Обмен белков

При поступлении пищи в желудок, G-клетками, расположенными на малой кривизне и в пилорической области вырабатывается гормон – гастрин, который активирует главные клетки желудка, синтезирующие пепсиноген Пепсиноген - неактивная форма фермента, так клетки желудка защищаются от самопереваривания

Активация фермента происходит в полости желудка путем отщепления небольшого полипептида (ограниченный протеолиз), причем изменяется первичная структура и образуется активный центр Пепсиноген превращается в пепсин Такая активация происходит с помощью соляной кислоты и аутокаталитически (пепсин активирует пепсиноген)

Механизм активации ферментов Частичный протеолиз Под действием соляной кислоты Под действием соляной кислоты Под действием пепсина Под действием пепсина (аутокаталитически) (аутокаталитически) пепсиноген пепсин

Париетальные (обкладочные) клетки эпителия желудка секретируют соляную кислоту.

Образование соляной кислоты:

Н и Cl накапливаются в вакуоли, которая сокращается в ответ на стимуляцию гастрином Таким образом, гастрин стимулирует, как главные клетки, секретирующие пепсиноген, так и обкладочные, секретирующие соляную кислоту

Морфологической особенностью париетальных клеток является большая вакуоль, содержащая соляную кислоту Биохимической особенностью этих клеток является наличие карбангидразы, которая катализирует реакцию образования протонов водорода Бикарбонатные ионы перемещаются в кровь в обмен на ионы хлора

Роль соляной кислоты: активация пепсиногена денатурация пищевых белков бактерицидная попадая в ДПК активирует клетки, секретирующие секретин, холецистокенин, мотилин

Дальнейшее переваривание белков идет в кишечнике под действием ферментов поджелудочной железы и энтероцитов Как и пепсиноген, панкреотические ферменты секретируются в неактивной форме

Энтеропептидаза (энтероцитов) активирует трипсиноген, секретируемый поджелудочной железой, превращая в трипсин Трипсин активирует химотрипсиноген и прокарбрксипептидазу, секретируемые поджелудочной железой, превращая в химотрипсин и карбоксипептидазу

Кроме панкреатических протеаз в тонком кишечнике присутствуют протеазы, секретируемые энтероцитами Аминопептидаза, являющаяся экзопептидазой, гидролизует пептиды, отщепляя аминокислоты соответственно от N-конца пептида Дипептидаза - гидролизует дипептиды

Продуктами переваривания являются свободные аминокислоты

Биологическая роль аминокислот: пластическая, сигнальная

Пластическая функция (СИНТЕЗ) – в первую очередь поступившие в клетку аминокислоты используются для синтеза белков!!! Кроме того из них синтезируются нуклеиновые кислоты и небелковые азотсодержащие соединения – порфирин, креатин мышц, глутатион.

Сигнальная функция – синтез гормонов, нейромедиаторов, биологически активных веществ И только избыток аминокислот распадается, выполняя энергетическую функцию.

Биогенные амины Биогенные амины обладают высокой биологической активностью, поскольку способны оказывать воздействие на другие клетки и ткани в небольших концентрациях (обладают сигнальным действием) Образуются из аминокислот в результате декарбоксилирования:

Образование биогенных аминов:

В результате отщепления - карбоксильной группы аминокислот образуются амины Реакция катализируется декарбоксилазами, коферментом которых является фосфопиридоксаль (витамин В 6 ).

Образование биогенных аминов: -аминомасляная кислота (ГАМК) образуется из глутамата в ткани головного мозга, выполняя функции тормозного нейромедиатора -аминомасляная кислота (ГАМК) образуется из глутамата в ткани головного мозга, выполняя функции тормозного нейромедиатора

Гистамин образуется из гистидина в тучных клетках Выделяется в ответ на присутствие аллергена, вызывая зуд, отек Кроме того, является сильным сосудорасширяющим фактором, вызывая сокращение гладкой мускулатуры в клетках слизистой желудка стимулирует секрецию соляной кислоты.

Серотонин образуется из триптофана в нейронах гипоталамуса Функционирует как возможный нейромедиатор возбуждающего характера Также образуется в тучных клетках (кишечника, легких, почек, выделяется тромбоцитами) Обладает сосудосуживающим эффектом Сосудосуживающее влияние серотонина на артерии мягкой мозговой оболочке может играть роль в возникновении их спазмов (мигрень).

Норадреналин образуется в результате гидроксилирования дофамина в клетках нервной ткани, мозговом веществе надпочечников Функционирует как медиатор в синаптической передаче нервных импульсов Причем гидроксилирование идет по схожему механизму, рассмотренному выше (свободно- радикальный механизм), плюс обязательное присутствие витамина С.

Адреналин - продукт метилирования норадреналина в клетках мозгового вещества надпочечников Выполняет функции гормона Метилирование – перенос метильной группировки, с участием метионина, витаминов В 9, В 12 ( химизм этого процесса в биохимии витаминов ).

При избытке аминокислот происходит их распад- Происходит предварительное превращение всех аминокислот в глутамат – трансаминирование Осуществляется отсоединение аминогруппы – дезаминирование аминокислот В ходе распада аминокислот образуется аммиак, который требует немедленного обезвреживания.

Трансаминирование В ходе реакции трансаминирования аминогруппа переносится от аминокислоты к -кетокислоте В результате получается новая - кетокислота и новая аминокислота Реакцию катализируют ферменты аминотрансферазы с участием кофермента пиридоксальфосфата (производное витамина В 6 ).

Реакция трансаминирования легко обратима Чаще всего в роли кетокислоты выступает -кетоглутарат Трансаминирование происходит практически во всех органах и тканях

Трансаминирование:

Биологическая роль трансаминирования: Превращение любой аминокислоты в глутамат Путь синтеза заменимых аминокислот, но в этом случае реакция трансиминирования идет в обратном направлении Трансаминирование связывает между собой белковый и углеводный обмены (из пирувата можно получить глюкозу)

Окислительное дезаминирование Дезаминирование - отщепления аминогруппы в виде аммиака Реакция сопровождается окислением, поэтому называется окислительным дезаминированием В организме человека окислительному дезаменированию подвергается только глутаминовая кислота, катализируемое NAD-зависимой дегидрогеназой:

Дезаминирование глутамата:

Обезвреживание аммиака Пути образования: Дезаминирование аминокислот Распад пуриновых и пиримидиновых аминокислот Распад биогенных аминов

Аммиак токсичен и, поэтому его содержание в клетках и в крови должно быть предельно мало При накоплении аммиака в клетке, аммиак вступает в реакцию восстановительного амминирования с альфа- кетоглютаратом:

Восстановительное аминирование:

Токсическое действие аммиака заключается в том, что большие количества аммиака потребляют большие количества и альфа-кетоглутарата, при этом снижается интенсивность реакций ЦТК, что ведет к снижению синтеза АТФ в клетках В первую очередь страдает ЦНС – клинический симптом интоксикации эндогенным аммиаком является неврологическая симптоматика – нарушение функций мозга и развитие аммиачной комы.

Пути обезвреживания аммиака образование амидов дикарбоновых кислот образование аммонийных солей образование карбамоилфосфата (орнитиновый цикл)

образование глутамина и аспарагина при участии глутаминсинтетазы глутамин и аспарагин выполняют функцию транспортных форм аммиака в крови и переносят его в печень, где и происходит обезвреживание

Образование амидов:

образование аммонийных солей происходит в почках

Биосинтез мочевины (орнитиновый цикл) Синтез мочевины - циклический процесс Локализация- митохондрии гепатоцитов Мочевина – инертное, хорошо растворимое нетоксическое вещество Этим путем выводится 80% всего образующегося аммиака

химическая сущность орнитинового цикла заключается в следующим: из аммиака, углекислого газа, воды и аминогруппы аспартата в несколько химических реакций на матрице орнитина строится молекула мочевины синтез идет с затратой энергии мочевина выводится с мочой