> образование а-кетоглутарата -> поступление в ЦТК Глутаматдегидрогеназа: может индуцироваться кортизолом (глюкокортикостероид) Оксидаза L-АК (FMN) почки и печень Оптимум pH=10 (в нейтральной среде активность мала) Вклад незначителен (изза pH) Оксидаза D-АК (FAD) почки и печень Оптимум pH=7 (активен в нейтральной среде) Вклад незначителен (мало D-АК) НО способствует переходу в L-АК Непрямое дезаминирование (трансдезаминирование) Большинство АК (кроме глутамина) дезаминируются в 2е стадии АК – а-кетоглутарат – глутаминовая к-та – прямое окислительное дкзаминирование Ф: аминотрансфераза (ПФ) и Глутаматдегидрогеназа (NAD+) Реакции обратимы: обеспечивает катаболизм и образование любой АК из а-кетокислоты В мышечной ткани: активность глутаматдегидрогеназы низка => + ИМФ-АМФ цикл: Трансаминирование а-кетоглутаратом, образование глутамата – трансаминирование глутамата с оксалоацетатом (фермент АСТ), образование аспартата – реакция переноса NH2 Гр от аспартата на ИМФ, образование АМФ и фумарата – гидролитическое дезаминирование АМФ Преобладает в мышцах при интенсивной работе: накопление молочной к-ты – выделяетя NH3 - предотвращает закисление среды в клетках (изза лактата) Неокислительное дезаминирование В печени АК: Серин, Тре, Гис Серина Ф: сериндегидрогеназа -H2O и обр метиленовой гр – неферментативная перестройка молекулы, обр иминогруппа – неферментативный гидролиз, отщепляется NH3 и обр пируват Треонина Ф: треониндегидрогеназа Гистидина Ф: гистидаза (гистидинаммиаклиаза) внутримолекулярная (без воды) В печени и коже Обмен NH3 Источники в клетках 100 г/сут в основном АК, меньше биогенные амины и нуклеотиды В кишечнике: гниение белков – воротная вена – задерживается в печени В крови переходит в ион аммония Механизм токсического действия NH3: Проникнование ч-з мембрану в кл – в митох сдвигает р-ию на глутамат – уменьшение а-кетоглутарата: Угнетение обмена АК (р-ии трансаминирования) – угнетение синтеза нейромедиаторов Гипоэнергетическое состояние в р-те снижения скорости ЦТК Недостаточность а-кетоглутората – снижение конц метаболитов цтк – ускорение синтеза оксалоацетата из пирувата – интенсивное потребление СО2 Сдвигает pH в щелочную среду (алкалоз) – увеличивает сродство гемоглобина к О2 – гипоксия тканей – накопление СО2 – гипоэнергетическое состояние (страдает ГМ) Стимулирует синтез глутамина из глутамата в нервной ткани (глутаминсинтаза) Накопление глутамина в кл нейроглии – повышение осмотического давления – набухание астроцитов – отек мозга. Снижение конц. Глутамата – нарушение обмена АК и нейромедиаторов (ГАМК – осн. Торомозной медиатор – уменьшение – нарушение проведения нервного импульса – судороги) NH4+ не проникает ч-з мембраны (ЦПМ и митохондриальную) – конкурирует с Na et K за ионные каналы – нарушение проведения нервного импульса Связывание (обезвреживание) аммиака Основная р-ия: Глутамат ->глутаматсинтетаза (mg2+)-> Глутамин Аллостерическая регуляция (ингибирование): АМФ, Г-6-Ф, Гли, Ала, Гис Транспорт: облегченная диффузия Ткани-поставщики: мышцы, мозг, печень Ткани-акцепторы: кишечник, почки Кишечник: глутаминаза (алкалоз (-); ацидоз (+)) Глутамин – глутамат – пируват в аланин – воротная вена – печень (небольшая часть) Почки: глутаминаза Глутамин – глутамат – аммониевые соли (NH4CL) – моча Глутамин – основной донор азота в организме Роль: синтез: пуриновых, пиримидиновых нуклеотидов,аспарагина, аминосахаров и др. Синтез Аспарагина: аспарагинсинтетаза >энергии (2е макроэрг связи) Изформы: Глутаминзависимая (жив) Аммиакзависимая (бакт и жив) Аспартат – аспарагин Синтез мочевины NH3 + CO2 –(2ATP)- карбамоилфосфат (в митохондриях) карбамоилфосфатсинтетаза 1 (2 в цитозоле для пиримидиновых нуклеотидов) – орнитиновый цикл (синтез мочевины): карбомоилфосфат вступает в реакцию катализируемую орнитин-карбомоилтрансферазой и образуется цитрулин который выходит из митохондрии в цитозоль и соединяется с аспартатом который образуется ч-з аспартат-аргининсукцинатный шунт с образованием аргининсукцината (кат аргининсукцинатсинтетаза) далее лиаза расщепляет на аргинин и фумарат, фумарат возвращается в цикл кребса, а аргинин (кат аргиназа) распадается на орнитин и мочевину! Восстановительное аминирование а-кетоглутарата (глутаматдегидрогеназа) Органы: мозг и др Слабо выражена, но полезна (2NH3 обезврежено) А-кетоглутарат-глутамат-глутамин |