31.Ферментативный гидролиз белков. Протеолитические ферменты, их специфичность, активация.

Белки являются основным строительным материалом различных биологических структур клеток организма, поэтому обмен белков играет первостепенную роль в их разрушении и новообразовании. У здорового взрослого человека за сутки обновляется 1 - 2% общего количества белков тела, что связано преимущественно с деградацией мышечных белков до свободных аминокислот. Примерно 75 - 80% высвободившихся аминокислот снова используется в биосинтезе белков; оставшаяся часть подвергается различным метаболическим превращениям.

Главным путем распада белков в организме является ферментативный гидролиз, называемый протеолизом. Протеолиз белков протекает в любой клетке организма. Протеолитические ферменты локализованы в основном в лизосомах, незначительная часть ферментов, гидролизующих белки, есть в цитозоле клетки. Распад клеточных белков, катализируемый протеолитическими ферментами с различной специфичностью, приводит к образованию аминокислот, которые используются в этой же клетке или выделяются из нее в кровь. Но основным материалом для обновления клеточных белков служат аминокислоты, получаемые из белков пищи. В желудочно-кишечном тракте локализованы протеолитические ферменты различной специфичности. В желудочном соке находится пепсин. Субстратом пепсина могут быть как нативные, так и денатурированные при термической обработке продуктов белки пищи. Пепсин быстро гидролизует в белках пептидные связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот - фенилаланина, тирозина, триптофана. Медленнее пепсин гидролизует пептидные связи, образованные каробксильными группами лейцина, аспарагиновой и глутаминовой кислот. Протеолиз в кишечнике обеспечивает ряд ферментов: трипсин, химотрипсин, карбоксипептидазы А и В, дипептидазы и др. Трипсин гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами аргинина и лизина, химотрипсин - фенилаланина, тирозина и триптофана; действие этих ферментов приводит к более глубокому гидролизу белков по сравнению с гидролизом в желудке. Карбоксипептидаза А быстро отщепляет с С-конца образовавшихся олигопептидов аминокислоты с ароматическими или алифатическими боковыми радикалами. Карбоксипептидаза В действует только на пептиды, имеющие на С-конце остатки аргинина или лизина. Слизистая кишечника содержит группу аминопептидаз, которые при действии на полипептидные цепи поочередно освобождают N-концевые аминокислоты. Здесь же локализованы и дипептидазы, гидролизующие дипептиды. Белки пищи при участии перечисленных ферментов гидролизуются до свободных аминокислот. На скорость гидролиза белков пищи указывает тот факт, что через 15 мин после приема человеком белка, содержащего меченые по азоту (15N) аминокислоты, изотоп 15N обнаруживается в крови. Максимальная концентрация аминокислот достигается через 30 - 50 мин после приема белка с пищей.

Гидролитическое расщеплением белков можно выразить следующей схемой:

Всасывание аминокислот происходит главным образом в тонком кишечнике, где функционируют специфические системы транспорта аминокислот. Кровотоком аминокислоты транспортируются во все ткани и органы.

Протеолитические ферменты (синоним: протеазы) — белки, пептид-гидролазы, ферменты класса гидролаз, расщепляющие пептидные связи между аминокислотами в белках и пептидах. Протеолитические ферменты играют важнейшую роль в переваривании белков пищи в желудке и кишечнике человека. Большинство протеолитических ферментов органов пищеварения продуцируется в виде проферментов. Физиологический смысл этого заключается в том, чтобы акт продукции фермента (профермента) был отделен от акта его активации — превращения в фермент и, таким образом, белки тканей, продуцирующих ферменты, не подвергались воздействию этих самых ферментов.

Протеазы подразделяются на:

экзопептидазы (пептидазы), гидролизующие (расщепляющие), преимущественно, внешние пептидые связи в белках и пептидах

эндопептидазы (протеиназы), гидролизующие, преимущественно, внутренние пептидые связи

К эндопептидазам относятся наиболее важные для желудочного пищеварения протеолитические ферменты пепсин, гастриксин и химозин, а также вырабатываемые в виде проферментов поджелудочной железой и участвующие в кишечном пищеварении трипсин, химотрипсин и эластаза. Экзопептидазами являются протеолитические ферменты карбоксипептидаза А и карбоксипептидаза В, также присутствующие в панкреатическом соке. К экзопептидазам относятся ферменты кишечного сока: аминопептидазы (аланин-аминопептидаза и лейцин-аминопептидаза) и дипептидазы (глицилглицин-дипептидаза, глициллейцин-дипептидаза, пролиназа и пролидаза). Протеазы разделяют на шесть групп, в зависимости от строению активного центра:

сериновые; в активном центре этих протеаз присутствует серин; сериновые протеазы — трипсин, химотрипсин и эластаза составляют 44% от общего количества белка экзокринной части поджелудочной железы, треониновые, цистеиновые. аспартильные — желудочные протеазы пепсин, гастриксин, катапепсины Д и Е и другие, металлопротеазы — например, карбоксипептидазы А и В являются Zn-металлопротеазами, глютаминовые. Протеолетические ферменты (протеазы) является активным компонентам во многих ферментных препаратах, применяемых для коррекции секреторной дисфункции желудка и нарушений процесса пищеварения в тонкой кишке.