Обмен сложных белков. Обмен хромопротеинов

При употреблении в пищу сложных белков в ЖКТ происходит их распад и отделение белковой части от простетической группы. Полипептидная цепь подвергается расщеплению до аминокислот. Процессы, происходящие с небелковой частью, определяются ее природой.

Важной группой сложных белков являются хромопротеины, в частности, имеющие в составе железо. В организме человека содержится 4,5-5,0 г железа. На долю гемоглобина крови приходится 60-70%. При употреблении в пищу сложных белков, содержащих железо, в кишечнике железо освобождается и всасывается в виде двухвалентного иона. Гем при переваривании подвергается окислению в гематин. Гематин не всасывается в кишечнике. Он выделяется в неизменном виде или распадается под действием ферментов кишечной микрофлоры.

Транспорт железа к местам кроветворения происходит в составе трансферрина - гликопротеина плазмы крови. В клетках тканей железо соединяется с белком апоферритином с образованием ферритина. Функция ферритина - депонирование железа. Больше всего ферритина в печени, селезенке и костном мозге. В соединении с белками железо находится в трехвалентном состоянии. Избыток железа не всасывается. Потребность в железе возрастает при различных анемиях.

Распад гемоглобина в тканях (образование желчных пигментов)

Продолжительность жизни эритроцитов составляет 120 дней. Разрушение эритроцитов и распад гемоглобина протекают в печени, селезенке и костном мозге. Распад гемоглобина начинается с разрыва связи между I и II кольцами порфиринового кольца под действием НАДФ-содержащей оксидазы. Далее распад происходит спонтанно.

Гемоглобин вердоглобин (зеленый пигмент) ®

® биливердин (желчный пигмент) билирубин

Железо

Глобин

Билирубин

Билирубин образуется в печени, селезенке и, по-видимому, эритроцитах. Он поступает в печень, затем с желчью в желчный пузырь.

Свободный билирубин плохо растворим в воде, адсорбируется на белках плазмы крови. Для его определения в крови диазореактивом Эрлиха необходимо предварительное осаждение белков спиртом. Поэтому его называют непрямым. Содержание билирубина в крови: общего - 15 мкмоль/, из этого количества непрямого - около 75%. Повышение концентрации до
35 мкмоль/л приводит к желтухе, еще более высокий уровень – к тяжелому отравлению. В печени непрямой билирубин обезвреживается связыванием с УДФ-глюкуроновой кислотой под действием фермента УДФ-глюкуронилтрансферазы. Образуется билирубиндиглюкуронид - п рямой билирубин. Он хорошо растворим в воде, дает прямую реакцию с диазореактивом.

В желчи всегда присутствует прямой билирубин. В составе желчных камней обнаруживается непрямой билирубин.

В кишечнике под действием бактерий билирубиндиглюкуронид расщепляется. Билирубин восстанавливается до мезобилирубина, затем до мезобилиногена (уробилиногена) и стеркобилиногена. Основная их часть выводится из организма с калом (около 300 мг/сутки), около 5% всасываются в кровь, попадают в желчь или выводятся с мочой (4 мг/сутки). На свету происходит превращение уробилиногена в уробилин. Уробилиноген бесцветен, а уробилин желтого цвета. Поэтому богатая уробилином моча при стоянии темнеет.

 

билирубин диглюкуронид

 

Небольшое количество мезобилиногена всасывается, поступает через воротную вену в печень и там разрушается. Повышенное содержание уробилиногена в моче - свидетельство недостаточности функции печени (печеночная или гемолитическая желтуха). Отсутствие стеркобилиногена в моче при наличии билирубина и биливердина - свидетельство полного прекращения поступления желчи в кишечник (закупорка протока желчного пузыря или общего желчного протока в результате желчнокаменной болезни, раковых поражений поджелудочной железы и др.).

В крови количество прямого и непрямого билирубина, а также соотношение между ними резко меняются при поражениях печени, селезенки, костного мозга, болезнях крови и т. д., поэтому определение содержания обеих форм билирубина в крови важно при диагностике различных форм желтухи.

Биосинтез гемоглобина

Синтез пиррольного комплекса в организме протекает из низкомолекулярных предшественников de novo. Источниками железа являются пищевые продукты и железо, освобождающееся при распаде эритроцитов.

Синтез гема.

I стадия. Участвуют глицин и сукцинил-КоА.

Образуется 5-аминолевулиновая кислота (d-АЛК).
5-аминолевулинатсинтаза - ключевой, аллостерический фермент синтеза тетрапирролов. Коферментом является пиридоксальфосфат. Данная реакция индуцируется стероидами и ингибируется по типу обратной связи конечным продуктом - гемом.

II стадия. Образование порфобилиногена ПБГ.

Фермент порфобилиногенсинтаза ингибируется конечными продуктами синтеза.

III стадия. Многоступенчатая. Из 4 молекул порфобилиногена синтезируется тетрапиррольный комплекс протопорфирин IX.

IV стадия. Протопорфирин IX присоединяет железо при участии феррохелатазы (гемсинтазы), и образуется гем. Источником железа является ферритин. В синтезе гема участвуют витамин В₁₂, ионы меди.

Белковая часть молекулы гемоглобина синтезируется так же, как и все остальные белки. Синтез полипептидных цепей гемоглобина происходит только в присутствии гема.

Изменения в синтезе или распаде порфиринов и их комплексов с белками приводят к нарушению жизненно важных функций и развитию болезней.

Свинец вызывает стойкое угнетение фермента аминолевулинатдегидразы, участвующей в синтезе порфобилиногена и гема, что проявляется развитием анемии у детей городов (источник свинца - выхлопные газы автотранспорта).

Порфири́я - наследственное нарушение пигментного обмена, характеризуется нарушением синтеза гема и накоплением его предшественников в тканях. Различают печеночные либо эритропоэические порфирии. Болезнь проявляется фотодерматозом, повреждением хрящей, нервно-психическими расстройствами, гемолитическими кризами, желудочно-кишечными расстройствами.

ОБМЕН НУКЛЕОПРОТЕИНОВ

Распад НК. Под влиянием ферментов желудка, частично соляной кислоты, нуклеопротеины пищи распадаются на полипептиды и НК. Распад НК происходит в тонкой кишке гидролитическим путем под действием нуклеаз панкреатического сока. Нуклеазы относятся к фосфодиэстеразам. Существуют эндонуклеазы и экзонуклеазы, рибонуклеазы и дезоксирибонуклеазы. Продуктами гидролиза являются мононуклеотиды и олигонуклеотиды. Нуклеазы расщепляют молекулы НК и в тканях.

Распад нуклеозидфосфатов. Первая ступень - отщепление остатка фосфорной кислоты. На второй ступени происходит перенос остаткарибозы от нуклеозида на фосфорную кислоту. Эта реакция ускоряется рибозилтрансферазами.

Ф-У-А ® Ф + У-А; У-А + Ф ® У-Ф + А

Распад пуриновых оснований начинается с дезаминирования тех из них, которые обладают аминогруппами. Участвуют специфические аминогидролазы. Аденин превращается в гипоксантин, гуанин – в ксантин.

Гипоксантин и ксантин окисляются в мочевую кислоту, фермент – ксантиноксидаза.

Образование мочевой кислоты происходит главным образом в печени. Это основной продукт катаболизма пуриновых нуклеотидов у человека. В организме в сутки образуется 0,5-1 г мочевой кислоты; выводится она через почки.

Хроническое повышение концентрации мочевой кислоты (гиперурикемия) часто приводит к развитию подагры. Подагрический криз связан с отложением кристаллов урата натрия в суставе. Гиперурикемия обычно имеет наследственный характер.

Распад пиримидиновых оснований также начинается с дезаминирования. Дезаминированные пиримидиновые основания подвергаются восстановлению. Карбаминовая кислота и b-аланин - конечные продукты распада урацила и цитозина. Из тимина вместо b-аланина образуется
b-аминоизомасляная кислота.

…

®

Контрольные вопросы

1. Каковы характерные особенности обмена белков?

2. Дайте определение понятию "азотистый баланс".

3. Каковы основные причины распада тканевых белков?

4. Охарактеризуйте процесс переваривания белков в желудочно-кишечном тракте.

5. Каков механизм активации протеаз желудочно-кишечного тракта?

6. Какие превращения претерпевают аминокислоты под действием микрофлоры кишечника?

7. Какие белки для человека являются самыми полноценными?

8. Перечислите виды дезаминирования аминокислот.

9. Каково значение реакций трансаминирования?

10. Какие трансаминазы имеют важное значение в диагностике?

11. Приведите примеры реакций, протекающих с участием карбоксильной группы аминокислот.

12. В каком виде аммиак и аминный азот попадают из периферических тканей в печень для образования мочевины?

13. Почему содержание ферментов цикла мочевины возрастает как при обильном белковом питании, так и при голодании?

14. Охарактеризуйте роль фолиевой кислоты в метаболизме аминокислот.

15. Какие аминокислоты являются предшественниками гормонов в организме человека?

16. Приведите примеры заболеваний, развивающихся при нарушениях обмена ароматических аминокислот.

17. Какие вещества образуются при распаде гемоглобина?

18. Какие ферменты участвуют в распаде нуклеиновых кислот?

19. Назовите конечные продукты распада пуриновых и пиримидиновых оснований.

20. Какие нарушения метаболизма могут быть причиной подагры?

 

МАТРИЧНЫЕ БИОСИНТЕЗЫ