2.1. Пути распада белков

1. Распад тканевых белков. Основные причины распада: старение клеток, повреждение внешними факторами (токсические вещества, излучения), денатурация белков, частичный протеолиз белков в ходе посттрансляционной модификации, переваривание белков пищеварительных соков, разрушение белков-ферментов, гормонов, когда необходимость в них отпала.

Гидролитический распад белков под действием протеолитических ферментов протекает в любой клетке в основном в лизосомах.

Время полужизни белка в клетке определяется природой его N-концевой аминокислоты. Если она легко соединяется с небольшим белком - убиквитином по АТФ-зависимой реакции, то такой убиквитинированный белок атакуется протеиназами и разрушается. Наиболее подвержены убиквитинированию арг, лиз, асп, асн и др. Мет, сер, ала и др. относят к стабилизирующим гидролитический распад белков. Время полужизни цитоплазматических белков: с N-концевой аминокислотой арг - 2 мин, мет - 20 ч.

2. Переваривание белков.

Переваривание белков начинается в желудке и завершается в верхнем отделе тонкого кишечника. Протеолитические ферменты (протеиназы) относятся к классу гидролаз. Их также называют пептидазами. Гидролиз заключается в разрыве пептидных связей —СО—NH— белковой молекулы.

Условия для переваривания белков в желудке: активный фермент пепсин, соляная кислота.

Синтез соляной кислоты: ионы хлора из крови проникают через клеточную мембрану и соединяются с ионами водорода, которые освобождаются при диссоциации угольной кислоты, образующейся в обкладочных клетках. Далее НС1 экскретируется обкладочными клетками в полость желудка. Предполагается участие АТФ.

Соляная кислота активирует пепсин, создает оптимальную среду для его действия; приводит к частичной денатурации белков, оказывает бактерицидное действие.

При многих заболеваниях желудочно-кишечного тракта нарушается секреция соляной кислоты и пепсиногена в желудке. Чаще увеличивается или уменьшается содержание соляной кислоты. Высокая кислотность бывает при язве желудка и двенадцатиперстной кишки. Полное отсутствие кислоты наблюдается при атрофических гастритах; в этих случаях, как правило, отсутствует и пепсин, т. е. не происходит образования желудочного сока (ахилия).

Эндопептидазы желудочного сока:

Пепсин. Пепсин вырабатывается в неактивной форме - в виде пепсиногена. Он превращается в активный пепсин под действием соляной кислоты желудочного сока. Происходит также аутокатализ, т.е. образовавшийся пепсин активирует пепсиноген. Механизм активации – частичный протеолиз. Пепсин устойчив в сильнокислой среде. Оптимум рН около 2.

Реннин содержится в желудочном соке детей грудного возраста.

Эндопептидазы панкреатического сока.

Трипсин. Активация трипсиногена происходит при участии фермента энтеропептидазы, выделяемого клетками кишечника. Она отщепляет N-концевой гексапептид трипсиногена. Так образуется немного трипсина. Основное количество трипсиногена активируется путем аутоактивации.

Протеиназы вырабатываются в неактивной форме, так как иначе они могли бы разрушать клетки самой железы и другие образующиеся в ней ферменты. Поджелудочная железа защищает себя еще одним механизмом - синтезом белков - ингибиторов протеиназ.

Остальные проферменты поджелудочной железы активируются трипсином и тоже путем частичного протеолиза; в результате получаются ферменты – эндопептидазы химотрипсин, эластаза и экзопептидазы: карбоксипептидазы, аминопептидазы и дипептидазы.

Трипсин и химотрипсин наиболее активны в слабощелочной среде (рН 7,2-7,8).

Дипептидазы гидролизуют пептидные связи в образовавшихся дипептидах.

Действие пептидаз относительно избирательно (таблица 2). Последовательное действие пептидгидролаз лишает белки видовой специфичности и обеспечивает полное расщепление белков до аминокислот.

Таблица 2. Избирательность действия пептидаз.

Фермент	Разрываемые пептидные связи
Пепсин	Фенилаланин, тирозин, глутаминовая кислота
Трипсин	Лизин, аргинин
Химотрипсин	Триптофан, фенилаланин, тирозин
Эластаза	Глицин, аланин, серин
Карбоксипептидаза А	Триптофан, фенилаланин, тирозин
Карбоксипептидаза В	Лизин, аргинин

Продукты гидролиза белков всасываются в пищеварительном тракте в основном в виде свободных аминокислот при участии белков-переносчиков. Аминокислоты, подобно глюкозе, всасываются с ионами Na⁺.

Доказано всасывание небольших пептидов. Олигопептиды после всасывания подвергаются гидролизу. В отдельных случаях всасываются большие пептиды, например, токсины ботулизма, холеры и дифтерии. Дифтерийный токсин состоит из двух полипептидов. Транспорт этих двух полипептидов или целого токсина через двойной липидный слой биомембран до настоящего времени считается уникальным и загадочным процессом.

Всосавшиеся аминокислоты поступают через воротную вену в печень. В печени аминокислоты участвуют в синтезе белков, нуклеотидов, креатина и др. Значительная часть аминокислот разносится кровью по всему организму и используется для физиологических целей.

Парентеральное белковое питание

Введение белков парентерально приводит к развитию сенсибилизации, а повторное введение белков может вызвать анафилаксию. Для белкового питания используют гидролизаты белков (смесь аминокислот). Это не вызывает аллергической реакции. Однако возможны побочные реакции, например, нарушение нормальной психической деятельности.

2.2. ПРЕВРАЩЕНИЯ АМИНОКИСЛОТ

Превращения аминокислот под действием микрофлоры кишечника

Все превращения аминокислот, вызванные деятельностью микроорганизмов кишечника, получили общее название «гниение белков в кишечнике». В кишечнике образуются ядовитые продукты обмена - сероводород H₂S, метилмеркаптан CH₃SH, амины, крезол, фенол, скатол и индол.

В печени они подвергаются обезвреживанию путем химического связывания с серной или глюкуроновой кислотой и выделяются с мочой.

Реакции по аминогруппе

1. Дезаминирование аминокислот. Во всех случаях NH₂-rpyппa аминокислоты освобождается в виде аммиака.

Восстановительное дезаминирование

Гидролитическое дезаминирование

Преобладающим является окислительное дезаминирование.

С наибольшей скоростью дезаминируется глутаминовая кислота. Глутаматдегидрогеназа - анаэробный фермент. Ее коферменты – НАД⁺ или НАДФ⁺. Сначала глутамат окисляется в иминоглутарат при участии глутаматдегидрогеназы, а затем иминокислота гидролизуется с образованием α-кетоглутарата и аммиака.

Гистидин подвергается внутримолекулярному дезаминированию.



уроканиновая кислота

2. Трансаминирование аминокислот - реакции межмолекулярного переноса аминогруппы (NH₂—) от аминокислоты на α-кетокислоту. Большинство L-аминокислот дезаминируется в организме путем трансаминирования (переаминирования) с α-кетоглутаровой кислотой:

Ферменты - аминоферазы, или трансаминазы. Они содержатся практически во всех органах, но наиболее активно реакции трансаминирования протекают в печени. Их кофермент - пиридоксальфосфат (производное витамина В₆). Образовавшаяся глутаминовая кислота подвергается окислительному дезаминированию. А. Е. Браунштейн для подобного непрямого пути дезаминирования аминокислот предложил термин трансдезаминирование.

Для клинических целей наибольшее значение имеют аспартат-аминотрансфераза (АсАТ) и аланин-аминотрансфераза (АлАТ), катализирующие перенос аминогруппы с аспартата и аланина на -кетоглутарат:

аспартат + α-кетоглутарат  оксалоацетат + глутамат

аланин + α-кетоглутарат  пируват + глутамат

В сыворотке крови здоровых людей активность этих трансаминаз в тысячи раз ниже, чем в паренхиматозных органах. Поэтому органические поражения при острых и хронических заболеваниях, сопровождающиеся деструкцией клеток, приводят к выходу трансаминаз из очага поражения в кровь. Уже через 3- 5 ч после развития инфаркта миокарда уровень АсАТ в сыворотке крови резко повышается (в 20-30 раз). Уровень АлАТ в крови повышается при заболеваниях печени.