13.12.2017 Свергун В.Т. 1 Белки -1 Обмен простых

13.12.2017 Свергун В.Т. 1 Белки -1 Обмен простых белков и аминокислот лекция

13.12.2017 Свергун В.Т. 2 Содержание лекции 1.Нормы белка в питании. Азотистый баланс 2.Роль ферментов и градиента рН различных отделов ЖКТ в переваривании белков 3.Кишечный сок, его свойства, медиаторы и гормоны ЖКТ 4.Гниение белков в толстом кишечнике 5. Эндогенный пул аминокислот 6.Основные реакции обмена аминокислот 7. Аммиак, его токсичность и обезвреживание 8. Пути вступления аминокислот в ЦТК

13.12.2017 Свергун В.Т. 3

13.12.2017 Свергун В.Т. 4 Белки являются основным субстратом, лежащим в основе жизнедеятельности организма. Все виды обмена работают на обмен белков: углеводный обмен поставляет углеродные скелеты для синтеза заменимых аминокислот

13.12.2017 Свергун В.Т. С 5 Липидный обмен обеспечивает энергией. Обмен нуклеиновых кислот( НК) определяет матрицы для биосинтеза белка. Минеральный обмен является источником коферментов, ионов, для ионных насосов

13.12.2017 Свергун В.Т. 6 Несмотря на то, что в клетках есть азотсодержащие соединения- амины, пурины, пиримидины, амиды, огромные количества азота, находящиеся в атмосфере могут усваиваться организмом в лишь в форме белков.

13.12.2017 Свергун В.Т. 7 Особенность обмена белков в том, что в организме нет депо, свойственных липидам, или углеводам. Поэтому роль депо может выполнять любой белок мышцы, соединительной ткани, или альбумин плазмы крови

13.12.2017 Свергун В.Т. 8

13.12.2017 Свергун В.Т. 9 Функции белков: 1. Структурная- белки являются основой. Даже в основе гликогена находится белок- гликогенин. 2. Каталитическая- все ферменты белки, за редким исключением. 3. Энергетическая функция белков не столь велика, как углеводов и жиров. Но при активном протеолизе, образующиеся кетогенные кислоты направляются на биосинтез кетоновых тел, а гликогенные аминокислоты на биосинтез глюкозы.

13.12.2017 Свергун В.Т. 10 4. Иммунологическая функция белков. Все иммунологические детерминанты являются белками. 5.Транспортная функция белков- альбумины крови переносят жирные кислоты, витамины, гормоны, пигменты и т.д. 6. Регуляторную функцию выполняют инсулин, глюкагон и др. гормоны 7.В понятие Резервной функции входит самообеспечение энергией, информацией, а также количеством ферментов

13.12.2017 Свергун В.Т. 11 6. Регуляторную функцию выполняют инсулин, глюкагон и др. гормоны 7.В понятие Резервной функции входит самообеспечение энергией, информацией, а также количеством ферментов.

13.12.2017 Свергун В.Т. 12 8. Рецепторная функция белков- важная роль принадлежит рецепторам к гормонам, липопротеинам ( в частности к ЛПНП), рецепторам к гликофорину и т.д. 9. Мессенджерная- белки являются модуляторами сигналов. 10. Белки выполняют функции ионных насосов- Na-К-АТФ-аза, Са-АТФ-аза, Mg-АТФ-аза, НСО3- АТФ-аза.

13.12.2017 Свергун В.Т. 13 Все функции белков прямо или косвенно связаны с функциями организма

Белки обеспечивают функции всех систем организма 13.12.2017 Свергун В.Т. 14

1.Фактор полноценности предусматривает присутствие заменимых и незаменимых аминокислот -незаменимые Вал,Лей, Изолей, Мет, Тре, Три, Лиз, Фен, Арг, Гис 13.12.2017 Свергун В.Т. 15

13.12.2017 Свергун В.Т. 16 2. Фактор усвояемости предполагает доступность всех систем переваривания и всасывания. Растительные белки не являются полноценными, т.к. покрыты ß- глюкозидазной оболочкой, а в клетках кишечника, у человека таких ферментов нет. Белки растений более сложны по строению.

13.12.2017 Свергун В.Т. 17

В организме все белки находятся в состоянии подвижного динамического равновесия- т.н. турновера- turnover. Это своеобразный оборот белка- т.е. время его синтеза и протеолиза (распада)

13.12.2017 Свергун В.Т. 19 Депонирования аминокислот в организме не происходит, поэтому нормально протекающий обмен характеризуется определенным равновесием между скорость синтеза и скоростью распада белков

13.12.2017 Свергун В.Т. 20

13.12.2017 Свергун В.Т. 21 Если количество азота, поступающего в организм с пищей, равно количеству азота, выводимого из организма, принято считать, что организм находится в состоянии азотистого равновесия. В случаях, когда в организм поступает азота больше, чем его выделяется, говорят о положительном азотистом балансе (задержке, ретенции азота). Такие состояния бывают у человека при увеличении массы мышечной ткани, в период роста организма, беременности, выздоровления после тяжелого истощающего заболевания

13.12.2017 Свергун В.Т. 22 Состояние, при котором количество выводимого из организма азота превышает его поступление в организм, называют отрицательным азотистым балансом. Оно имеет место при питании неполноценными белками, когда в организм не поступают какие-либо из незаменимых аминокислот, при белковом голодании или при полном голодании При ожогах, инфекциях, голодании, нефропатиях, канцерогенезе, азотистый баланс- отрицательный.

Скорость распада и обновления белков организма различна. Полупериод распада гормонов пептидной природы составляет минуты или часы, белков плазмы крови и печени —около 10 сут, белков мышц — около 180 сут. В среднем все белки организма человека обновляются за 80 сут. О суммарном количестве белка, подвергшегося распаду за сутки, судят по количеству азота, выводимого из организма человека 13.12.2017 Свергун В.Т. 23

В белке содержится около 16 % азота (т. е. в 100 г белка— 16 г азота). Таким образом, выделение организмом 1 г азота соответствует распаду 6,25 г белка. За сутки из организма взрослого человека выделяется около 3,7 г азота. Из этих данных следует, что масса белка, подвергшегося за сутки полному разрушению, составляет 3,7 х 6,25 = 23 г, или 0,028—0,075 г азота на 1 кг массы тела в сутки (коэффициент 13.12.2017 Свергун В.Т. 24

Всемирной организацией здравоохранения рекомендуется потребление белка не менее 0,75 г/кг в сутки, или для взрослого здорового человека массой 70 кг не менее 52,5 г легкоусвояемого полноценного белка 13.12.2017 Свергун В.Т. 25

13.12.2017 Свергун В.Т. 26

13.12.2017 Свергун В.Т. 27

13.12.2017 Свергун В.Т. 28

13.12.2017 Свергун В.Т. 29

13.12.2017 Свергун В.Т. 30 Промежуточный метаболизм белков обеспечивает возможность более тонкой ( гибкой) настройки всего метаболизма на каждую конкретную ситуацию, т.к. зависит от многих факторов эндогенного и экзогенного характера, которые влияют на его регуляцию

13.12.2017 Свергун В.Т. 31 В нормальных условиях это система саморегуляции синтеза и распада веществ, основой который является система дикарбоновых кислот ( ГЛУ, АСП, и АЛА), благодаря которым обмен аминокислот связан с ЦТК, в котором происходит переключение процессов синтеза и распада

13.12.2017 Свергун В.Т. 32

Протеолиз белка Вопреки традиционным представлениям, о том, что белки распадаются в лизосомах, в конце 80г прошлого века был открыт внелизосомальный распад белков, который оказался более эффективным, чем лизосомальный. Пептидазы были найдены вне лизосом

13.12.2017 Свергун В.Т. 34 В отличие от ферментативного распада улеводов и липидов, ферментативный распад белка не подвержен такому строгому контролю со стороны гормонов. Протеолиз белков в большей степени зависит от энергетического статуса клетки

13.12.2017 Свергун В.Т. 35 Если клетки испытывают дефицит субстратов, то процессы синтеза притормаживаются. Энергетический обмен запускается ферментами внелизосомального происхождения и зависит от концентрации ионов Са++. В этом процессе участвуют протеазы( кальпаины), активированные ионами Са++. Основной кальпаин -Убиквидин Он подходит к N- концевой аминокислоте и активирует распад. Протеазы имеют разную чувствительность к концентрации Са++ в клетке.

13.12.2017 Свергун В.Т. 36

13.12.2017 Свергун В.Т. 37 При нарушении энергетического обмена способность клетки откачивать кальций снижается, т.к. Са-АТФ-аза не работает. Концентрация Са++ кальция в клетке увеличивается ( при норме 10-7М), кальций активирует кальпаины, и они уничтожают клетку за счет активации протеаз. Различные условия меняют сродство протеаз к Са++. Для активности протеаз имеет значение ФЛ- состав биологических мембран.

13.12.2017 Свергун В.Т. 38 Исследованиями было установлено, что примерно 70% аминокислот в клетках имеет эндогенное происхождение ( т.е. ⅔), а ⅓- это аминокислоты экзогенного происхождения. Эндогенные источники складываются за счет: а) мутированного, «старого» белка б)за счет фрагментов, образующихся в результате процессинга белков; в) вновь синтезированные аминокислоты. Белки организма данного биолог. вида имеют консервативный аминокислотный состав.

13.12.2017 Свергун В.Т. 39 Переваривание белков в ЖКТ ЖКТ имеет массу отделов, но переваривание белков начинается в желудке, где количество желудочного сока может достигать 2-3 литров в сутки. Переваривание белков требует изменения рН на значительной части ЖКТ

13.12.2017 Свергун В.Т. 40 Ввиду сложной структуры молекулы белков должны быть максимально раскручены в линейной последовательности для облегчения действия ферментов.

13.12.2017 Свергун В.Т. 41 Ротовая полость Желудок Кишечник рН=7.0 рН=1.5-2.0 рН=7.5-8.0 Белки пептоны обрывки При этом происходит изменение заряда белковой молекулы.

13.12.2017 Свергун В.Т. 42 Функции желудочного сока: -денатурация белков -активация пепсиногена- переводв пепсин -cоздание оптимальной среды деятельности пепсина -бактерицидное, антимакробное действие НCl -регуляция моторно-секреторной деятельности всего комплекса секретирующих органов

13.12.2017 Свергун В.Т. 43 Состав желудочного сока Желудочный сок включает воду, соли, соляную кислоту, оказывающую денатурирующее и бактерицидное действие. Муцин, защищающий стенки желудка. Пепсин(3.4.23.1-2.) Химозин казеин. ТГ- липазу(3.1.1.3.) Внутренний фактор Кастла- В12.

В желудке есть малоактивная липаза , и до 20 производных аминокислот, причем их состав меняется. Кроме того, Жел. сок содержит азотсодержащие вещества - мочевину, креатин, а также воду , электролиты, ионы хлора, натрия, калия, и протоны. 13.12.2017 44 Свергун В.Т.

Кровь, поступающая в желудок из общего русла, приносит большое количество пептидных и непептидных регуляторов ( простагландинов, биоаминов и др.). Это создает не только нервные , но и гуморальные пути влияния на функцию желудка, и объединяет его в одно целое со всем организмом 13.12.2017 45 Свергун В.Т.

Это объясняет большое разнообразие патологических состояний желудка, возникающих de novo, или усиливающих старую патологию. 13.12.2017 46 Свергун В.Т.

В желудке есть 2 типа клеток: главные и обкладочные. Главные клетки содержат М- рецепторы и Н- рецепторы, а также рецепторы к гистамину и гастрину. Обкладочные клетки содержат только гистаминовые и гастриновые рецепторы. 13.12.2017 47 Свергун В.Т.

13.12.2017 Свергун В.Т. 48

13.12.2017 Свергун В.Т. 49

Гастрин и гистамин являются мощными стимуляторами секреции соляной кислоты. Кроме того гастрин, гистамин и ацетилхолин являются мессенджерами 1- типа. Достигая рецептора, они стимулируют образование ц АМФ и ц ГМФ- мессенджеров 2-типа. 13.12.2017 50 Свергун В.Т.

Гистамин реагирует с рецепторами типа Н2, на обкладочных клетках. Гастрин продуцируется G-клетками, локализованными в антральной части желудка, в проксимальных частях 12- перстной кишки, тощей кишке, и поджелудочной железе.. При снижении рН, секреция гастрина снижается. 13.12.2017 51 Свергун В.Т.

Кроме гастрина и гистамина, клетки желудка и тонкого кишечника вырабатывают амины и регуляторные пептиды: серотонин, секретин, холецистокинин, гастроингибирующий пептид, соматостатин, глюкагон, энкефалины, панкреатический полипептид, нейротензин, бомбензин и т.д. это АРUD система. Она имеет влияние: 1.непосредственное (гастрин, секретин); 2.центральное действие (соматостатин) 13.12.2017 52 Свергун В.Т.

Холецистокинин регулирует деятельность : желудка, 12 перстн. кишки, печени, а также влияет на общий обмен через цАМФ и цГМФ. 13.12.2017 53 Свергун В.Т.

13.12.2017 Свергун В.Т. 54 Механизм образования и секреции соляной кислоты в желудочном соке Это энергозависимый процесс, идет против градиента концентрации, и имеет все признаки активного транспорта

полость гастроцит кровь желудка париетальная клетка Глюкозо-6ф глюкоза ПФП ЦТК NADFH2 CO2 H2CO3 H+ K+ K+ HCO3- HCO3- K+ Cl- Cl- 13.12.2017 55 Свергун В.Т.

13.12.2017 56 Свергун В.Т.

13.12.2017 57 Свергун В.Т. Соляная кислота секретируется париетальными клетками, локализованными в фундальном отделе желудка. Существует три типа ультраструктуры обкладочных клеток, определяющих особенности секреции соляной кислоты

13.12.2017 58 Свергун В.Т. 1.Большое количество крупных митохондрий, многочисленные кристы которых, влияют на окислительный метаболизм клетки. 2. Наличие тубовезикул 3.Секретирующие канальцы

При секреции тубовезикулы исчезают, а секретирующие канальцы увеличиваются в размерах, причем концентрация протонов - Н+ в обкладочных клетках при этом увеличивается примерно в 3 млн. раз, по сравнению с кровью, тканями, и с внутренней средой самих обкладочных клеток. 13.12.2017 59 Свергун В.Т.

Энергия при этом образуется за счет аэробного окисления. Процесс стимулируется гистамином, который активирует: Гл-6Ф- ДГ, 6-ф-глюконат-ДГ ключевые ферменты ПФП. 13.12.2017 60 Свергун В.Т.

Кроме того секреция НСl зависит от активности аденилатциклазы, стимулирующей К/Н- АТФ-азу и карбангидразу. Оба фермента локализованы в апикальной мембране и обслуживают электронейтральный обмен Н+ и Na+. 13.12.2017 61 Свергун В.Т.

Процесс вхождения Na+ в полость желудка увеличивается гистамином. Наибольший темп секреции соляной кислоты- отмечается от 14-23 час. Минимальный в 5-11ч. утра. Это совпадает с ритмом активности блуждающего нерва. 13.12.2017 62 Свергун В.Т.

При попадании в 12-перстн. кишку, кислое содержимое желудка оказывается под влиянием секретина. Секретин снижает кислую продукцию желудка, вызванную гастрином и тормозит моторику желудка. Повышенная концентрация НСО3- нейтрализует соляную кислоту, и рН достигает 7-8. Нейтрализация в дуоденальной полости существенна для активации протеолитических ферментов тонкого кишечника 13.12.2017 63 Свергун В.Т.

Секрет тонкого кишечника рН кишечного сока 6.7-7.8. Включает в состав: NH2 –пептидазу (3.4.11.0): Дипептидазы (3.4.11.13): глюкозидазы, сахарозу, щелочную фосфатазу, нуклеотидазы, фосфолипазы 13.12.2017 64 Свергун В.Т.

Секрет поджелудочной железы Суточное количество-0.7-2.5 литра: рН 7.7 (7.6-8.8): включает- воду, бикарбонат-анион, ферменты: трипсин(3.4.21.4): химотрипсин (3.4.21.1): эластазу (3.4.21.36): карбоксипептидазу (3.4.21.п.п), а также декарбоксилазу, рибонуклеазу, холестеринэстеразу, Фосфолипазу А2, ТГ-липазу (3.1.1.3.), и колипазу. 13.12.2017 65 Свергун В.Т.

Аутокатализ- ограниченный протеолиз подобных по структуре белков. Энтерокиназа Трипсиноген (-6) Трипсин Химотрипсиноген Химотрипсин Проэластаза ---- Эластаза Прокарбоксипептидаза Пептидаза 13.12.2017 66 Свергун В.Т.

13.12.2017 Свергун В.Т. 67

Ауто катализ имеет важный биологический смысл: - исключается процесс самопереваривания - происходит тонкая надстроечная регуляция всего процесса переваривания белков. 13.12.2017 68 Свергун В.Т.

Эндопептидазы расщепляют внутрицепочечные связи, при этом образуются окончательные фрагменты- дипептиды. Дальнейшее расщепление происходит под действием ди, три, карбокси N-и С- концевых пептидаз и образуются свободные аминокислоты. 13.12.2017 70 Свергун В.Т.

13.12.2017 Свергун В.Т. 71

Аминопептидазы Являясь экзопептидазами, аминопептидазы отщепляют N-концевые аминокислоты. Важными представителями являются аланинаминопептидаза и лейцинаминопептидаза, обладающие широкой специфичностью. Например, лейцинаминопептидаза отщепляет с N-конца белка не только лейцин, но и ароматические аминокислоты и гистидин. Дипептидазы Дипептидазы гидролизуют дипептиды, в изобилии образующиеся в кишечнике при работе других ферментов. Лизосомы энтероцитов Малое количество дипептидов и пептидов пиноцитозом попадают в энтероциты и здесь гидролизуются лизосомальными протеазами. 13.12.2017 Свергун В.Т. 72

Особенности переваривания белков у детей Желудок Сразу после рождения ребенка кислотность желудочного сока почти нейтральна и составляет примерно 6,0, после чего в течение 6-12 часов снижается до 1-2 единиц рН. Однако к концу первой недели жизни рН вновь повышается до 5,0-6,0 и сохраняется на высоком уровне продолжительное время, постепенно снижаясь до величины рН 3,0-4,0 к концу первого года жизни. Существенной особенностью грудного возраста является то, что кислотность желудочного сока обеспечивается в основном молочной кислотой, а не соляной. В возрасте 4-7 лет показатель общей кислотности не превышает 40 ммоль/л, величина рН в среднем составляет 2,5, в дальнейшем она снижается до величины взрослых 1,5-2,0. Реакции осаждения казеина В целом протеолитическая активность желудочного сока к концу первого года жизни возрастает в 3 раза, но остается вдвое ниже, чем у взрослых. Из-за сниженной кислотности желудка в грудном возрасте (за исключением первых дней жизни) пепсин не играет существенной роли в переваривании белка и основным ферментом желудка грудных детей является реннин (химозин). Его активность обнаруживается еще в антенатальном периоде, являясь максимальной к моменту рождения и не меняясь до 10 дня жизни. Реннин имеет значение только для переваривания молочного белка казеина. Отщепление гликопептида от казеина превращает последний в параказеин, который связывает ионы кальция, створаживается и образует нерастворимую соль. Благодаря этому молочный белок задерживается в желудке и подвергается частичному перевариванию гастриксином. У взрослых функцию реннина берет на себя соляная кислота, денатурирующая казеин. 13.12.2017 Свергун В.Т. 73

Кишечник В раннем грудном возрасте активность поджелудочной железы относительно низка, однако к концу первого года жизни секреция панкреатических ферментов возрастает от 2 до 10 раз, переваривание белков происходит практически полностью и к завершению грудного возраста всасывается до 98% поступивших аминокислот. Низкая кислотность желудка и "слабая" протеолитическая активность ЖКТ в первые часы, дни и месяцы жизни обеспечивают формирование пассивного иммунитета младенца, т.к. антитела молозива и грудного молока всасываются не повреждаясь и не перевариваясь. Благодаря этому дети, находящиеся на грудном вскармливании, гораздо менее подвержены детским болезням, перенесенными матерью в ее детстве, и взрослым инфекциям. Пищевые аллергии В раннем постнатальном периоде (у новорожденных и до 2-3 месяцев) проницаемость стенки кишечника у детей даже в норме повышена. Такая особенность обеспечивает проникновение антител молозива и материнского молока в кровь ребенка и создает младенцу пассивный иммунитет. Молозиво также содержит ингибитор трипсина, предохраняющий иммуноглобулины от быстрого гидролиза. Однако при наличии неблагоприятных обстоятельств (гиповитаминозы, индивидуальные особенности, неправильное питание) проницаемость кишечной стенки возрастает и создается повышенный поток в кровь младенца пептидов коровьего молока, яиц и других веществ – развивается пищевая аллергия. Аналогичная ситуация может наблюдаться у старших детей и взрослых при нарушениях желчевыделения, при гельминтозах, дисбактериозах, поражении слизистой оболочки кишечника токсинами и т.п. Оздоровление желудочно-кишечного тракта и восстановление целостности его стенки, улучшение желчевыделительной функции печени существенно облегчает лечение аллергий и атопий. Некоторые пептидные участки альбумина коровьего молока и человеческого инсулина схожи между собой. Поэтому при переходе их через кишечный барьер у носителей антигенов главного комплекса гистосовместимости D3/D4 может возникнуть перекрестная иммунная реактивность и, как следствие, аутоиммунный ответ против собственных β-клеток островков Лангерганса. Считается, что в случае искусственного вскармливания младенцев это может привести к инсулинзависимому сахарному диабету. 13.12.2017 Свергун В.Т. 74

Механизм транспорта аминокислот через кишечную стенку такой же, как и у глюкозы - с помощью Na-К- АТФ-азы. В мембранах многих клеток ( кишечник, эпителий канальцев, где большая всасывающая каемка) имеется ГГТП- γ( гамма)- глутамил- транс пептидаза. Путем пяти реакций он обеспечивает перенос аминокислот через внеклеточное пространство в клетки и далее в кровь. 13.12.2017 75 Свергун В.Т.

13.12.2017 Свергун В.Т. 76 В настоящее время выделяют 5 транспортных систем: 1. для крупных нейтральных, в том числе алифатических и ароматических аминокислот, 2. для малых нейтральных – аланина, серина, треонина, 3.для основных аминокислот – аргинина и лизина, 4. для кислых аминокислот – аспартата и глутамата, 5.для малых аминокислот – глицина, пролина и оксипролина.

13.12.2017 Свергун В.Т. 77

13.12.2017 Свергун В.Т. 78 Механизм транспорта аминокислот через кишечную стенку такой же, как и у глюкозы - с помощью Na-К- АТФ-азы. В мембранах многих клеток ( кишечник, эпителий канальцев, где большая всасывающая каемка) имеется ГГТП- γ( гамма)- глутамил- транс пептидаза. Путем пяти реакций он обеспечивает перенос аминокислот через внеклеточное пространство в клетки и далее в кровь.

13.12.2017 Свергун В.Т. 79

13.12.2017 Свергун В.Т. 80

13.12.2017 Свергун В.Т. 81

13.12.2017 Свергун В.Т. 82

13.12.2017 Свергун В.Т. 83

13.12.2017 Свергун В.Т. 84

13.12.2017 Свергун В.Т. 85