ЛЕКЦИЯ 120 Обмен и функции белков Переваривание и всасывание белков
ПЛАН 1. 2. 3. 4. 5. 6. Возрастные особенности углеводного и липидного обменов Функции белков Переваривание белков в желудке: ферменты, образование НCl, регуляция секреции желудочного сока. Переваривание белков в кишечнике. Регуляция секреции пищеварительного сока. Всасывание продуктов переваривания белков. Нарушение переваривания и всасывания белков. Особенности детского возраста. Источники аминокислот и пути их использования.
Особенности метаболизма растущего организма • Смена периодов роста и дифференцировки тканей, не совпадающая во времени, в различных органах. • Увеличение энергетических резервов организма в процессе роста (депо гликогена и жира). • Относительное уменьшение объема внутренней среды (внеклеточной жидкости за счет увеличения клеточной массы). • Все основные особенности патологии обмена веществ и энергии у детей связаны с нарушениями генной и нейроэндокринной регуляции роста, развития и метаболизма детского организма.
Особенности углеводного обмена • Потребность в углеводах для детей различного возраста индивидуальна. • Углеводы должны обеспечивать более 50% суточной калорийности. • С ростом ребенка абсолютная потребность в углеводах возрастает. • При пониженном поступлении углеводов с пищей в организме ускоряется использование жиров и белков в качестве источников энергии. • Ввиду несовершенства нейроэндокринной регуляции обмена веществ, у детей наблюдается склонность к гипогликемии, особенно при физических нагрузках, связанных с проявлением выносливости. • Организм ребенка не обладает способностью к быстрой мобилизации углеводных запасов и поддержанию высокой интенсивности углеводного обмена.
Длительное повышенное потребление углеводов: • Может привести к нарушению обменных процессов у детей, так как переваривание и усвоение углеводов имеют свои специфические особенности. • В процессе роста происходит изменение углеводного состава пищи: – у детей до 1 года главным пищевым углеводом является лактоза, – с возрастом - сахароза, крахмал, гликоген. • У детей активность амилазы слюны невысока, увеличивается к 7 годам. • Медленно нарастает амилолитическая активность панкреатического сока, что затрудняет переваривание углеводов до моносахаридов (глюкоза и другие). • Важнейшим критерием оценки состояния углеводного обмена у детей является содержание глюкозы в крови натощак. – у детей раннего возраста она составляет 2, 6 - 4, 0 ммоль/л; – 14 -16 годам достигает величины взрослого человека: 3, 9 - 6, 1 ммоль/л.
Липидный обмен • Потребность в жирах определяется возрастом, внешней средой, характером физических нагрузок и т. д. • Потребность в жирах на кг массы тела: – для ребенка 7 - 10 лет составляет 2, 6 г в сутки, – для детей 14 - 17 лет - 1, 6 -1, 8 г в сутки. • Абсолютная потребность в жирах с увеличением возраста увеличивается: – для 7 -10 -летнего ребенка она должна составлять около 80 г в сутки, – для 14 - 17 -летних – около 90 – 95 г – Для взрослого человека составляет около 100 г. • Важную роль в обменных процессах организма играют жироподобные вещества – липоиды: – фосфолипиды – холестерин
Образование желчных кислот: • С возрастом увеличивается, что позволяет повысить потребление жиров и их дальнейшее включение в метаболические процессы. • Интенсивность липидного обмена на различных стадиях онтогенеза неодинакова: – расщепление жиров у детей грудного возраста происходит под действием липазы желудочного сока – в процессе роста ребенка и с изменением характера питания основная роль в переваривании жиров отводится ферменту - липазе панкреатического сока и желчным кислотам. • К нарушениям обменных процессов у детей может привести резкое ограничение потребления жиров и избыточное их поступление с пищей. • При физических аэробных длительных нагрузках у детей и подростков для обеспечения энергообмена жиры используются в большей степени, чем углеводы.
Функции белков • • • Каталитическая Структурная Защитная (иммунная) Опорная Сократительная Регуляторная (гормоны, рецепторы) Энергетическая Транспортная (белки плазмы крови, белки мембран) Специфические Основное свойство белков – способность строго избирательно, специфически соединяться с разнообразными молекулами, что обеспечивает взаимодействие ферментов с субстратами, антител с антигенами, транспортных белков крови с переносимыми молекулами и т. д.
Потребность в белках Взрослый человек: • умственный труд или средняя физическая нагрузка – 100 -120 г белка в сутки; • тяжелая физическая работа – 130 -150 г белка в сутки. Суточные потребности в белке возрастают при: • беременности и лактации, • некоторых патологиях, сопровождающихся потерей белка (тяжелые инфекции, болезни почек, ожоги, травмы и др. ). Дети: • раннего возраста – 55 -72 г белка в сутки; • 12 -15 лет – суточная норма взрослого человека.
Полноценный белок (биологическая ценность условно принята за 100): - содержит все незаменимые аминокислоты в необходимых пропорциях; - легко подвергается действию протеаз. Полноценные белки – яйца, молоко. Белки мяса говядины (биологическая ценность – 98). Растительные белки по биологической ценности уступают животным, так как труднее перевариваются и бедны лизином, метионином и триптофаном. Белки кукурузы (биологическая ценность - 36) содержат мало лизина, но достаточное количество триптофана. Белки бобов богаты лизином, но содержат мало триптофана. Каждый из этих белков в отдельности является неполноценным. Однако смесь бобов и кукурузы содержит необходимое человеку количество незаменимых аминокислот.
Аминокислоты • • Заменимые Аспарагин Аспартат Глицин Глутамат Глутамин Аланин Пролин Серин Условно заменимые • Тирозин • Цистеин Незаменимые Для взрослого: • Валин • Изолейцин • Лейцин • Треонин • Метионин • Лизин • Триптофан • Фенилаланин Для детей: • Гистидин • Аргинин
Переваривание белков • Пептидазы – ферменты класса гидролаз, расщепляющие пептидные связи. Все пептидазы образуются в неактивной форме и активируются путем ограниченного протеолиза) • Эндопептидазы – расщепляют внутренние пептидные связи (пепсин и гастриксин желудка, трипсин, химотрипсин, коллагеназа и эластаза поджелудочной железы, энтеропептидаза кишечника) • Экзопептидазы – расщепляют внешние пептидные связи (карбоксипептидаза поджелудочной железы, аминопептидаза и олигопептидазы кишечника)
Переваривание белков в желудке Желудочный сок образуется: • обкладочными (париетальные) клетками стенок желудка (секреция соляной кислоты, "внутреннего фактора" – фактора Касла, гликопротеин, предотвращающий разрушение витамина В 12 и способствующий его связыванию); • главными клетками (секреция пепсиногена); • добавочными и другими клетками эпителия желудка (секреция муцинсодержащей слизи), слизь препятствует самоперевариванию желудка. В сутки образуется 2 -2, 5 л желудочного сока
Переваривание белков в желудке Белки, поступающие в желудок, стимулируют выделение: • гистамина • группы белковых гормонов - гастринов, вызывающих секрецию НСI и профермента - пепсиногена. Источником Н+ является Н 2 СО 3, которая образуется в обкладочных клетках желудка из СО 2 и Н 2 О под действием фермента карбоангидразы (карбонатдегидратазы): Н 2 О + СО 2 → Н 2 СО 3 → НСО 3 - + H+
Секреция соляной кислоты в желудке 1 - карбоангидраза; 2 - Н+/К+- АТФаза; 3 - белки-переносчики анионов; 4 - хлоридный канал
Концентрация HCl в желудке – 0, 16 М, р. Н – 1, 0 -2, 0 • • Роль НСl: денатурация белков пищи, не подвергшихся термической обработке, что увеличивает доступность пептидных связей для протеаз; бактерицидное действие – препятствует попаданию патогенных бактерий в кишечник; активация пепсиногена; создание оптимума р. Н для действия пепсина.
Пепсин • Синтез и секреция пепсиногена - неактивной формы пепсина происходит под действием гастринов. • Пепсиноген - белок, состоящий из одной полипептидной цепи с молекулярной массой 40 к. Д. • Превращение в пепсин (молекулярная масса 32, 7 к. Д) с оптимумом р. Н 1, 0 -2, 5 происходит под действием НСl. • В результате частичного протеолиза от N-конца молекулы пепсиногена отщепляются 42 аминокислотных остатка, которые содержат почти все положительно заряженные аминокислоты, имеющиеся в пепсиногене. В активном пепсине преобладают отрицательно заряженные аминокислоты, которые участвуют в конформационных перестройках молекулы и формировании активного центра.
Пепсин • Пепсин активирует остальные молекулы пепсиногена (аутокатализ). • Пепсин гидролизует пептидные связи в белках, образованные ароматическими аминокислотами (фенилаланин, триптофан, тирозин) и несколько медленнее - образованные лейцином и дикарбоновыми аминокислотами. • Пепсин - эндопептидаза, образует более короткие пептиды, но не свободные аминокислоты.
Гастриксин • Образуется в желудке • Расщепляет связи, образованные карбоксильными группами дикарбоновых аминокислот (глутамата и аспартата) • Оптимум р. Н 3, 5
Регуляция секреции HCl
Регуляция секреции желудочного сока • Увеличение секреции соляной кислоты происходит под действием: • 1) нервных стимулов, достигающих слизистой желудка преимущественно по n. vagi (ацетилхолин); • 2) гистамина • 3) гастроинтестинального гормона гастрина. • Выделение гастрина стимулируется пищей, попадающей в желудок, его механическим растяжением и интестинальным гормоном бомбезином.
Панкреатические ферменты В поджелудочной железе синтезируются: • трипсиноген, • химотрипсиноген, • проэластаза, • прокарбоксипептидазы А и В. В кишечнике путём частичного протеолиза превращаются в: • трипсин, • химотрипсин, • эластазу, • карбоксипептидазы А и В.
Трипсин • активируется энтеропептидазой кишечника путем отщепления 6 аминокислот; • расщепляет пептидные связи, образованные карбоксильной группой аргинина или лизина; • активирует другие пептидазы Химотрипсин • образуется в поджелудочной железе в виде химотрипсиногена; • активируется трипсином; • расщепляет связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот
Эластаза • образуется в поджелудочной железе; • расщепляет связи, образованные пролином Карбоксипептидаза • образуется в поджелудочной железе в неактивной форме; • отщепляет аминокислоты с С-конца; • активируется трипсином Коллагеназа • образуется в поджелудочной железе; • расщепляет коллаген
Аминопептидаза • образуется в кишечнике; • отщепляет аминокислоты с N-конца Дипептидазы • образуются в кишечнике; • расщепляют дипептиды Часть аминокислот не всасывается в кишечнике и подвергается гниению под влиянием кишечной микрофлоры, в результате чего образуются токсические соединения
Механизм всасывания аминокислот в кишечнике
Возрастные особенности переваривания белков в желудке • У детей грудного возраста в желудке находится фермент реннин (химозин) , вызывающий свёртывание молока. • Основной белок молока - казеин, представляющий смесь нескольких белков, различающихся по аминокислотному составу и электрофоретической подвижности. • Реннин катализирует отщепление от казеина гликопептида, в результате чего образуется параказеин. Параказеин присоединяет ионы Са 2+, образуя нерастворимый сгусток, чем предотвращает быстрый выход молока из желудка. Белки успевают расщепиться под действием пепсина. • В желудке взрослых людей реннина нет, молоко у них створаживается под действием НСl и пепсина. • Все 3 фермента желудка (пепсин, реннин и гастриксин) сходны по первичной структуре, что указывает на их происхождение от общего гена-предшественника.
Источники аминокислот и пути их использования
Фонд аминокислот в организме человека • Фонд свободных аминокислот в организме – 35 г. • Содержание свободных аминокислот в крови в среднем равно 35 -65 мг/л. • В составе белков – 15 кг аминокислот. • В организме человека в сутки распадается на аминокислоты около 400 г белков. • Основной источник аминокислот в организме – белки пищи.
Скачать презентацию ЛЕКЦИЯ 120 Обмен и функции белков Переваривание и
ЛЕКЦИЯ 20.ppt