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 тирозин крезол фенол

триптофан скатол индол.

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. О бразование 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 глутамат глутамин

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 + пир ала + -КГ

Глу + ЩУК асп + -КГ

асн

3. Глю сер гли

Токсическое действие аммиака.

+ -КГ Глу Глн

ЦТК ЦТК АТФ в мозге Кома

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.

Г лутатион	Сер	Т каневые белки
		Г люкоза
М уравьиная кислота	Гли	Л ипиды
Гиппуровая кислота		Гем
Креатин	Тре	Пурины (ДНК, РНК)
		Желчные кислоты

Глицин участвует в образовании гема:

СООН СН2-NH2 HSKoA COOH

| | B6 |

С Н2 + 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:

Г лю 3-ФГК НАД НАДН

г лутамат -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.