Из всех макромолекул белки играют в организме наиболее

Из всех макромолекул белки играют в организме наиболее значительную роль. Белки составляют больше половины растворимого содержимого большей части клеток. Это основной источник азота для организма.

За сутки в организме взрослого человека обновляется до 400 г белка. Разные белки обновляются с разной скоростью - от нескольких минут до 10 и более суток. А такой белок, как коллаген, почти не обновляется.

Около 25% всех белковых аминокислот (около 100 г) распадается необратимо, поэтому должна возобновляться за счет пищевых аминокислот или частично за счет АК, которые синтезируются в самом организме.

ФУНКЦИИ БЕЛКОВ 1) Белки-ферменты, 2) Белки-гормоны: инсулин, глюкагон, гормоны гипофиза (АКТГ, ТТГ, СТГ и др.); 3) Структурные белки и белки, играющие механическую роль: сократительные белки мышц, белки эластического и костного каркаса организма. Белки сосудистых стенок, Белки твердых тканей зубов: дентина, эмали и т.д. (не только каркас, но обеспечивают минерализацию этих тканей).

ФУНКЦИИ БЕЛКОВ (продолжение) 4) Транспортные белки - переносчики: гемоглобин, переносящий кислород, альбумины крови, липопротеиды. 5) Белки защиты организма: а) белки неспецифической защиты например, белки системы комплемента, интерфероны б)иммуноглобулины - белки специфической защиты

ФУНКЦИИ БЕЛКОВ (продолжение) 6) Аминокислоты белков участвуют в следующих процессах: а) Глюконеогенез; б) Липогенез; в) Выработка энергии; г) Образование других важных азотистых соединений, таких как катехоламины, гормоны щитовидной железы, креатин, азотистые основания нуклеотидов и фосфолипидов.

Белки пищи характеризуются следующими свойствами: 1)Общим количеством поступающего в организм белка; 2) Перевариваемостью этого белка; 3) Аминокислотным составом; 4) Большое значение имеет калорийность всех продуктов питания, т.к. от этого зависит какая часть белка будет идти на синтез важных азотсодержащих веществ, а какая уйдет на производство энергии.

Потребность организма в белке зависит: от стадии развития организма, от состояния здоровья (период выздороволения после перенесенной болезни, беременность, лактация и т.д.). Для здорового взрослого человека требуется примерно 0,7 г белка в день в расчете на 1 кг веса тела.

Для новорожденного ребенка эта величина составляет 2,0 г. К 5 годам потребность снижается до 1,0 г., Для беременных и кормящих матерей требуется дополнительное количество пищевого белка примерно на 20% от нормы.

2. Перевариваемость белка. улучшается под влиянием предварительной обработки: тепловой, кислотной (маринование мяса для шашлыка). Чрезвычайно важно, чтобы во рту происходило тщательное механическое размельчение мясных и растительных волокон. Поэтому важное значение имеет состояние зубов.

3. Аминокислотный состав. Здесь имеют значение следующие факторы: а) Наличие незаменимых АК т.е. АК, которые в организме синтезироваться не могут и обязательно должны поступать с пищей. Таких аминокислот 10: Аргинин, Гистидин, Изолейцин, Лейцин, Лизин, Метионин, Фенилаланин, Треонин, Триптофан и Валин.

Белковая недостаточность. В результате потребления недостаточно калорийной, а главное, бедной белками пищи возникает синдром, который носит название КВАШИОРКОРА. При этом возникает порочный метаболический круг:

СНИЖЕНИЕ ПОТРЕБЛЕНИЯ БЕЛКА СНИЖЕНИЕ ПЕРЕВАРИВАНИЯ БЕЛКА СНИЖЕНИЕ СИНТЕЗА БЕЛКОВ: ЛПОНП ЖИРОВАЯ ДИСТРОФИЯ ПЕЧЕНИ АНЕМИЯ ИММУНОДЕФИЦИТ ДЕФИЦИТ ФЕРМЕНТОВ ПЕРЕВАРИВАНИЯ ПИЩЕВЫХ БЕЛКОВ

Азотистый баланс - это соотношение поступления с пищей азота и его выведения. Положительный азотистый баланс - поступление больше выведения (в детском возрасте, при беременности, кормлении, при выздоровлении от болезней и ран) - происходит реальное накопление азота. .

При опухолях, туберкулезе, голодании, нарушении переваривания и всасывания белка в ЖКТ выведение из организма больше, чем поступление - отрицательный азотистый баланс. В норме характерно состояние азотистого равновесия, т.е. количество потребляемого азота точно соответствует количеству выводимого

В норме все белки перевариваются в ЖКТ. Это сложный ступенчатый процесс, который совершается в 3 этапа: 1) в желудке; 2) в тонком кишечнике; 3) в клетках слизистой оболочки кишечника - энтероцитах. .

Первые два этапа включают расщепление длинных полипептидных цепочек до более коротких олигопептидов, которые всасываются в энтероциты и уже там расщепляются до свободных АК. АК поступают в кровь воротной вены.

Переваривание белков сводится к расщеплению пептидных связей между АК. В желудке огромная роль в переваривании пищевого белка принадлежит соляной кислоте 1) Во-первых она активирует фермент желудочного сока пепсин

2) Во-вторых, соляная кислота частично денатурирует белки и тем самым подготавливает их к лучшему перевариванию с помощью ферментов; 3) В-третьих, соляная кислота необходима для создания кислой среды - оптимальной для действия пепсина; 4) Соляная кислота обезвреживает яйца глист, микробы.

HCl образуется в обкладочных клетках слизистой оболочки желудка. Ацетилхолин, гастрин и гистамин усиливают гликолиз, гликогенолиз, липолиз, бета-окисление ВЖК, в результате образуется большое количество ацетил-КоА, который поступает в ЦТК.

В ЦТК большое количество НАДН2, который поступает в дыхательную цепь митохондрий, где накапливается огромное количество протонов Часть из них идет по обычному пути окислительного фосфорилирования с образованием АТФ, но большая часть с помощью К+,Na+-АТФ-азы выталкивается за пределы клетки в полость желудка.

Вторая составная часть соляной кислоты - ионы Cl- поступают из крови и транзитом проходят через обкладочные клетки в полость желудка, где и образуют вместе с протонами соляную кислоту.

Пепсин вырабатывается в главных клетках слизистой оболочки желудка в виде пепсиногена. Под влиянием соляной кислоты желудочного сока он превращается в пепсин. Затем активный пепсин продолжает активировать остальные молекулы пепсиногена в пепсин.

Частично переваренные белки поступают в 12-п/к, где подвергаются действию трипсина и химотрипсина (ферменты поджелудочной железы). Неактивный трипсиноген в полости 12-п/к под влиянием фермента слизиситой оболочки кишечника энтерокиназы превращается в активный трипсин, который сам активирует химотрипсиноген.

Кроме этих ферментов, в слизистой оболочки тонкого кишечника вырабатываются карбоксипептидазы (отщепляют АК от С-конца олигопептида) и аминопептидазы – действуют с N- конца. Небольшая часть олигопептидов и АК поступает в толстый кишечник, где подвергаются действию микрофлоры

Регуляция желудочной секреции: 1) Энтерогормон гастрин (I и II) стимулирует секрецию через аденилатциклазный механизм. При этом увеличивается образование соляной кислоты, усиливается моторика и повышается тонус 12-п/к. Образуются гастрины в G-клетках антральной части желудка и в слизистой 12-п/к.

Высвобождение гастринов стимулируется ацетилхолином. АХ, в свою очередь, секретируется в результате активации n. Vagus, а также при действии местных раздражителей (АК, этанола).

Эта цепь: АЦЕТИЛХОЛИН ГАСТРИН может также запускаться гормонами коры надпочечников - кортикостероидами, а также теофиллином и кофеином. Повышенное количество Са2+ и К+ тоже стимулируют выработку гастрина, а следовательно и соляной кислоты. Важную роль в стимуляции секреции соляной кислоты играет гистамин.

ТОРМОЗЯТ секрецию гастрина повышенные количества магния, Na+, снижение рН<2,5 в антральном отделе и кислые значения рН в луковице 12-п/к. Ингибиторами секреции являются также гормоны глюкагон, секретин, СТГ и некоторые другие местные полипептидные гормоны (вазоактивный кишечный полипептид, гастроингибиторный полипептид).

П Е Р Е Р Ы В

Некоторая часть белка попадает из тонкого отдела кишечника в толстый и там подвергается действию кишечной микрофлоры. В процессе гниения белка образуются продукты гниения (фенолы, скатол, индол и др.). Они попадают в кровь воротной вены и далее - в печень. Обезвреживание в печени происходит в 2 этапа:

Сначала с помощью микросомального окисления они приобретают ОН-группу. Индол превращается в индоксил В печени ТОКСИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ СВЯЗЫВАЮТСЯ С АКТИВИРОВАННОЙ СЕРНОЙ КИЛОТОЙ (ФАФС) ИЛИ ГЛЮКУРОНОВОЙ КИСЛОТОЙ, ОБРАЗУЮТСЯ ПАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ – НЕТОКСИЧНЫЕ: например, индоксилсерная к-та. Конечные продукты снова поступают в кровь и выводятся с почками.

ИСТОЧНИКИ АМИНОКИСЛОТ В ОРГАНИЗМЕ 1) Распад собственных белков, закончивших свое существование. Это наибольшая часть свободных АК.

2) Часть АК синтезируется в клетке из других источников, например, из ПВК образуется аланин, из альфа-кетоглутаровой кислоты - глутаминовая кислота, из ЩУК - аспарагиновая кислота. 3) Поступление АК из кишечника сначала в кровоток, а затем в клетки

Транспорт АК через клеточные мембраны Фермент гамма-глутамил-транспептидаза (ГГТП) переносит остаток гамма-глутаминовой кислоты с глутатиона на аминоки слоту (АК). Образуется комплекс АК с гамма-Глу, который и проникает через мембрану внутрь клетки. Здесь ГГТП расщепляет комплекс, и свободная АК попадает в клетку. 2.Кроме того известен перенос АК с помощью белков-переносчиков:

АМИНОКИСЛОТА АМИНОКИСЛОТА МЕХАНИЗМ - «ПИНГ – ПОНГ» 1) Вращающийся белок-переносчик (механизм "пинг-понг");

АМИНОКИСЛОТА АМИНОКИСЛОТА «ПЕРЕТАСКИВАНИЕ» 2) Подвижный белок-переносчик (механизм "перетаскивания");

БЕЛОК БЕЛОК АМИНОКИСЛОТА АМИНОКИСЛОТА МЕХАНИЗМ «ПРОСАЧИВАНИЯ» 3) Пора, образовавшаяся из белков переносчиков (механизм "просачивания")

1) Синтез гормонов (катехоламины, тиреоидные гормоны); 2) Синтез биологически активных аминов; 3) Синтез новых АК; 4) Глюконеогенез; СУДЬБА АМИНОКИСЛОТ В ОРГАНИЗМЕ

5) Липогенез; 6) На энергетические нужды; 7) Обезвреживание аммиака; 8) Синтез нуклеотидов; 9) Синтез гема и ряд других процессов. 10) CИНТЕЗ НОВЫХ БЕЛКОВ

R-CH-COOH NH2 основные типы реакций: I. Реакции по аминогруппе – дезаминирование; II. Реакции по карбоксильной группе - 1)декарбоксилирование, 2)образование аминоациладенилатов; Реакции по радикалу – окислительно-восстановительные реакции.

КОНЕЧНЫЕ ПРОДУКТЫ РАСПАДА АК В результате метаболизма АК образуются кетокислоты, амины, СО2, NH3 и другие органические вещества. Углеродные скелеты белковых АК после отщепления аминогрупп превращаются в пять продуктов, которые вовлекаются в ЦТК: Это Ацетил-КоА, Фумаровая кислота, Сукцинил-КоА, альфа-кетоглутаровая кислота и ЩУК.

При этом: 1) образуется значительное количество энергии, почти такое же, как при аэробном окислении глюкозы. 2)Через образование ЩУК и других кислот ЦТК (фумарата, сукцинил-КоА) АК используются в печени и почках для синтеза глюкозы в процессе глюконеогенеза.

Продукты полного распада АК: СО2, Н2О и NH3. Из этих веществ: СО2 выводится из организма, Н2О поступает в общий метаболический фонд. .

NH3 (аммиак) - является веществом токсичным. Даже в небольших количествах он отравляет ЦНС. Симптомами аммиачного отравления является своеобразное дрожание, нечленораздельная речь, затуманивание зрения и, в тяжелых случаях, коматозное состояние и смерть. Чаще всего развивается при тяжелых поражениях печени и почек. Отсюда ясно, что аммиак, образующийся при обмене АК, должен немедленно обезвреживаться и выводиться из организма

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ АММИАКА Путей обезвреживания аммиака несколько: 1. Связывание с помощью аспарагиновой кислоты с образованием аспарагина 2. Связывание с глутаминовой кислотой с образованием глутамина: Аспарагин и глутамин – безвредные соединения, они хорошо выводятся через почки.

3. Восстановительное аминирование. Этот процесс является обратным окислительному дезаминированию: СООН СООН СН2 СН2 СН2 + NH3 + НАД.H2 СН2 + НАД+ С=О СН-NH2 СООН COOH 4. Выведение аммиака в виде иона аммония: NH3 + H+ NH4+

5. Образование карбамоилфосфата. Это вещество необходимо для двух процессов: а)Для синтеза пиримидиновых азотистых оснований нуклеиновых кислот; б)Для образования мочевины - конечного азотистого соединения, выводимого с мочой. и это будет 5-й путь обезвреживания аммиака.

6. Образование мочевины в орнитиновом цикле. Этот путь обезвреживания аммиака является основным. Он происходит в печени и представляет собой циклический процесс, в котором каталитическую роль играет орнитин

6. Образование мочевины в орнитиновом цикле. Этот путь обезвреживания аммиака является основным: ОН NH3+CO2+2АТФ+Н2О Н2N-С-О~Р-ОН + 2АДФ +Н3РО4ОН ОО OH Н2N-С-О~Р-ОН + NH2 NH2 OO (СН2)3 C=O СНNH2 NH СООН (CH2)3 CH-NH2 COOH Карбамоилфосфат Орнитин Цитруллин

NH2 СООН NH СН2 + АТФ (CH2)3 + CH-NH2 СН-NН2 СООН аргининсукцинатсинтетаза COOH Цитруллин Аспартат NH COOH СООН С-- NН---СН СН NH CH2 лиаза СН СООН (СН2)3 СООН СН-NН2 ФУМАРАТ + АРГИНИН СООН Аргининосукцинат

NH2 С=NH NH2 NH (CH2)3 (CH2)3 Аргиназа CHNH2 + Н2N-С-NН2 CH-NH2 COOH O COOH Аргинин Орнитин Мочевина Источники aтомов мочевины: NH3 CO2 аминогруппа от Аспартата

ОСТАТОЧНЫЙ АЗОТ КРОВИ - это растворимые низкомолекулярные соединения: мочевина (~50%), аминокислоты (~25%), мочевая кислота (~4%), креатин и креатинин (7,5%), аммиак и индикан (~0,5%) и др

Количество остаточного азота крови у здорового человека величина постоянная и колеблется в небольших пределах. Но при патологических процессах он может значительно повышаться. Тогда говорят об азотемии. Азотемия в зависимости от причин, вызывающих азотемию, различают ретенционную (от латинского retencio - задержка) и продукционную азотемию.

Ретенционная азотемия при заболевании почек с нарушением фильтрационной функции почечных клубочков или обратного всасывания в почечных канальцах. При этом азотсодержащие соединения плохо выводятся с мочой и задерживаются в крови.

Важно, что задерживаются и такие токсичные вещества, как аммиак, поэтому азотемия может вести к отравлению организма, коме и смерти.

Ретенционная азотемия может быть и внепочечного происхождения. Например, при нарушениях кровообращения, снижении артериального давления, при механическом нарушении оттока мочи из почек при наличии камней или опухоли.

Продукционная азотемия, как следует из названия, происходит вследствие того, что в организме по разным причинам увеличено производство азотсодержащих продуктов. Например, при усиленном распаде тканевых белков. Это может наблюдаться при некоторых эндокринных заболеваниях, например, при тиреотоксикозе, при некоторых формах сахарного диабета, при гиперкортицизме.