Переваривание и всасивание

Переваривание белков происходит в 3 этапа:

1. в желудке;

2. в тонком кишечнике;

3. в клетках слизистой оболочки тонкого кишечника.

Расщепление белков происходит при участии нескольких групп ферментов:

1. Экзопептидазы – катализирует разрыв концевой пептидной связи с образованием одной какой-либо аминокислоты.

2. Эндопептидазы – гидролизуют пептидные связи внутри полипептидной цепи.

К эндопептидазам относятся следующие ферменты: пепсин, гастрин, трипсин, химотрипсин, эластаза.

К экзопептидазам относятся: карбоксипептидазы, аминопептидазы, дипептидазы.

Экзопептизазы участвуют в переваривании белков в тонком кишечнике.

В результате расщепления образуются свободные аминокислоты, которые затем подвергаются всасыванию. Аминокислоты всасываются свободно с ионами натрия. Некоторые аминокислоты обладают способностью конкурентно тормозить всасывание других аминокислот:

Лизин тормозит всасывание аргинина. Это позволяет считать, что существует общая переносящая система.

Часть аминокислот в кишечнике под действием микрофлоры подвергается гниению. В результате гниения аминокислот в кишечнике образуются ядовитые продукты распада – фенол, индол, крезол, скатол, сероводород. Распад цистеина, цистина, метионина приводит к образованию сероводорода, метилмеркаптана. Диаминокислоты – арнитин и лизин подвергаются декарбоксилированию с образованием путресцина и кадаверина.

Микробные ферменты кишечника превращают тирозинкрезолфенол

триптофанскатолиндол.

После всасывания эти продукты через воротную вену попадают в печень, где обезвреживаются путем связывания с серной или глюкуроновой кислотами с образованием парных кислот, которые выделяются с мочей.

Аминокислоты как лекараственные препараты.

Препараты гидролизатов белков – используются для перентерального питания.

К ним относятся гидролизин, гидролизат казеина, аминопептид, церебролизин, аминокровин, фиброносол.

Применяют после операций на ЖКТ, у больных с нарушениями переваривания белков и аминокислот, при тяжелых ожегах.

Препараты отдельных аминокислот.

Метион – липотропный фактор, а также для лечения белковой недостаточности при хронических заболеваниях.

Цистеин – при нарушениях обмена серосодержащих белков (хрусталик, роговица глаза, коллаген), при отравлениях солями тяжелых Ме, которые связываются аминокислотами.

Глутаминовая кислота и аспарагиновая кислота (калиевые и магниевые соли – препарат панангин, аспаркам) используются для обезвреживания аммиака.

Пути обезвреживания аммиака.

Уровень аммиака в норме в крови не превышает 60 мкМоль/литр. Для кроликов концентрация аммиака 3 мМоль/литр является летальной.

В организме существует 4 пути обезвреживания аммиака.

1. Образование глутамина – процесс идев в мозге, сетчатке, почках, печени и мышцах.

НООС-СН-СН₂-СН₂-СООН НООС-СН-(СН₂)₂-СONH₂

| |

NH₂ NH₂

Глутамин выделяется с мочой.

2. Восстановительное аминирование -кетоглутаровой кислоты

-кетоглутарат+NH₃ + НАДН глутамат + НАД⁺

Эта реакция обратная окислительному дезаминированию глутяминовой кислоты. Дальше глутамат связывает еще одну молекулу NH₃ и дают глутамин. Глу+NH₃ Глн.

Глутамин используется почками как резервный источник аммиака, необходимый для нейтрализации кислых продуктов обмена при ацидозе.

3. Образование аммонийных солей.

Аммиак в почках акцептирует протон кислоты, образуя аммонийную соль. Одновременно этот процесс обеспечивает сбережение организмом ионов Na⁺, которые в отсутствие ионов аммония выводились бы с анионами кислот.

NH₃+Н+Cl^- NH₄Cl

4. Биосинтез мочевины.

Мочевина – главный конечный продукт обмена азота в организме. С мочой за сутки выводится 25-30 г мочевины. Синтез мочевины идет в печени. Превращение аммиака в мочевину осуществляется в форме цикла. Цикл мочевины открыли Ганс Кребс и Курт Хенселайт (1932г).

Пернвая аминогруппа, поступающая в цикл мочевины, получается в виде свободного аммиака при окислительном дезаминировании глутамата в митохондриях клеток печени. Эта рекция катализируется глутаматдегидрогеназой, для действия которой требуется НАД⁺

Глутамат+НАД⁺+Н₂О-кетоглутарат + +НАДН+Н⁺.

Аммиак соединяется с двуокисью углерода с образованием карбомоилфосфата. Реакция требует затраты АТФ. Катализирует эту реакцию карбомоилфосфатсинтетаза. На следующей стадии карбомоилфосфат взаимодействует с орнитином с образованием цитрулина. Образовавшийся цитрулин переходит из митохондрий в цитозоль клеток печени. Цитрулин взаимодействует с аспартатом в присутствии АТФ с образованием аргининсукцината. Эта реакция катализируется аргининсукцинатсинтетазой. На следующей стадии аргининсукцинат расщепляется с образованием аргинина и фумарата. Фумарат возвращается в пул промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты. На последней стадии аргинин под действием аргиназы расщепляется на мочевину и орнитин.

Регенерированный орнитин вновь поступает в митохондрии.

Мочевина из клеток печени поступает в кровь и через почки выводится с мочой.

Повышение концентрации аммиака в крови может вызвать повторяющуюся рвоту, возбуждение, припадки с потерей сознания (печеночная кома) и судорогами. При хронической врожденной гипераммониемии наблюдается отставание умственного развития. Наиболее частая причина гипераммониемии – нарушение орнитинового цикла. В орнитиновом цикле участвует 5 ферментов и имеет место 5 типов наследственных болезней. Люди с такими дефектами не переносят пищи, богатой белком. Детей с таким нарушением лечат введением -кетоаналогов аминокислот. -кетоаналоги незаменимых аминокислот могут под действием трансаминаз присоединять аминогруппы от имеющихся заменимых аминокислот. Это предотвращает возможность попадания аммиака в кровь.

Почему высокое содержание NH₄⁺ токсично? Ион аммония сдвигает равновесие реакции, катализируемой глутаматдегидрогеназой, в сторону образования глутамата, а это приводит к истощению -кетоглутарата. Истощение -оксоглутамата, промежуточного продукта ЦТК, приводит к уменьшению скорости образования АТФ.

-оксоглутарат глутаматглутамин

глутаматдегидрогеназа глутаминсинтетаза

Энергетическая цена синтеза мочевины

На синтез одной молекулы мочевины расходуется 4 высокоэнергетические фосфатные группы. Две молекулы АТФ требуются для образования аргининосукцината. Но в последней реакции АТФ подвергается пирофосфат, который гидролизуется с образованием 2 молекул ортофосфата. Поэтому на синтез мочевины расходуется 4 молекулы АТФ.

Синтез заменимых аминокислот

1. Аминирование

СООН COOH

| НАДФН₂+NH₄⁺ НАДФ |

(CH₂)₂ (CH₂)₂ про

| | глн

C=O CHNH₂

| |

COOH COOH

2. Переаминирование

Глу + пирала + -КГ

Глу + ЩУК асп + -КГ

асн

3. Глюсергли

Токсическое действие аммиака.

+-КГГлуГлн

ЦТКЦТКАТФ в мозгеКома

Способ лечения:

1. Перевод на малобелковую пищу

2. Замена заменимых аминокислот на кетокислоты (незам)

Гепатоцит

Индивидуальные пути обмена аминокислот.

Обмен глицина и серина.

Гли и сер относятся к заменимым, глюкопластичным аминокислотам.

1. Глицин, много содержится в белках, не имеет радикала, оптически неактивна, заменимая, глюкогенная NН₂-СН₂-СООН

Используется для синтеза креатина в почках

Почки

^Печень

Мышцы требуют Е (кратковременная интенсивная работа). Должен быть запас Е-креатинфосфат.

Может образовываться в других клетках. Это средство транспорта Е внутри клетки.

Фосфокреатин используется мышцами для кратковременной работы.

Продукт распада креатина креатин

Креатинфосфат легко проходит в цитоплазму, он менее полярен, чем АТФ. Креатинфосфат отдает Фн на АДФ, а креатин возвращается в митохондрии. Такая транспортная функция креатинфосфата характерна для всех клеток.

2. Образование -аминолевулиновой кислоты.

3. Синтез пуриновых оснований. Глицин является остовом – это скелет.

4. Синтез вторичных желчных кислот. Желчные кислоты участвуют в переваривании жиров, холестеридов. Желчные кислоты активируются глицином (холевая – гликохолевая).

Глицин – нейромедиаторная АМК – тормозной медиатор нервной системы (30 минут). Глицин принимает участие в синтезе белков, пуриновых нуклеотидов, гема, парных желчных кислот, кератина, глутатиона.

Глутатион	Сер	Тканевые белки
		Глюкоза
Муравьиная кислота	Гли	Липиды
Гиппуровая кислота		Гем
Креатин	Тре	Пурины (ДНК, РНК)
		Желчные кислоты

Глицин участвует в образовании гема:

СООН СН₂-NH₂ HSKoA COOH

| | B₆ |

СН₂ + COOH CH₂ + CO₂

| -аминолевули- |

СН₂ натсинтаза CH₂

| |

COSKoA C=O

|

CH₂-NH₂

-аминолевулиновая кислота

В качестве кофермента -аминолевулинансинтаза содержит витамин В₆. -аминолевулинсинтаза – аллостерический, ключевой фермент синтеза гема. Ингибируется активность фермента по принципу обратной отрицательной связи – гемом.

Глицин принимает участие в синтезе креатина. Креатин обеспечивает работающую мышцу АТФ. Синтез креатина идет в почках и печени. В почках образуется гуанидинуксусная кислота:

NH₂ NH₂ NH₂ NH₂

| | | |

C=NH + CH₂ (CH₂)₃ + C=NH

| | | |

NH COOH CH-NH₂ NH

| глицин | |

(CH₂)₃ COOH CH₂

| орнитин |

CHNH₂ COOH

| гуанидинуксусная

COOH кислота

Аргинин

Гуанидинацетат с кровотоком поступает в печень, где в результате реакции трансметилирования дает креатин:

NH₂ NH₂ NH~PO₃H₂

| | |

C=NH ^CH₃ C=NH ^АТФ C=NH

| | |

NH N-CH₃ N-CH₃

| | |

CH₂ CH₂ CH₂

| | |

COOH COOH COOH

Креатин Креатинфосфат

Источником метильного радикала является метионин.

Серин – заменимая аминокислота, углеродная часть которой образуется из глюкозы:

Глю 3-ФГК ^{НАД НАДН}

^{глутамат -кетоглутарат}

Серин – содержит ОН–группу, заменимая, глюкогенная. Является источником одноуглеродных фрагментов, которые идут на синтез БАВ (гормоны, медиаторы).

Серин является донатором одноуглеродных радикалов: метила, гидроксиметилена, формила.

Нарушения обмена ДОФА-амина

1. Паркинсонизм – мышечная дрожь, ригидность мышц (дегенерация ДОФА-амин синтезирующих нейронов). Можно моделировать паркинсонизм с помощью амфитамина

Лечат с помощью ДОФА (предшественник), легко проникает через мембраны.

2. Шизофрения – избыток накопления ДОФА-амина.

Обмен цистеина и метионина.

В молекулах белка обнаружены 3 серосодержащие аминокислоты: метионин, цистеин, цистин.

Цистеин в организме синтезируется из метионина.

Функции цистеина:

1. Цистеин участвует в образовании цистина:

2. При образовании цистина возникает дисульфидная связь S-S между двумя полипептидными цепями, что способствует стабилизации третичной структуры белка.

3. Цистеин входит в состав трипептида глутатиона–Г–SH. Глутатион обеспечивает сохранение ферментов в активной форме. Глутатион участвует в ингибировании белков. Например, инсулина.

4. Цистеин превращается в таурин:

СО₂ СО₂

Таурин используется для синтеза парных желчных кислот.

5. Цистеин входит в состав активных центров ферментов.

Метионин – незаменимая аминокислота.

Функции метионина:

1. Метионин является источником одноуглеродного радикала – метила, который используется в реакциях трансметилирования. Непосредственным источником метильных групп является производное метионина – S-аденозилметионин.

2. Метионин участвует в синтезе креатина. Синтез креатина происходит в печени и почках. В почках образуется гуанидинацетат из аргинина и глицина:

В печени гуанидинацетат взаимодействует с S-аденозилметионином и образуется креатин:

3. Метионин участвует в реакциях трансметилирования в синтезе: адреналина, мелатонина, азотистых оснований.

В результате реакции трансметилирования образуется гомоцистеин.

4. Гомоцистеин превращается в цистеин:

+

мет гомоцистеин серин цистатионин

+ NH₃ +

В качестве кофермента цистатионин--синтаза и цистатионин--лиаза содержат пиридоксальфосфат (В₆).

Гомоцистеин может превращаться в метионин путем метилирования.

Гомоцистеин может превращаться в гомоцистин. Накопление гомоцистина в тканях и крови – характерный симптом наследственной недостаточности ферментов, а также признак недостаточности витаминов В₆ и В₁₂. Гомоцистин накапливается, если нарушается превращение гомоцистеина в метионин и цистеин.

Гомоцистинурия – высокая концентрация гомоцистина и меионина. Нарушение умственного развития и скелета.

Цистинурия- выделение цистина с мочой: цистиновые камни в мочевых путях.

выделяют 2 причины образования блоков:

1. Наследственная недостаточность ферментов, участвующих в обмене.

2. Недостаточность (гиповитаминоз) В₆, В₁₂, фолиевой кислоты.

При блоке 1 развивается гомоцистинурия.

Биохимически накапливается мет и гомоцистин, т.к. гомоцистеин не превращается в цистатионин. Гомоцистин выделяется с мочой.

Клинически: нарушения со стороны соединительной ткани, сердечнососудистой системы, свертывающей системы, образование тромбов. Уродства черепа – башневидный череп, вывернутые глазные яблоки (подвывих хрусталика), умственная отсталость.

При блоке 2 развивается цистатионинурия.

Биохимически повышается концентрация цистатионина, уменьшается цистеина.

Цистинурия – в моче выделяется в 50 раз больше нормы цистина, лизина, аргинина, орнитина.

Причиной заболевания является нарушение реабсорбции цистина и нарушением всасывания остальных аминокислот.

Для людей с этой патологией характерно образование камней.