Переваривание и всасывание белков

В сутки взрослый человек потребляет с пищей 70-90 г белков. Почти такое же количество белков поступает в просвет кишечника в составе пищеварительных соков, слущивающихся клеток и в виде белков сыворотки.

Переваривание белков в желудке происходит при превращении в кислой среде пепсиногена в пепсин. Но роль этого этапа относительно невелика, поскольку гид- ролизуется не более 10-15 % белков пищи. Пепсин расщепляет связи между ароматическими аминокислотами, соседствующими с карбоксильными аминокислотами.

В тонком кишечнике полипептиды подвергаются дальнейшему расщеплению проте- азами, имеющимися в соке поджелудочной железы и на поверхности микроворсинок энтероцитов. Различные панкреатические ферменты атакуют белковую молекулу в разных участках. Ферменты, гидролизирующие белки, подразделяют на эндопептидазы (трипсин, химотрипсин, эластаза) и экзопептидазы (карбопептидазы А и В). Экзопептидазы гидролизуют внутренние связи пептидов, а экзопептидазы отщепляют только концевые группы преимущественно нейтральных и основных аминокислот. В итоге происходит отщепление олигопептидов и некоторых свободных аминокислот. В щеточной каемке и внутри энтероцитов имеются свои пептидазы. Около 10 % олигопептидов гидролизуют ферменты, локализованные в щеточной каемке. В цитозоле подвергается гидролизу приблизительно 90 % олигопептидов до аминокислот, ди- и трипептидов. Всасывание ди- и трипептидов осуществляется с помощью вторичного активного транспорта. В последующем эти продукты расщепляются до аминокислот внутриклеточными пептидазами энтероцитов. Всасывание ди- и трипептидов осуществляется с помощью вторичного активного транспорта. Аминокислоты абсорбируются по принципу механизма котранспорта с натрием на апикальном участке мембраны. Существуют 5 транспортных систем для переноса аминокислот в зависимости от их типа: для нейтральных, двухосновных, дикарбоксилъных, гидрофобных и аминотранспортер.

 

Дезаминирование АК — реакция отщепления α-аминогруппы от АК, в результате чего образуется соответствующая α-кетокислота и выделяется молекула аммиака.

В организме человека дезаминирование в основном происходит в печени, однако, глютамат дезаминируется также и в почках. Аминогруппа, которая удаляется от аминокислот в ходе дезаминирования, превращается далее в аммиак. Остов аминокислоты, состоящий из атомов углерода и водорода, может далее использоваться в реакциях анаболизма или катаболизма. Аммиак является токсичным для человека, поэтому существуют ферменты, превращающие аммиак в мочевину или мочевую кислоту.

ПЕРЕАМИНИРОВАНИЕ (ТРАНСАМИ НИРОВАН И E). Это
процесс синтеза аминокислот путем ферментативного переноса аминогруппы с аминокислоты на оксокислоту, в результате чего образуются новые аминокислота и оксокислота.

Переаминирование — один из путей образования тех аминокислот, которых не хватает в пищевом рационе, т. е. это еще одна гомеостати-ческая функция печени. Однако «незаменимые» аминокислоты (разд. 8.7.8) не могут синтезироваться в печени путем переаминирования и должны поступать с пищей.

Процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде CO₂ получил название декарбоксилирования. Несмотря на ограниченный круг аминокислот и их производных, подвергающихся декарбоксилированию в животных тканях, образующиеся продукты реакции – биогенные амины (т.н. "Трупные яды") - оказывают сильное фармакологическое действие на множество физиологических функций человека и животных. В животных тканях установлено декарбоксилирование следующих аминокислот и их производных: тирозина, триптофана, 5-окситриптофана, валина, серина, гистидина, глутаминовой и γ-оксиглутаминовой кислот, 3,4-диоксифенилаланина, цистеина, аргинина, орнитина, S-аденозилметионина и α-аминомалоновой кислоты. Помимо этого, у микроорганизмов и растений открыто декарбоксилирование ряда других аминокислот.

Многочисленные превращения аминокислот, вызванные деятельностью микроорганизмов кишечника, получили общее название «гниение белков в кишечнике». Так, в процессе распада
серосодержащих аминокислот (цистин, цистеин, метионин) в кишечнике образуются
сероводород H₂S и метил-меркаптан CH₃SH. Диаминокислоты – орнитин и лизин – подвергаются процессу декарбоксилирования с образованием токсичных аминов – путресцина и кадаверина.
Из ароматических аминокислот: фенилаланин, тирозин и триптофан – при аналогичном
бактериальном декарбоксилировании образуются соответствующие амины:
фенилэтиламин, параоксифенилэтиламин и индолилэтиламин
(триптамин).
Кроме того, микробные ферменты кишечника вызывают постепенное
разрушение боковых цепей циклических аминокислот, в частности тирозина и
триптофана, с образованием ядовитых продуктов обмена – соответственно крезола и
фенола, скатола и индола.

После всасывания эти продукты через воротную вену попадают в печень, где подвергаются
обезвреживанию путем химического связывания с серной или глюкуроновой кислотой
с образованием нетоксичных, так называемых парных, кислот (например,
фенолсерная кислота или ска-токсилсерная кислота). Последние выделяются с
мочой. Механизм обезвреживания этих продуктов изучен детально.
В печени содержатся специфические ферменты – арилсульфотрансфераза и
УДФ-глюкоронилтран-сфераза, катализирующие соответственно перенос остатка
серной кислоты из ее связанной формы – 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосульфата (ФАФС)
и остатка глюкуроновой кислоты также из ее связанной формы –
уридил-дифосфоглюкуроновой кислоты (УДФГК) на любой из указанных продуктов.

Индол (как и скатол) предварительно подвергается окислению в индоксил (соответственно
скатоксил), который взаимодействует непосредственно в ферментативной реакции с
ФАФС или с УДФГК. Так, индол связывается в виде эфиросерной кислоты. Калиевая
соль этой кислоты получила название животного индикана, который выводится с
мочой.

 

Азотемия - это заболевание, при котором в крови повышено содержание компонентов остаточного азота, таких как мочевая кислота, индикан, мочевина.

Существует несколько видов азотемии:
1. Внепочечная, она возникает при плохом кровообращении, а почки при этом могут быть абсолютно здоровы.
2. Обтурационная - возникает при закупорке мочевых путей.
3. Продукционная - обусловлена неестественным распадом тканевых белков во всём организме (например, это может быть связано с ожогами, воспалениями)
4. Почечная - при этом виде заболевания полностью нарушена выделительная функция почек.
5. Ретенционная - только частичное выделение азотосодержащих веществ с мочой, это может быть вызвано не только болезнью почек, но и нарушением кровообращения.

Главной причиной возникновения азотемии является почечная недостаточность. Почки очень важный орган и жизнь без их функционирования невозможна. Они регулируют водный и кислотно-щелочной баланс, выводят инородные вещества. Даже одна почка в силах справиться с этими функциями. А почечная недостаточность возникает тогда, когда почти вся ткань почки отказывается работать. В связи с этим в нашем организме скапливаются шлаки, которые и отравляют весь организм.

Опасно то, что на начальных стадиях азотемия не проявляется, а лечение необходимо проводить при первых симптомах (понос, зуд, вялость, рвота, нервозность, судороги, головные боли). При полном отсутствии лечения возможен летальный исход.

 

Гипопротеинемия - (hypoproteinaemia) - патологически низкое содержание общего белка в крови. Гипопротеинемия может развиваться у человека из-за недостаточного питания, нарушения образования белка (например, при заболеваниях печени) или при усиленном выведении белков из организма (например, при нефротическом синдроме). В результате у человека вследствие накопления жидкости в тканях развиваются отеки и повышается восприимчивость к различным инфекциям.

Гиперпротеинемия (новолат. hyperproteinaemia) — повышенная концентрация белков в крови. Гиперпротеинемия возникает на фоне других патологических процессов, таких как гемобластоз, миеломная болезнь, болезнь Вальденстрема, сгущении крови.

Диспротеинемия — это на­ру­ше­ние нормаль­ного ко­ли­че­ствен­ного со­от­ноше­ния меж­ду фракци­ями бел­ков кро­ви; на­блю­да­ет­ся при воспа­ли­тель­ных процес­сах, кол­лаге­но­зах, рас­стройст­вах пи­та­ния.

Парапротеинемия (новолат. paraproteinaemia; парапротеины + др.-греч. αἷμα — кровь; син. патопротеинемия) - появление в крови структурно аномальных и функционально неполноценных белковых тел из группы иммуноглобулинов при миеломной и некоторых других болезнях. болезнь Рустицкого-Калера, множественная миелома, генерализованная плазмоцитома.

Макроглобулинемия Вальденстрема редкое заболевание, проявляющееся увеличением размеров печени и селезенки, а так же развитием анемии, легко возникающих носовых кровотечений и наличием патологического белка в крови. Заболевание названо по имени профессора Яна Вальденстрема, описавшего синдром с носовыми кровотечениями, легкой утомляемостью и ощущениями онемения и покалывания в конечностях.

 

Биосинтез мочевины

Синтез мочевины происходит в печени (орнитиновый цикл) в несколько этапов с участием ряда ферментативных систем. Синтез сопровождается поглощением энергии, источником которой является АТФ. Весь цикл мочевинообразования можно представить следующим образом:

- Первая стадия. Синтезизуется карбомоилфосфат из ионов аммония, двуокиси углерода и фосфата (поступающего из АТФ) под действием фермента карбомоилсинтетазы.

- Вторая стадия. Происходит конденсация карбомоилфосфата и орнитина с образованием цитрулина; реакцию катализирует оринтинкарбамоилтрансфераза.

- Третья стадия. В результате взаимодействия цитрулина и аспартата (аспарагиновой к-ты) образуется аргининосукцинат (эту р-ю катализирует аргининосукцинатсинтетаза).

- Четвертая стадия. Аргининосукцинат распадается на аргинин и фурамат при участии другого фермента – аргининосукцинатлиазы.

- Пятая стадия. Аргенин расщепляется на мочевину и аринтин под действием аргиназы.

Эффективность работы орнитинового цикла при нормальном питании человека и умеренных физ нагрузках составляет примерно 60 % его мощности. Запас мощности необходим для избежания гипераммониемии при изменении кол-ва белка в пище. Увеличение скорости синтеза мочевины происходит при длительных фих нагрузках или длительном голодании, которое сопровождается распадом тканевых белков. Некоторые патологические состояния, характеризующиеся интенсивным распадом белков тканей (сах.диабет и др) так же сопровождаются активацией орнитинового цикла.

Нормальный ход метаболического превращения аммиака в мочевину имеет большое значение для организма. При серьезных нарушениях функции печени – например при обширном циррозе или тяжелом гепатите – аммиак является токсическим веществом, накапливаясь в крови, вызывает тяжелые клинические симптомы. Извесны врожденные метаболические нарушения, связанные с недостатком одного из ферментов, участвующих в синтезе мочевины. Синтезированная в печени мочевина попадает в кровь, затем в почки и в итоге выводиться с мочой.

 

 

Синтез креатина происходит в две стадии. Вначале в почках и поджелудочной железе образуется гуанидинуксусная кислота: L-аргинин глицин - гуанидинацетат Z-аргинин. Затем в печени и поджелудочной железе происходит метилирование гуанидинуксус-ной кислоты с образованием креатина: гуанидинацетат S-AM - - креатин.

Напомним, что синтез креатина в основном происходит в печени. Из печени с током крови он поступает в мышечную ткань, где, фосфорилируясь, превращается в креатинфосфат.

Что касается механизма образования креатина, то, как выяснилось в опытах с применением изотопного метода, синтез креатина в животном организме интимно связан с превращениями трех аминокислот: аргинина, гликокола и метионина.

Именно это соединение обеспечивает перенос метильной группы на различные нуклеофилы. Типичным примером может служить синтез креатина из гуанидилуксусной кислоты, представляющий собой ферментативную реакцию нуклеофильного.

Ранее уже упоминалось, что метионин является источником метальных групп и серы. Метальные группы метионина используются для синтеза креатина и холина, а сера - для образования цистина и цистеина. Метионин образуется также из гомоцистеина и холина. [7]

Углеродные атомы глицина переходят в состав пуринов (стр. Как установлено посредством изотопных опытов, синтез креатина происходит путем реакции трансамидинйрования между аргинином и глицином и последующего метилирования гуанидинуксусной кислоты (гликоциамина)

В первые годы жизни ребенка возможна физиологическая креатину-рия. По-видимому, появление креатина в моче детей раннего возраста обусловлено усиленным синтезом креатина, опережающим развитие мускулатуры. Некоторые исследователи к физиологическим явлениям относят и креатинурию стариков, которая возникает как следствие атрофии мышц и неполного использования образующегося в печени креатина. Наибольшее содержание креатина в моче наблюдается при патологических состояниях мышечной системы и прежде всего при миопатии, или прогрессирующей мышечной дистрофии.

 

Синтез креатинина о существляется, в основном, в мышечной ткани. В процессе мышечного сокращения происходит распад креатинфосфата с выделением энергии и образованием креатинина. Концентрация его в сыворотке крови относительно постоянна и зависит от равновесия процессов синтеза и выведения. У мужчин содержание креатинина несколько выше, что связано с более высоким объемом мышечной ткани у них по сравнению с женщинами.
Креатинин относится к беспороговым веществам: в норме фильтруется в гломерулах почек и не подвергается реабсорбции или секреции в канальцах. Поэтому повышение уровня креатинина обычно свидетельствует о снижении фильтрации в почечных клубочках и понижении выделительной функции почек. Определение концентрации креатинина в крови и моче используют для расчета величины клубочковой фильтрации и оценки функции почек (проба Реберга).

Норма в сыворотке крови: мужчины 53 – 110 мкмоль\л

Женщины 44 – 95 мкмоль\л

КДЗ: Повышение – нарушение выделительной функции почек (острое и хроническое) любого происхождения, закупорка мочевыделительных путей, прием препаратов с побочным нефротоническим действием, гипертиреоз, акромеалия, синдром длительного раздавливания, обширные операционные вмешательства, сахарный диабет, лучевая болезнь.

Снижение – мышечная атрофия, лейкоз, анемия, дерматомиозит, гипертиреоз, тиреотоксикоз, голодание.

 

НУКЛЕОПРОТЕИДЫ, комплексы нуклеиновых к-т с белками. Содержатся в каждой клетке и выполняют важные ф-ции, связанные с хранением и реализацией генетич. информации. Нуклеопротеиды образуются с участием как ДНК (дезоксирибо-нуклеопротеиды, или ДНП), так и РНК (рибонуклеопротеи-ды, или РНП). Типичные представители РНП -рибосомы (комплексы рибосомных РНК с белками) и информосомы (комплексы матричных РНК с белками); типичный ДНП-хроматин (комплекс ДНК с гистонами и негистоновыми белками). К нуклеопротеидам относят также вирусы (бактериофаги, вирусы растений и животных без внеш. оболочки) и нуклеокапсиды вирусов (комплексы вирусных РНК и ДНК с белками у вирусов с внеш. оболочкой).

Подагра (от греч. podos — нога и agra — капкан) — заболевание, при котором периодически в суставах выпадают соли мочекислого натрия, что сопровождается болевым приступом. Различают первичную и вторичную подагру.

^ Первичная подагра обусловлена врожденными нарушениями пуринового обмена. Об этом свидетельствует ее семейный характер и сочетание подагры с другими нарушениями обмена веществ (ожирение, диабет, желчекаменная болезнь). Велика роль в развитии заболевания особенностей питания, употребления больших количеств животных белков, сухих вин, шампанского, пива (!), неподвижного образа жизни. Соли обычно выпадают в синовии и хрящах мелких суставов, в сухожилиях и суставных сумках, в хряще ушных раковин. Ткани вокруг отложений солей некротизируются. Перифокально развивается воспалительная гранулематозная реакция со скоплением гигантских клеток. По мере увеличения отложений солей и разрастания вокруг них соединительной ткани образуются подагрические шишки (tophi urici), суставы деформируются. В почках отмечается накопление мочевой кислоты и солей мочекислого натрия в канальцах с обтурацией их просвета, развитие вторичных воспалительных и атрофических изменений (подагрические почки).

^ Вторичная подагра является осложнением:

1) опухолей кроветворной ткани (при усиленном распаде опухолевых клеток);

2) эндокринных заболеваний;

3) болезней почек различной этиологии с исходом в нефроцирроз.

^ Мочекаменная болезнь, как и подагра, может быть связана прежде всего с нарушениями пуринового обмена, т.е. быть проявлением так называемого мочекислого диатеза. В почках при этом образуются исключительно или преимущественно ураты.

Мочекислый инфаркт встречается у новорожденных, проживших не менее двух суток, и проявляется выпадением в канальцах и собирательных трубках почек аморфных масс мочекислых натрия и амония. Макроскопически они видны в виде желто-красных полос сходящихся у сосочков мозгового слоя почки. Возникновение мочекислого инфаркта связано с интенсивным обменом в первые дни жизни новорожденного и отражает адаптацию почек к новым условиям существования.

 

Белки плазмы крови

В плазме крови человека содержится около 100 различных белков. По подвижности при электрофорезе (см. ниже) их можно грубо разделить на пять фракций: альбумин, α₁-, α₂-, β- и γ-глобулины. Разделение на альбумин и глобулин первоначально основывалось на различии в растворимости: альбумины растворимы в чистой воде, а глобулины — только в присутствии солей.

В количественном отношении среди белков плазмы наиболее представлен альбумин (около 45 г/л), который играет существенную роль в поддержании коллоидно-осмотического давления в крови и служит для организма важным резервом аминокислот. Альбумин обладает способностью связывать липофильные вещества, вследствие чего он может функционировать в качестве белка-переносчика длинноцепочечных жирных кислот, билирубина, лекарственных веществ, некоторых стероидных гормонов и витаминов. Кроме того, альбумин связывает ионы Са²⁺ и Mg²⁺.

К альбуминовой фракции принадлежит также транстиретин (преальбумин), который вместе с тироксинсвязывающим глобулином [ТСГл (TBG)] и альбумином транспортирует гормон тироксин и его метаболит иодтиронин.

В таблице приведены другие свойства важных глобулинов плазмы крови. Эти белки участвуют в транспорте липидов (см. рис. 273), гормонов, витаминов и ионов металлов, они образуют важные компоненты системы свертывания крови (см. рис. 283); фракция γ-глобулинов содержит антитела иммунной системы (см. рис. 289).

Образование и разрушение. Большинство белков плазмы синтезируется в клетках печени. Исключение составляют иммуноглобулины, которые продуцируются плазматическими клетками иммунной системы (см. рис. 287), и пептидные гормоны, секретируемые клетками эндокринных желез (см. рис. 371).

Кроме альбумина почти все белки плазмы являются гликопротеинами. Они включают олигосахариды, присоединенные к аминокислотным остаткам N- и О-гликозидными связями (см. с. 50). В качестве концевого остатка углеводной цепи часто выступает N-ацетилнейраминовая кислота (сиаловая кислота, см. с. 44). Если эта группа отщепляется нейраминидазой, ферментом находящимся в стенках кровеносных сосудов, на поверхности белка оказываются концевые остатки галактозы. Остатки галактозы асиалогликопротеинов (т. е. десиалированных белков) узнаются и связываются рецепторами галактозы на гепатоцитах. В печени эти «состарившиеся» белки плазмы удаляются путем эндоцитоза. Таким образом, олигосахариды на поверхности белка определяют время жизни белков плазмы, полупериод выведения (биохимический полупериод) которых составляет от нескольких дней до нескольких недель (см. рис. 179).

В здоровом организме концентрация белков плазмы поддерживается на постоянном уровне. Однако их концентрация изменяется при заболевании органов, участвующих в синтезе и катаболизме этих белков. Повреждение тканей посредством цитокинов (см. рис. 379) увеличивает образование белков острой фазы, к которым принадлежат С-реактивный белок, гаптоглобин, фибриноген, компонент С-З комплемента и некоторые другие.

Б. Электрофорез

Белки и другие заряженные макромолекулы можно разделять методами электрофореза (см. с. 84). Среди различных электрофоретических методов наиболее простым является электрофорез на носителе, особенно на ацетилцеллюлозной пленке. При этом сывороточные белки, которые из-за наличия избыточного отрицательного заряда движутся к аноду, разделяются на пять вышеупомянутых фракций. После разделения белки можно окрашивать с помощью красителей и денситометрически оценивать количества белков в полученных окрашенных полосах.

При определенных заболеваниях изменяются концентрации отдельных белков (так называемые диспротеинемии).