Распад белков в тканях
Это процессы обновления белков. За сутки в организме взрослого человека обновляется до 400 г белков. Скорость различна – от нескольких минут до 10 и более суток. Коллаген почти не обновляется.
Тканевые протеиназы – катепсины, которые находятся главным образом в лизосомах, активны в кислой среде. Мясо становится более нежным, если после убоя скота его оставить при температуре 0-6 оС в течение 8-10 суток, т.к. катепсины высвобождаются из лизосом клеток.
Образовавшиеся при гидролизе белка аминокислоты всасываются стенками кишечника, поступают в кровь и разносятся по всему организму. Всосавшиеся аминокислоты в первую очередь используются в качестве строительного материала для сиитеза специфических тканевых белков, ферментов и биологически активных соединений. Другая часть аминокислот вместе с образующимися в организме аминокислотами — продуктами расщепления тканевых белков подвергается различным превращениям с образованием конечных продуктов белкового обмена и освобождением энергии.Наиболее распространенными и важными реакциями, в которых участвуют аминокислоты, являются трансаминирование (переаминирование), окислительное дезаминирование и декарбоксилированиее.
Переаминирование представляет собой взаимопревращение α-аминокислоты и α -кетокислоты, катализируемое аминотрансферазой. Чаще всего в качестве а-кетокислоты используется а-кетоглутаровая кислота:
Окислительное дезаминирование аминокислот происходит в клетках печени и почек. В результате данной реакции образуются соответствующие α-кетокислоты и выделяется аммиак. Этот процесс катализирует дегидрогеназа, коферментом которой может быть как НАД, так и ФАД. Наиболее важной и распространенной является глугаматдегидрогеназа, катализирующая процесс:
Декарбоксилирование аминокислот — важный метаболический процесс, в результате которого из аминокислот образуются биологически активные амины (биогенные амины). Декарбоксилазы аминокислот — сложные ферменты, коферментом которых является пиридоксальфосфат - производное витамина В6. Например, глутаматдекарбоксилаза ускоряет реакцию декарбоксилирования глутаминовой кислоты:
Продукт этой реакции γ – аминомасляная кислота (ГАМК), как и глутаминовая кислота, относится к медиаторам нервного импульса, ГАМК ингибирует, глутаминовая кислота активирует передачу нервных импульсов. Декарбоксилирование гистидина приводит к образованию гистамина, который является медиатором и содержится в нервных и тучных клетках. Особенно много его выделяется в очаге воспаления. Гистамин играет важную роль в проявлении аллергических реакций.
Таким образом, конечными продуктами катаболизма аминокислот являются α-кетокислоты, амины, оксид углерода (IV), аммиак. Органические соединения вовлекаются в определенные метаболические процессы, углекислый газ выводится из организма.
Аммиак крайне токсичен, особенно для центральной нервной системы, для клеток мозга, поэтому в организме существуют процессы, в которых происходит обезвреживание этого токсиканта. Прежде всего аммиак превращается в нетоксичное соединение и в таком виде переносится кровью в органы, где обезвреживается (печень, почки). Во многих тканях аммиак связывается с образованием глутамина.
У большинства животных, обитающих в воде, например, костистых рыб, аммиак является конечным продуктом распада и выводится из организма. Такие организмы называются аммониотелические. У таких животных нейтральный, нетоксичный глутамин переносится кровью в жабры, где содержится фермент глутаминаза, катализирующая гидролиз глугамина с образованием глутаминовой кислоты и аммиака. Так как аммиак хорошо растворим в воде, он быстро разбавляется и уносится током омывающей жабры воды. У большинства наземных животных аммиак обезвреживается путем образования мочевины (полный амид угольной кислоты), их называют уреотелическими. Мочевина образуется в печени в цикле мочевины (орнитиновый цикл) поступает в кровь и через почки выводится из организма с мочой. У птиц, ящериц и змей аммиак обезвреживается путем образования мочевой кислоты, которая выводится из организма; такие организмы называются урикотелические.
Некоторое количество аминокислот поступает в толстый кишечник, где подвергается гниению — распаду под действием микроорганизмов. При этом образуются зачастую ядовитые вещества, имеющие неприятный залах. Так, при гнилостном распаде триптофана образуются индол и скатол, при распаде цистеина — различные меркаптаны, тирозина — фенол и крезол и т. д. Продукты гниения белков также всасываются и поступают в кровь. После ряда биохимических превращений они обезвреживаются (главным, образом в печени) и затем выводятся из организма.
Обмен белков является важной составной частью азотистого обмена - обмена азотсодержащих веществ. Показателем состояния азотистого обмена в организме является азотистый баланс - разность между количеством азота, поступающего в организм с пищей, и количеством выводимого азота (с мочой, калом, потом). Количество вводимого с пищей азота может превышать количество выводимого азота, в этом случае говорят о положительном азотистом балансе. В нормальных условиях азотистый баланс должен быть положительным в периоды роста (дети, подростки), при беременности. Количество вводимого с пищей азота может быть меньшим, чем количество выводимого азота (отрицательный азотистый баланс), например, в случае белковой недостаточности. В случае азотистого равновесия количество вводимого и выводимого азота одинаково.