Белоктардың қорытылуы. Аминоқышқылдардың сіңірілуі. Аминоқышқылдардың ұлпаішілік катаболизмі.

Белоктар және аминоқышқылдар алмасуы

Негізгі:

1.Биохимия. Учебник /под редакцией член – корр РАН, проф. Е.С. Северина – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003.- 784 с

2. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами /под редакцией член – корр РАН, проф. Е.С. Северина и проф. А.Я. Николаева – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001.- 448 с

3. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: В 2-х томах. Т. 2. Пер. с англ: - М.: Мир, 1993. - 384с.

4.Николаев А.Я. Биологическая химия – М.: Высшая школа, 1989. - 494с.

Қосымша:

1.Бышевский А.Ш., Терсенов О. А. Биохимия для врача – Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994. - 384с.

2. Гринстейн Б., Гринстейн А. Наглядная биохимия: Пер. с анг.-М.: ГЭОТАР-МЕД, 2000. - 119с

3. Тапбергенов С. О. Медицинская биохимия. – Астана, 2001. – 292с.

4. Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология. – М. Мир – 1999.- 327с.

Тағам белоктарының аминоқышқылдардың көзі ретіндегісі. Аминоқышқылдардың шығу көзі мен жұмсалу жолдарының жалпы сипаттамасы. Азоттық баланс туралы түсінік.

Көмірсулармен және майлармен салыстырғанда белоктар тағамның ең негізгі ауыстырылмайтын компоненті болып табылады. Тағамдық белоктар – ағзаға сырттан түсетін азоттың негізгі көзі.

М. Рубнер ағзадағы азоттың 75%-ы белоктардың құрамында болатынын бірінші болып анықтады және ағзадағы азоттық балансты құрастырды (адам тәулігіне қанша азотты жоғалтатынын және қанша қосатынын анықтады).

Ересек дені сау адамда азоттық тепе-теңдік (ноль азоттық баланс) байқалады.

Оң азоттық баланс (ағзадан шыққан азоттың бір тәуліктегі мөлшерінің, сырттан келіп қосылғанынан аз болғандағысы), ол тек өсуші (дамушы) ағзада немесе белоктық құрылымдардың күшті түзілулері кезінде байқалады (мысалы, ауыр аурулардан жазылуы немесе бұлшықет массасының өсуі кезінде).

Теріс азоттық баланс (ағзадан шыққан азоттың бір тәуліктік мөлшерінің сырттан келіп қосылғанынан көп болғандағысы), ағзада белок жетіспеушілігі кезінде байқалады. Себептері: тағамдағы белоктың мөлшерінің өте аз болуы, белоктардың күшті ыдырауы.

Ағзада ауыстырылмайтын аминоқышқылдардың біреуінің өзінің жетіспеушілігі болса белок синтезі процессі бұзылады, өйткені барлық белоктардың құрамына қажетті аминоқышқылдардың толық жиыны болуы қажет.

Белоктық тағамның бағалылығы оның құрамындағы аминоқышқылдардың толық жиынына байланысты болады және оның ішінде негізінен ауыстырылмайтын аминоқышқылдардың жиыны болуымен айқындалады. Әрбір ауыстырылмайтын аминоқышқылдардың тәуліктік қажеттілігі – 1-1,5 гр., ал ағза үшін күніне 6-9 грам ауыстырылмайтын аминоқышқылдар түсуі керек болады.

Белоктардың қорытылуы. Аминоқышқылдардың сіңірілуі. Аминоқышқылдардың ұлпаішілік катаболизмі.

Қан құрамына экзогендік жолмен түсетін аминоқышқылдардан адам ағзасына, күн сайын, шамамен 100 грамдай аминоқышқылдар сіңіріледі. Мұнан басқа, ағзаның өз белоктары ыдырау нәтижесінде тәулік сайын қанға тағы да 400 грам аминоқышқылдар түседі. Барлық осы 500 грам аминоқышқылдар ағзадағы аминоқышқылдардың метаболиттік жолын қамтиды.

Қорытылу кезінде тағамдық белоктар бос аминоқышқылдарға дейін ыдырауы (гидролизі) жүреді. Қорытылу процесі протеолиттік ферменттер (протеиназалар немесе пептидазалар) әсерімен асқазанда басталады және ащы ішекте жалғасады. Протеиназалардың көптеген әртүрлі түрлері кездеседі. Олар, тек қана АІТ-де ғана емес, сонымен бірге жасушаларда да болады.

Белоктардың қорытылуына қатысатын ферментер салыстырмалы субстраттық әсерлесу ерекшелігі қасиетін көрсетеді. Бұл пептидазалардың белгілі бір аминоқышқылдар арасындағы пептидтік байланыстарды ғана гидролиздеуінде байқалады және сондықтан белок молекуласы қысқа мерзімде ыдыратылады.

Пептидтегі гидролизденетін байланыстың орналасу орнына тәуелді түрде барлық пептидазалар бөлінеді: - эндопептидазалар, олар пептидтік тізбектің орта бөлігінде орналасқан пептидтік байланысқа әсер ететіндер (пепсин, трипсин, химотрипсин, эластаза); - экзопептидазалар, олар пептидтік тізбектің N- және С-соңдарындағы аминоқышқылдармен түзілген пептидтік байланысқа әсер ететіндер (аминопептидаза, карбоксипептидаза А және В).

Асқазандық және панкреаттық пептидазалар, алғашқыда, активсіз формада (проферменттер түрінде) өндіріледі, әсер ететін орындарына секреттеледі және шектеулі протеолиз жолымен сол орындарда (проферменттер молекулаларының N-соңынан әртүрлі ұзындықтағы пептидтің бөлінуі арқылы) активтеледі.

Проферменттер синтезінің орны (асқазанның шырышты қабығы, ұйқы безі) және олардың активтелу орны (асқазан қуысы, аш ішек) өзара кеңістіктік бөлінген аймақтарда болады. Сондықтан, ферменттердің активтелуінің бұл механизмі асқазанның және ұйқы безінің секреттеуші жасушаларын өзін өзі қорытудан сақтайтын қорғаныстық механизм болып табылады.

Пепсин

Асқазан сөлінің ферменті. Активсіз алғызат –пепсиноген- түрінде асқазанның шырышты қабығының жасушаларында синтезделеді. Пепсиногеннің активті пепсинге айналуы асқазан қуысында өтеді. Активтелу кезінде ферменттің активті орталығын жабатын пептид ыдырайды. Пепсиннің активтелуі келесі екі фактордың әсерімен атқарылады: а) тұз қышқылының (НСl); б) түзілген активті пепсинмен, ол аутокатализ деп аталады.

Пепсин карбоксильдік протеиназа болып табылады және фенилаланин немесе тирозин аминоқышқылдарымен, сонымен бірге Лей-Глу арасында түзілген пептидтік байланыстардың гидролизін катализдейді. Пепсиннің рН-оптимумы 1,0-2,0 тең. Бұл асқазан сөлінің рН мәніне сәйкес келеді.

Реннин

Нәрестенің асқазан сөлінде белоктардың қорытылуын реннин ферменті атқарады. Ол сүт белогы казеинді гидролиздейді. Реннин құрылысы бойынша пепсинге ұқсас, бірақ оның рН-оптимумы (рН=4,5) нәресте асқазанының рН мәніне сәйкес келеді. Сонымен бірге, ренин әсерлесу ерекшелігі мен әсер ету механизмдері бойынша да пепсиннен ерекшелінеді.

Химотрипсин

Ұйқы безінде активсіз алғызат - химотрипсиноген түрінде синтезделеді. Химотрипсин активтенген трипсин арқылы аутокатализ жолымен активтенеді. Ол тирозин, фенилаланин немесе триптофанның карбокснлдік топтарымен түзілген, немесе лейцин, изолейцин және валиннің гидрофобты радикалдарымен түзілген пептидтік байланыстардың гидролизін катализдейді.

Трипсин

Ұйқы безінде активсіз алғызат - трипсиноген түрінде синтезделеді. Ішек қуысында Са ионы қатысуымен энтеропептидаза ферменті арқылы активтенеді, сонымен бірге аутокатализге де қабілетті. Аргинин және лизинмен түзілген пептидтік байланыстарды гидролиздейді.

Эластаза

Ұйқы безінде активсіз алғызат - проэластаза түрінде синтезделеді. Ішек қуысында трипсин арқылы активтенеді. Глицин, аланин және серинмен түзілген пептидтік байланыстарды гидролиздейді.

Бұл протеиназалардың әсерінен белоктардың полипептидтік тізбегі үлкен фрагменттерге бөлшектенеді. Сонан кейін бұл фрагменттерге экзопептидазалар әсер етеді, олардың әрқайсы полипептидтік тізбектің соңдарынан бір аминоқышқылды бөледі.

Карбоксипептидазалар

Ұйқы безінде синтезделеді. Ішекте трипсин арқылы активтенеді. Металлопротеиндер болып табылады. Белок молекуласының С-соңындағы пептидтік байланысты гидролиздейді. Олардың екі түрі кездеседі: карбоксипептидаза А және карбоксипептидаза В. Карбоксипептидаза А ароматты (циклді) радикалды аминоқышқылдармен, ал карбоксипетидаза В лизин және аргигинмен түзілген пептидтік байланыстардың гидролизін катализдейді.

Аминопептидазалар

Ішектің шырышты қабығында синтезделеді. Белок молекуласының N-соңындағы пептидтік байланыстардың гидролизін ктализдейді. Олардың екі түрі кездеседі: аланинаминопептидаза және лейцинаминопептидаза. Аланинаминопептидаза тек қана аланинді, ал лейцинаминопептидаза N-соңдағы кез келген аминоқышқылдарды гидролиздейді.

Дипептидазалар, трипептидазалар

Тек қана дипептидтердегі, немесе трипептидтегі пептидтік байланыстарды гидролиздейді.

Барлық жоғарыда келтірілген ферменттердің бәрі де төмен спецификалық ферменттерге (протеиназаларға) жатқызылады. Олар АІТ-і ферменттеріне тән.

Тұз қышқылы

Асқазан сөлінің құрамында асқазан жасушасында өндірілетін тұз қышқылы болады. Ол келесі қызметтерді атқарады: бактерицидтік әсер көрсетеді; тағамның белоктарын денатурлайды; пепсин үшін рН оптимумды құрады; шектеулі протеолиз жолымен пепсиногенді активтендіреді. Қалыпты жағдайдағы асқазан сөлінің рН-ы 1,5-2,0.

НСl және пепсин асқазан эпителийі жасушасын ыдыратуға қабілетті. Қалыпты жағдайда бұл процесс жүрмейді, себебі, асқазанның шырышты қабығында оны қорғаушы келесі факторлар қызмет атқарады: 1.Беткейде шырыштың түзілуі; 2.Қабырғалық қабатта эпителий жасушасы НСО^3- ионын секреттейді. Ол қабырғадағы рН мәнді 5,0-6,0 жеткізіп ұстайды; 3.Шырышты қабықша жасушасының мембранасының беткейінде гетерополисахаридтер болады. Олар пептидазалардың субстраттары емес, сондықтан оларға әсер етпейді; 4.Зақымдалған эпителийдің жылдам өтетін регенерациясы.

Белоктар қорытылуы процессінің нәтижесінде соңғы өнім ретіндеаминоқышқылдар түзіледі. Олар ішектің шырышты жасушаларына активті тасымалдану жолымен натрий концентрациясы градиенті есебінен (симпорт) түседі.

Ары қарай аминоқышқылдар порталдық қан ағысына (қақпалы венаға) түсіп бауыр мен жалпы қан ағынына жеткізіледі. Аминоқышқылдарды бауыр мен бүйрек интенсивті, ал ми таңдаулы түрде – метионин, гистидин, аргинин, глутамин, тирозинді сіңіреді.

Бос аминоқышқылдардың тағам белоктарынан айырмашылығы олар антигендік қасиет көрсетпейді.

Тоқ ішекте, қандайда бір себептермен сіңірілмей қалған пептидтер мен аминоқышқылдар (протеолиттік ферменттердің активтілігі төмен немесе жетіспеушілігі болғанда, аминоқышқылдардың тасымалдану процесінің бұзылуында) шіру процесіне түседі. Шіру нәтижесінде келесі өнімдер пайда болады: фенол, крезол, күкіртті сутек, меркаптоэтанол, индол, скатол және «өлік уы» деп аталатын қосылыстар -кадаверин және путресцин. Бұл заттар қанға сіңіріліп бауырға түседі. Бауырда глюкурон қышқылымен конъюгацияланады және басқа да залалсыздану пролцестеріне түседі. Сонан кейін олар ағзадан зәр құрамында шығарылады.

Түбегейлі протеолиз (тотальдық протеолиз) - тек жасушаішілік қорыту үшін ғана қажет емес, сонымен бірге жасушадағы және бүкіл ағзадағы ескірген белоктарды жаңартуға арналған жалпы биологиялық процесс болып табылады. Бірақ бұл процесс белокты артық протеолизден қорғайтын арнайы механизмдермен қамтамассыз етілген қатаң бақылауда болады.

Протеиназалардың әсерінен белоктарды қорғайтын механизмдер.

1. «Жасуша» типіндегі қорғаныс – протеиназалар әсер ететін белоктардың олардан кеңістіктік изоляциялануы. Жасушаішілік протеиназалар лизосомалардың ішінде жинақталған, сондықтан гидролиздейтін белоктарынан жеке бөлінген болады.

2. «Жапқыш» типіндегі қорғаныс - протеиназалар активсіз алғызаттар (проферменттер) түрінде өндіріледі: мысалы, пепсиноген (асқазанда), трипсиноген және химотрипсиноген (ішекте). Барлық осы проферменттердің активті орталығы полипептидтік фрагменттермен қапталған болады. Белгілі бір байланыстардың гидрлизінен кейін бұл фрагмент бөлінеді де ферменттің қалған бөлігі активті қалыпқа келеді.

3. «Дулыға» типіндегі қорғаныс - белоксубстраттардың оның молекуласы құрамына қандай да бір химиялық құрылымды (пептидтік байланысты жауып тұратын фрагмент) қосылдыру жолымен атқарылатын қорғаныс. Келесі әдістермен жүреді: а) белоктардың гликозилденуі; б) аминотоптардың ацетилденуі. Сірке қышқылы қалдықтарының белок молекуласындағы бос аминотоптарға қосылуы; в) карбоксильдік топтардың амидтенуі; г) плипептидтік тізбектегі серин және тирозин радикалдарының фосфорлануы.

4. Эндогендік ингибиторлар - олар протеиназалармен өзара байланысып, оларды блоктайтын ерекше белоктар және пептидтер. Әлсіз байланысқанмен протеиназаның эндогендік ингибитормен байланысы мықты болады.

5. Плазманың ең активті ингибиторы - альфа₁-антитрипсин. Оның қандағы концентрациясы 35 кмоль/л-ге жуық. Эластазаны ингибирлейді, ал концентрациясы жоғары кезінде трипсинді де ингибирлейді.

6. Альфа₁-антитрипсиннің жетіспеушілігі кезінде немесе оның процессингінің бұзылуында ол активті түрде қанда бөлінбейді. Бұл генетикалық ақау және гомозиготаларда аурулардың белгісі өкпеде, сонан кейін бауырда қызметтің бұзылулары (эмфизема және гепатит) туындайды. Гетерозиготтарда - созылмалы қабыну процестеріне бейімділік туындайды. Қан плазмасында басқа да сериндік протеиназдардың ингибиторлары кездеседі: альфа₁-антихимотрипсин, антитромбин, альфа₂-антиплазмин.

7. Басқа маңызды ингибиторларға альфа₂-макроглобулин жатқызылады. Альфа₂-макроглобулин - универсальды ингибитор (әртүрлі типтегі протеиназаларды блоктайды).

Жоғары спецификалық протеиназалар

Бұл ферменттердің адсорбциялық орталығы күрделі құрылыста болады. Олардағы радикалдың құрылымы құрамында фермент гидролиздейтін пептидтік байланыс болатын полипептидтік тізбектің барлық бөлігін қабылдауға қабілетті. Бұл жоғары спецификалық протеиназа жүздеген басқа белоктардан гидрлиздейтін тек қана бір белоксубстратты таңдап алуға мүмкіншілігі болады. Жоғары спецификалылық протеиназаларды екі топқа бөледі:

1. Жасушаішілік жоғарыспецификалы протеиназалар. Олар белоктардың постсинтетикалық түрленуін қамтамасыз етеді. Олар жүргізетін шектеулі протеолиз реакциясының нәтижесінде полипептидтік тізбек қысқарады және белок биологиялық активті затқа айналады.

2. Жасушасыртылық жоғары спецификалы протеиназаларға қанның ұю жүйесі, комплемент жүйесі және тамыр тонусының реттелу жүйесі ферменттері жатқызылады.

Протеосомалардың жалпы сипаттамасы

Белоктар деградациясының басқа реттеуші жүйесі цитоплазмада шоғырланған. Ол ірі белоктық комплекс (молекулалық массасы 2 • 10^-6 Да) немесе протеосомалардан тұрады. Протеосомалар 28 суббірліктен тұратын ядродан құралады. Протеолиттік активтілік ішкі бөлігінде 205-ядрода шоғырланған.

Құрылысы бұзылған бекоктар, протеосомада болатын, (мысалы, транскрипцияның қателіктерінен немесе ескірген молекулалардан тұратын) аса ірі емес убиквитин белогымен ковалентті байланысып ауыстырылады. Убиквитин күрделі тиоэфирлік байланыспен активтелінеді. Убиквитин бұзылуға түспейді және активтелген соң қайта қолданылады.

Дата добавления: 2015-07-15