Нарушение биосинтеза и распада белков в органах и тканях

Белки органов и тканей нуждаются в постоянном обновлении. Нарушение динамического равновесия катаболизма и анаболизма могут приводить к развитию патологических процессов. Синтез белка происходит в цитоплазме клеток на рибосомах (рис. ).

Начальным этапом синтеза белков является активация аминокислот под воздействием фермента и АТФ с образованием аминоациладенилатов. Активированная аминокислота вступает во взаимодействие с транспортной РНК. Данный комплекс подтягивается к рибосоме. Рибосомы, в свою очередь, вступают в контакт с информационной РНК и, подвигаясь вдоль линейной структуры и РНК, включают аминокислоты в определенной последовательности. После завершения синтеза полипептидная цепь снимается с рибосомы в окружающую среду, окончательно принимая пространственную конфигурацию, типичную для данного специфического белка. В регуляции синтеза белка принимает участие ген-оператор и регулирующий ген. Регулирующий ген ведает синтезом репрессора, который является ферментом и тормозит деятельность структурных генов.

Репрессор взаимодействует с геном-оператором, который составляет единое целое со структурными генами. Репрессор может быть в активном и неактивном состоянии. Активный репрессор подавляет ген-оператор и синтез белка на структурных генах прекращается. Активатором репрессора может быть определенная концентрация белка в клетке. При недостатке белка репрессор заторможен и синтез белка в структурных генах увеличивается. Анаболические гормоны, канцерогенные вещества тормозят репрессор.

Гормоны, регулирующие белковый обмен, делятся на анаболические и катаболические. К анаболическим гормонам относятся соматотропный и гонадотропные гормоны передней доли гипофиза, гормоны половых желез, инсулин. Гормоны щитовидной железы в физиологических дозах в растущем организме стимулируют синтез белка, морфологическую и функциональную дифференцировку тканей. Нормальные дозы в условиях взрослого организма при достаточном и усиленном белковом питании проявляют катаболический эффект, который не приводит к нарушению азотистого равновесия и способствует выведению избытка белка. Гиперпродукция тиреоидных гормонов и глюкокортикоидов оказывает катаболическое действие.

Причинами нарушения синтеза белка в клетке являются:

• недостаточное содержание белков и незаменимых аминокислот в пище (например, при недостатке триптофана - развивается гипопротеинемия, аргинина - снижается сперматогенез, метионина - развивается жировая инфильтрация печени, валина - возникают мышечная слабость, задержка роста, похудение и развитие кератозов);

• недостаток анаболических гормонов;

• дефицит кислорода и недостаток выработки АТФ;

• мутации структурных и регулирующих синтез белка генов (при включении вместо глутаминовой кислоты валина в молекулу гемоглобина развивается серповидноклеточная анемия); повреждение гена-репрессора (например, при блокировании его канцерогенными веществами возникает беспрерывный синтез белка);

• нарушения отдельных этапов биосинтеза белков: транскрипции и трансляции (антибиотики, стрептомицин);

• нарушение нейроэндокринной регуляции (перерезка нервов, недостаток анаболических гормонов: CТГ, половые, инсулин, избыток тироксина, глюкокортикоидов).

• патология ферментов cинтеза белка (наследственные заболевания, авитаминоз, действие повреждающих факторов, ацидоз).

• болезни печени.

Кроме приобретенных существуют наследственные дефекты биосинтеза белка (нарушения образования факторов свертывания крови, гемоглобина, структурных белков в организме).

Усилению распада белка в организме способствуют: