Биохимия Р.Марри

сти раздела субстрата и происходит быстрый гидро­

лиз триацилглицеролов. Колипаза связывается с по­

верхностью раздела системы желчная сольтриа­

цилглицерол/вода, образуя высокоаффинный якорь

для липазы. Полный гидролиз триацилглицеролов

приводит к образованию глицерола и жирных ки­

слот. Заметим, однако, что отщепление второй

и третьей жирных кислот от триацилглицеролов происходит с возрастающей трудностью. Панкреа­

тическая липаза в сущности специфична в отноше­

нии гидролиза первичных эфирных связей, т. е.

связей в положениях 1 и 3 триацилглицеролов. Во

время переваривания жира водная, или «мицелляр­

ная», фаза содержит смешанные дисковидные мицел­

JIы и лиIlосомы из желчных солей, насыщенных про­

дуктами липолиза (см. рис. 15.34). Так как гидролиз вторичной эфирной связи в триацилглицероле за­

труднен, можно предположить, что перевариванию

триацилглицерола предшествует удаление терми­

нальных жирных кислот с образованием 2-

связь. Это относительно медленный процесс,

и поэтому главными конечными продуктами перева­

ривания триацилглицерола оказываются именно 2-

моноацилглицеролы и только менее одной четверти

переваренного триацилглицерола полностью распа­

дается на глицерол и жирные кислоты (рис. '53.3). Д. Гидролаза холестериловых эфиров (холесте­

ролэстераза). В условиях, характерных для просвета кишечника, фермент катализирует гидролиз эфиров холестерола, который затем всасывается из кишеч­

ника в неэстерифицированной, свободной форме. Е. Рибонуклеаза (РНКаза) и дезоксирибонуклеаза

(ДНКаза) получены из ткани поджелудочной железы

(см. гл. 38 и 39).

ж. Фосфолипаза А1• Фосфолипаза А2 гидролизует эфирную связь ВО 2-м положении глицерофосфоли­

пидов как желчного, так и пищевого происхождения

с образованием лизофосфОЛИПИдОВ.

Перевариванне секретом кишеЧIIIIКа

дов до свободных аминокислот; 2) специфические дисахаридазы и олигосахарида­

зы, такие, как а-глюкозидаза (малътаза), удаляющая

единичные глюкозные остатки из а(l-+4)-связанных

олигосахаридов и дисахаридов начиная с нередуци­

рующих концов, изомальтаза (а-декстриназа), кото­ рая гидролизует (1-+6)-связи а-декстринов; р­

галактозидаза (лактаза), удаляющая галактозу из

лактозы; сахараза, гидролизующая сахарозу, и тре­

галаза. расщепляющая трегалозу;

3) фосфатаза, удаляющая фосфат из некоторых органических фосфатов (гексозофосфаты и глицеро­ фосфат) и из нуклеотидов пищевого происхождения или образуюшихся из нуклеиновых кислот в резуль­

тате их переваривания нуклеазами;

4) полинуклеотидазы, которые расщепляют ну­

клеиновые кислоты на нуклеотиды;

5)нуклеозидазы (нуклеозидфосфорилазы), ката­ лизирующие фосфоролиз нуклеозидов с образова­ нием свободных азотистых оснований и пентозофо­ сфатов;

6)кишечный секрет, по-видимому, содержит так­

же фосфолипазу, которая действует на фосфолипиды

собразованием глицерола, жирных кислот, фосфор­

ной кислоты и оснований, таких, как холин.

Основные продукты переваривания

Окончательный результат действия описанных пищеварительных ферментов заключается в редуци­ ровании компонентов пищи до форм, которые могут всасываться и усваиваться. Этими конечными про­

дуктами переваривания являются для углеводов мо­

носахариды (в основном глюкоза), для белков­

аминокислоты, для триацилглицеролов - жирные

кислоты, глицерол и моноацилглицерол и для ну­ клеиновых кислот - основания, нуклеозиды и пенто­

зы.

Полисахариды стенки растительной клетки и лигнин, которые не расщепляются ферментами

млекопитающих, составляют пищевые волокна

и образуют массу, остающуюся после переварива­ ния. Волокна выполняют важную функцию, прида­ вая пище дополнительный объем, что уже обсужда­ лось в этой главе. Основные пищеварительные про­ цессы суммированы в табл. 53.11.

Наиболее интенсивно переваривание и всасыва­

ние осуществляются в тонком кишечнике. Прибли­

зительно 90% переваренных пищевых веществ под­

вергается всасыванию при прохождении через него;

одновременно всасывается и вода. Этот процесс уси­

ливается при поступлении пищи в толстый кишеч­

ник, в результате жидкое содержимое тонкого ки­

шечника, попадая в толстую кишку, постепенно ста­

новится более твердым.

Транспорт веществ, всасывающихся в кишечнике,

осуществляется двумя путями: через воротную систе­

му печени, ведущую прямо в печень, и по лимфатиче­

ским сосудам, сообщающимся с кровью через груд­ ной лимфатический проток.

ВСАСЫВАНИЕ УГЛЕВОДОВ

Продукты переваривания углеводов всасываются

из тощей кишки в кровь портальной венозной систе­

мы в форме моносахаридов, главным образом гек­ соз (глюкозы, фруктозы, маннозы и галактозы) и пентоз. Олигосахариды (соединения, образую­

щиеся из крахмала и дающие при гидролизе 3-10

моносахаридных компонентов) идисахариды гидро­

лизуются соответствующими ферментами слизи­

стой поверхности тонкого кишечника, в число кото­

рых может входить панкреатическая амилаза, адсор­

бированная на слизистой. Активность свободных дисахаридаз в просвете кишечника невелика. Боль­

шая часть их активности ассоциирована с небольши­ ми «выпуклостями» на щеточной каемке эпители­

альных клеток кишечника.

Всасывание моносахаридов осуществляется с по­

мощью двух механизмов: активного транспорта про­

тив градиента концентрации и простой диффузией.

Однако всасывание некоторых сахаров нельзя четко приписать действию одного из них. Особенности мо­ лекулярной конфигурации, которые, по-видимому,

необходимы для активного транспорта и которые

характерны для глюкозы и галактозы, состоят в сле­

дующем: группа ОН при 2-м углероде должна иметь

такую же конфигурацию, как в глюкозе; должно при­

сутствовать пиранозное кольцо; при 5-м углероде

должны находиться метил или замещенная метиль­

ная группа. Фруктоза всасывается медленнее, чем

глюкоза и галактоза. Этот процесс, по-видимому, протекает путем диффузии по градиенту концентра­

ции.

Источник секрета и стимул се­

креции

ров

каемка

Кишечный

эпителий

К каПИЛЛАрам

Рис. 53.4. Транспорт глюкозы через кишечный эпителий.

Активный транспорт глюкозы сопряжен с Na + ,К+-

насосом (1) или с независящей от Na + системой (2). Диффу-

зия представлена пунктом 3.

Нарушения (дефекты) в переваривании

и всасывании углеводов

А. Недостаточность лактазы. Нарушение толе­

рантности к молочному сахару - лактозе может

обусловливаться недостаточностью лактазы. Синд­

ром не следует путать с неусваиваемостью молока,

связанной с повышенной чувствительностью к мо­

лочным белкам (обычно Р-лактоглобулину). Симп­

томы и в том и в другом случае одинаковы: спазмы

вживоте, понос и метеоризм. В их основе­

накопление лактозы, которая задерживает воду в си­

лу своей осмотической активности, а также действие на сахар ферментов кишечных бактерий, образую­

щих газы и другие продукты, раздражающие кишеч­

ник.

Существуют три типа недостаточности лактазы.

1. Наследственный дефицит лактазы. При этом

относительно редком синдроме симптомы нарушен­

ной толерантности развиваются очень быстро после

рождения. Кормление пищей, не содержащей лакто­

зы, приводит к исчезновению симптомов. Иногда

у детей, как будто способных к перевариванию и вса-

2. Низкая активность лактазы вторичного харак­

тера. Неусваиваемость молока нередко бывает след­ ствием кишечных заболеваний. Примерами служат

тропическая и нетропическая формы спру, квашиор­

кор, колит и гастроэнтерит. Это нарушение может наблюдаться и после операции по поводу язвы же­

лудка.

3. Низкая активность лактазы nервичного харак­ тера. Это относительно распространенный синдром, особенно среди цветного населения США и других стран. Поскольку у взрослых с нарушением толе­

рантности к лактозе в детстве характерные симпто­ мы отсутствуют, предполагается, что такое наруше­ ние отражает постепенное снижение активности лак­ тазы у предрасположенных лиц.

Б. Недостаточность сахаразы. Существует на­

следственная недостаточность дисахаридаз--са­

харазы и изомалътазы. Эти два нарушения коррели­

руют, поскольку сахараза и изомальтаза представ­

ляют собой единый ферментный комплекс. Симmо­

мы, аналогичные описанным при недостаточности

лактазы, выявляются в раннем детстве.

В. Дисахаридурия. Повышение экскреции дисаха­ ридов наблюдается у некоторых больных с дефици­ том дисахаридаз. Выделение дисахаридов с мочой

у таких ЛИЦ, а также у больных с поражением кишеч­

ника (например, спру) может составлять 3()() мг или более.

г. Нарушение всасывании моносахаридов. Суще­ ствует врожденный дефект, при котором всасывание

глюкозы и галактозы происходит медленно из-за на­

рушения механизма их транспорта. Поскольку для

фруктозы этот процесс происходит без участия пере­

носчика, ее всасывание при этом остается нормаль­

ным.

ВСАСЪШАНИЕ липидов

2-Моноацилглицеролы, жирные кислоты и не­ большие количества l-моноацилгmщеролов покидают жировую фазу липидной эмульсии и диффундируют

всмешанные мицеллы и липосомы, состоящие из

желчных солей, фосфатидилхолина и холестерола, содержащихся в желчи (рис. 53.2). Благодаря раство­

римости мицелл возможен транспорт продуктов

переваривания через жидкую среду просвета кишеч­

ника к щеточной каемке клеток слизистой, где эти

продукты всасываются. Желчные соли попадают в подвздошную кишку и всасываются здесь. Фосфо­ липиды пищевого и желчного происхождения (на­ пример, фосфатидилхолин) гидролизуются фосфо­ липазой А2 панкреатического секрета на жирные ки-

слоты и лизофосфолипиды, которые также всасы­ ваются из мицелл. Холестериловые эфиры гидроли­

зуются соответствующей гидролазой панкреатиче­

ского сока, и свободный холестерол вместе с боль­

шей частью холестерола желчи после транспорти­

ровки в составе мицелл всасывается через щеточную

каемку. В норме всасывается более 98% пищевых ли­

пидов.

В кишечной стенке l-моноацилглицеролы под­

вергаются дальнейшему гидролизу с образованием свободного глицерола и жирных кислот под дей­

ствием липазы, отличающейся от панкреатической, тогда как 2-моноацилглицеролы могут вновь пре­

вращаться в триацилглицеролы по моноацнлглицеро­

ловому пути (рис. 53.3). Использование для ресинте­ за триацилглицеролов жирных кислот требует их

предварительной «активации».

Синтез триацилглицеролов в слизистой кишечни­

ка, вероятно, сходен с этим процессом и в других

тканях. Всосавшиеся лизофосфолипиды вместе с бо­

льшей частью всосавшегося холестерола также ре­

ацилируются ацил-СоА с регенерацией фосфолипи­

дов и холестериловых эфиров.

Свободный глицерол, выделившийся в просвет

кишечника, не утилизируется вновь, а поступает не­

посредственно в воротную вену. Однако глицерол,

высвобождающийся в кишечных клетках, может

снова использоваться для синтеза триацилглицерола

с активацией в глицерол-3-фосфат при участии АТР.

Все длинноцепочечные жирные кислоты, всосавшиеся в клетках слизистой кишечной стеRКИ~ в конце концов

ИСПОЛЬЗУlOтси дли повторного образовании триацил­

глицеролов.

Триацилглицеролы, синтезированные в слизи­ стой кишечника, вовсе не поступают в кровь пор­ тальной вены. Вместо этого подавляющее большин­

ство абсорбированных липидов, включая фосфоли­

пиды, холестериловые эфиры, холестерол и жирора­

створимые витамины, образуют хиломикроны, ко­

торые в составе млечной жидкости (хилуса) соби­

раются в лимфатических сосудах брюшной области

и поступают в системную кровь через грудной про­

ток (см. также рис. 26.3).

Большая часть всосавшихся жирных кислот с длиной цепи более 10 углеродных атомов (незави­ симо от формы, В которой они абсорбировались) об­ наруживается в дИмфе грудного протока в виде эсте­ рифицированных жирных кислот. Жирные кислоты

с длиной цепи менее 10---12 атомов углерода перено­

сятся в кровь портальной вены в неэстерифициро­ ванной (свободной) фоме.

Ни один из растительных стеролов (фитостеро­

лов), кроме активированного эргостерола (провита­

мина О), не всасывается в кишечнике.

ХВJJyРИИ-это нарушение, при котором больной

вьщеляет млечную мочу из-за наличия аномальной

связи между мочевым трактом и лимфатической

дренажной системой кишечника, так называемой хи­

лезной фистулы. При сходном нарушении, хилото­

раксе, имеет место аномальная связь между плев­

ральным пространством и лимфатической дрена­

жной системой тонкого кишечника, приводящая

к накоплению лимфы в плевральной полости. По­

требление вместо пищевого жира триацилглицеро­

лов, содержащих жирные кислоты со средней длиной цепи (менее 12 углеродных атомов), сопровождается исчезновением хилурии. При хилотораксе прием

триацилглицеролов с короткоцепочечными жирны­

ми кислотами восстанавливает прозрачность П1Jе­

вральной жидкости.

ВСАСЫВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ

И БЕЛКА

в нормальных условиях пищевые белки почти

полностью расщепляются на составляющие их ами­

нокислоты, которые затем быстро всасываются в ки­

шечнике. Возможно, что некоторые гидролитические

процессы (например, в случае дипептидов) полно­ стью завершаются в кишечной стенке. Потребность

животных в белке может с успехом удовлетворяться

скаРМЛИRанием полной смеси аминокислот.

Природные (L-) изомеры (но не D-изомеры) ами­

нокислот подвергаются активному переносу через

кишечную стенку от слизистой ее поверхности к се­ розной; в этом переносе может участвовать витамин

В6 (пирИДоксальфосфат). Активный транспорт L- аминокислот представляет собой энергозависимый процесс; об этом свидетельствует его ингибирование разобщителем окислительного фосфорилирования 2,4-дин~трофенолом. Аминокислоты переносятся

через щеточную каемку целы M рядом переносчиков,

многие из которых действуют при посредстве Na +- зависимых механизмов, подобно системе переноса глюкозы (рис. 53.4). К числу Na + -зависимых пере­

носчиков относятся переносчик нейтральных амино­

кислот, переносчик фенилаланина и метионина

ипереносчик, специфичный для иминокислот, таких,

как пролин и гидроксипролин. Охарактеризованы

инезависимые от Na+ переносчики, специализиро­ ванные в отношении транспорта нейтральных и ли­

пофильных аминокислот (например, фенилаланина

илейцина) или катионных аминокислот (например.

лизина).

Клинические аспекты. Лица, у которых возникает

иммунологическая реакция на прием белка, по­ видимому, обладают способностью к всасыванию

некоторого количества негидролизованного белка, потому что переваренный белок ЛИlIIен антигенных

свойств. Это предположение не является полностью

умозрительным, ведь известно, что антитела моло­

зива поступают в кровь младенца.

Получает все новые и новые подтверждения ги­

потеза, согласно которой при нетропическом спру ос-

Таблица 53.12. Место всасывания пищевых веществ

Место Пищевое вещtX,iВО

Тощая кишка Глюкоза и другие моносахариды; не­

которые дисахариды

моноациJIглицеролы. жирные кисло-

ты, глицерол, холестерол

Аминокислоты, пептиды

Витамины, фолат

Электролиты, железо, кальций, вода

новной дефект локализуется в клетках слизистой ки­

шечника и выражается в том, что, во-первых, поли­

пептиды, образующиеся при пептическом и трипти­

ческом переваривании клейковины (главного белка пшеницы), оказывают на кишечник повреждающее

действие, а во-вторых, они (эти полипептиды) всасы­

ваются в кровоток, что индуцирует образование со­

ответствующих антител. Заметим, что антитела про­

тив клейковины или ее фракций часто обнаруживаю­ тся в крови больных нетропическим спру. Повре­

ждающий эффект скорее всего принадлежит компо­

ненту, представляющему собой полипептид, состоя­

щий из 6 или 7 аминокислот, в число которых обяза­

тельно должны входить глутамин и пролин.

Анализ данного заболевания позволяет предпо­

ложить, что при определенных условиях в кишечни­

ке может происходить всасывание белковых фраг­

ментов больших молекулярных размеров, чем ами­

нокислоты.

Втабл. 53.12 и 53.13 суммированы данные о том,

вкаких именно участках кишечника всасываются те или иные соединения, и, кроме того, содержатся све­

дения о нарушениях, возникающих в результате рас­

стройства их всасывания.

ПРОЦЕССЫ ГНИЕНИЯ И БРОЖЕНИЯ В КИШЕЧНИКЕ

Большая часть потребленной пищи всасывается

в тонком кишечнике. Остальная часть попадает

в толстый кишечник. Именно здесь происходит зна­

чительное всасывание воды и полужидкое кишечное

содержимое постепенно становится более твердым. В этот период проявляется бактериальная актив­ ность. В ходе вызываемых бактериями процессов брожения и гниения образуются различные газы, та­

кие, как СО2, метан, водород. азот и сероводород,

атакже уксусная, молочная и масляная кислоты.

Бактериальное разложение фосфатидилхолина при-

НН

Индол Скатол

Серусодержащая аминокислота цистеин подвер­

гается серии превращений с образованием меркапта­

нов, таких, как этил- и метилмеркаптаны, а также

H2S.

СНзSН

Этилмеркаптан Метилмеркаптан

[2Н]

СНзSН --.,;\---.... сН4 + H2 S

в толстом кишечнике образуется значительное

количество аммиака, который представляет собой

продукт гниения при действии кишечных бактерий

на азотистые субстраты. Аммиак всасывается в пор­

тальную кровь, но при нормальных условиях быстро

удаляется из крови печенью. При болезнях печени эта ее функция может нарушаться, и в таком случае кон­ центрация аммиака в периферической крови повы­

шается до токсических уровней. Считают, что аммо­

ниевая интоксикация может играть роль в возникно­

вении у некоторых больных печеночной комы. Пока-

КИlIlечные бактерии

Кишечная флора может составлять значитель­ ную часть (до 25%) сухого веса кала. У травоядных.

пища которых состоит большей частью из целлюло­

зы, бактерии кишечника или рубца играют важную

роль в пищеварении, поскольку они расщепляют по­

лисахариды и тем самым способствуют их всасыва­ нию. Кроме того, эти бактерии осуществляют синтез

незаменимых аминокислот и витаминов. Для людей

кишечная флора не столь важна. как для травояд­ ных. Однако бактериальная активность вносит опре­

деленный полезный вклад в питание человека. ибо

сней связан синтез витаминов К и Вт а возможно,

идругих витаминов группы В, которые далее усваи­

ваются организмом.

ЛИТЕРАТУРА

American Cancer Society. Nutrition and cancer: Cause and prevention. (Special report.) СА. 1984. 34. 121.

Borgstroт В. The micellar hypothesis offat absorption: Must it Ье revesited? Scand. J. Gastroenterol.• 1985. 20. 389.

Сгаро Р. А. Simple versus complex carbohydrate use (Ье diabetic diet, Аппи. Rev. Nutr., 19Н5, 5, 95.

Nestle М. Nutrition оп Clinical Practice. Jones Medical PubIications, 1985.

Passтore R., Еаstи!Ооd М. А. Davidson and Passmore Ниmап Nutrition and Dietetics, 8th ed .• Churchill Livingstonc, 1986.

Steven В. R., Kaunitz J. D., Wright Е. М. Intestinal transport of amino acids and sugars, Аппи. Rev. Physiol., 1984, 46. 417.

Tso Р. Gastrointestinal digestion and absorption of lipid. Adv. Lipid. Res., 1985, 21, 143.

Woo R., Daniels-Kush R., Horton Е. S., Regulation of energy balance, Аппи. Rev. Nutr., 1985, 5, 411.

ВВЕДЕНИЕ

ГJlllКопротеииыэто белки, содержащие олиго­

сахаридные (гликановые) цепи, ковалентно присое­ диненные к полипептидной основе. Глнкозаминогли­

К8НЬ1 представляют собой полисахариды, построен­

ные из повторяющихся дисахаридных компонентов,

которые обычно содержат аминосахара (глюкоза­

мин или галактозамин в сульфированном или несу­

льфированном виде) и уроновую кислоту (глюкуро­

новую или идуроновую). Раньше гликозаминоглика­ ны называли мукополисахаридами. Они обычно ко­

валентно связаны с белком; комплекс одного или бо­ лее гликозаминогликанов с белком носит название протеОГJlикана. Гликокоиьюгаты и сложные углево­

ды-эквивалентные термины, обозначающие моле­

кулы, которые содержат углеводные цепи (одну или

более), ковалентно связанные с белком или липидом. К этому классу соединений относятся гликопротеи­

ны, протеогликаны и гликолипиды .

БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Почти все белки плазмы человека, кроме альбу­

мина, представляют собой гликопротеины. Многие

белки клеточных мембран содержат значительные

количества углеводов (см. гл. 42). Вещества групп

крови в ряде случаев оказываются гликопротеина­

ми, иногда в этой роли выступают гликосфинголи­

пиды. Некоторые гормоны (например, хориониче­

ский гонадотропин) имеют гликопротеиновую при­ роду. В последнее время рак все чаще характеризуе­

тся как результат аномальной генной регуляции (см.

гл.57). Главная проблема онкологических заболева­ ний, метастазы,-феномен, при котором раковые

клетки покидают место своего происхождения (на­

пример, молочную железу), переносятся с кровото­ ком в отдаленные части тела (например, в мозг) и не­ ограниченно растут с катастрофическими послед­ ствиями для больного. Многие онкологи полагают,

что метастазирование, по крайней мере частично,

обусловлено изменениями в структуре гликоконъю­

гатов на поверности раковых клеток. В основе цело­

го ряда заболевений (мукополисахаридозы) лежит

недостаточная активность различных лизосом­

ных ферментов, разрушающих отдельные гликоза­

миногликаны; в результате один или несколько из

них накапливаются в тканях, вызывая различные па­

тологические признаки и симптомы. Одним из при­

меров таких состояний является синдром Хурлера.

гЛИКОПРОТЕИНЪI

РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ФУНКЦИИ

Гликопротеины имеются у большинства орга­ низмов- от бактерий до человека. Многие вирусы

животных также содержат гликопротеины, некото­

рые из этих вирусов интенсивно изучались, отчасти

в силу удобства их использования для исследований.

Гликопротеины- это многочисленная группа

белков с разнообразными функциями (табл. 54.1);

содержание в них углеводов варьирует от 1 до 85%

и более (в единицах массы). Роль олигосахаридных

цепей в функции гликопротеинов до сих пор точно не

определена, несмотря на интенсивное изучение этого

вопроса; некоторые предполагаемые функции олиго­

сахаридных цепей перечислены в табл. 54.2.

ИНФОРМАЦИЯ, ЗАКЛЮЧЕННАЯ В олигосАхАридныx ЦЕПЯХ

Между сахарами может возникать огромное ко­ личество гликозидных связей. Например, три раз­

личные гексозы могут соединяться друг с другом

с образованием более 1000 различных трисахаридов. Конформация сахаров в олигосахаридных цепях ва­ рьирует в зависимости от их связей и близости дру-