Слайд 1Обмен белка и аминокислот
Катаболизм:
1.гидролиз белка до аминокислот (внешний этап
в полости ЖКТ), в лизосомах клеток.
2. дезаминирование, декарбоксилирование, окисление углеродного
скелета и специфические превращения аминокислот по радикалу.
Анаболизм:
1.биосинтез аминокислот
2. биосинтез белков
Слайд 2Потребность в белках и нормы белкового питания
Белки – незаменимый компонент
пищи, практически единственный источник азота для синтеза аминокислот и азотистых
оснований.
В норме у здоровых взрослых людей количество потребляемого азота и выводимого азота примерно одинаково ( N2 – баланс равен нулю (азотистое равновесие).
Отрицательный азотистый баланс характерен для пожилого возраста, голодания, раковой кахексии, ожоговой болезни, длительной инфекции.
Положительный – беременные женщины и младенцы.
Слайд 3Потребности в белковой пище
Коэффициент Рубнера (коэффициент изнашивания) = 53 мг
N2 /кг массы тела.
23 г белка распадается ежесуточно.
Т50 для белков
всего тела = 80 суткам.
Медленнее всего обновляются белки соединительной и мышечной ткани ( до полугода), быстрее всего – белки крови (10 -14 дней), ферменты, гормоны, рецепторы
Слайд 4Потребность в белках
Физиологический минимум = 35 -50 г в сутки.
Оптимум
– 85 -100 г в сутки
Качество поступающего белка (биологическая ценность)
определяется его аминокислотным составом и биологической доступностью (животный или растительный белок) и растворимостью (способностью гидролизоваться). Наибольшей биологической ценностью обладают яичный альбумин и казеиноген молока.
400 – 500 г белка ежесуточно синтезируется в организме (до 300 г экзогенных и эндогенных аминокислот подвергается реутилизации). Аминоацидурия ограничена в норме (реабсорбция!) и касается в основном заменимых аминокислот.
Слайд 5Внешний обмен белка (переваривание, гидролиз)
Поэтапный протеолиз белков до аминокислот, лишение
их видоспецифичности и антигенности.
Главными компонентами желудочного сока являются:
НСL (выделяется обкладочными
клетками).
Муцин – гликопротеин образующий защитную слизь (выделяется добавочными клетками).
Пепсиноген – предшественник пепсина (выделяется главными клетками слизистой оболочки желудка).
Химозин (реннин) у грудных детей.
Слайд 7Роль соляной кислоты
1. Создает кислую среду в полости желудка (рН
1,5 -2), условия для самоактивации (автокатализа) пепсина.
2. Денатурирует пищевые белки,
улучшая их протеолиз.
Оказывает бактерицидное действие.
Регулирует поступление пищевой массы из желудка в 12 –перстную кишку.
Слайд 8Регуляция синтеза соляной кислоты
Гистидин ? гистамин – активация аденилатциклазы –
активация фосфопротеинкиназы с участием цАМФ – фосфорилирование карбангидразы (активация) ключевого
фермента в синтезе соляной кислоты в эпителиальных клетках желудка.
Слайд 9ПЕПСИНОГЕН - ПЕПСИН
Пепсин – простой одноцепочечный белок, карбоксильная (в активном
центре асп-асп) эндопротеиназа.
Активируется в кислой среде при отщеплении N-концевого пептида
из 40 аминокислот (в основном катионных), блокирующего активный центр фермента (внутримолекулярный автокатализ).
Сайтспецифичность в отношении гидролиза пептидной связи, образованной NH2 группой лей, фен,тир или СООН группой глу или глн.
Слайд 10Панкреатические протеиназы
Синтезируются в виде проферментов и активируются лимитированным протеолизом в
просвете 12 – перстной кишки.
Сериновые эндогенные сайтспецифичные протеиназы.(Оптимум рН в
слабощелочной среде обеспечивается бикарбонатами сока поджелудочной железы).
Инициирует активацию энтерокиназа, фиксированная на поверхности энтероцитов.
Энтерокиназа отщепляет N -концевой пептид трипсиногена. При этом формируется активный центр фермента. Далее – автокатализ.
Слайд 11Панкреатические протеиназы
Трипсин обеспечивает активацию проэластазы, прокарбоксипептидазы, химотрипсиногена, отщепляя N –концевые
пептиды.
Каскад протеолитических эндо- и экзо- протеиназ, дипептидаз ЖКТ обеспечивает гидролиз
белков пищи до свободных аминокислот.
Слайд 12Всасывание аминокислот в кишечнике
В мембранах энтероцитов кишечных ворсинок –
несколько систем активного транспорта (Na+ -зависимый симпорт), для аминокислот с
различными радикалами.
γ− глютамилтранспептидаза – фермент, способный осуществлять трансмембранный перенос аминокислот и пептидов.
Слайд 15Гниение белков в кишечнике
Реакции дезаминирования и декарбоксилирования аминокислот с участием
бактериальных ферментов.
В кишечнике накапливаются токсичные, биологически-активные вещества:
Крезол, фенол, индол,
скатол, путресцин, кадаверин, аммиак, сероводород.
Слайд 16Обезвреживание продуктов гниения в печени
Неспецифические, индуцибельные ферменты микросом печени:
ФАФС–трансфераза,
УДФ-трансфераза образуют парные, нетоксичные, растворимые соединения с различными субстратами (эндогенными
и экзогенными) – глюкурониды или сульфаты.
Слайд 17Внутриклеточный протеолиз
Лизосомы. Кислые гидролазы: тиоловые и аспартатные протеиназы (катепсины В,
L, H, D), гидролизующие белки.
Олиго- и дипептиды м.б. гидролизованы в
цитоплазме.
Высокоизбирательные протеасомные гидролитические комплексы в цитоплазме для удаления дефектных, поврежденных или регуляторных, короткоживущих белков. Для этого существует регуляторный, распознающий комплекс, «помечающий» белки, подлежащие деградации (убиквитин).
Слайд 18Защита от протеолиза
Как в клетках, так и во внеклеточном пространстве,
в крови работают и системы протеолиза и антипротеолитической защиты.
Механизмы защиты:
Пространственные
ограничения (мембрана лизосом, регуляторные комплексы протеасом)
Существование протеиназ в виде неактивных предшественников.
Гликозилирование белков
Эндогенные ингибиторы протеиназ (α –антитрипсин, α − макроглобулин).
Слайд 19Промежуточный обмен аминокислот.
Общие пути катаболизма аминокислот (дезаминирование,трансаминирование, декарбоксилирование)
Частные реакции
превращений аминокислот.
Пути синтеза заменимых аминокислот.
Слайд 20Метаболические функции аминокислот
Кроме участия в синтезе пептидов и белков, у
большинства аминокислот активная метаболическая «судьба»:
18 аминокислот являются гликогенными (кроме лей
и лиз)
Мет, сер – б/с фосфолипидов
Гли – б/с порфиринов, гли - нейромедиатор
Асп, гли, глн, мет – б/с азотистых оснований
Тир –б/с катехоламинов и тиреоидов, меланина
Глу, три – б/с нейромедиаторов
Глу, гли, цис, арг – б/c глутатиона, креатина
Слайд 21СИНТЕЗ ЗАМЕНИМЫХ АМИНОКИСЛОТ
Источник углеродных скелетов – глюкоза, азота – NH2
– группы аминокислот, NH3.
Реакции трансаминирования
Восстановительного аминирования
Арг – в реакциях синтеза
мочевины
Фен – из тир
Цис из мет
Слайд 22Дезаминирование аминокислот
Механизмы: восстановительный; гидролитический; внутримолекулярный, окислительный.
В клетках млекопитающих гис подвергается
внутримолекулярному дезаминированию. Сер и тре – гидролитическому.
Глу – прямому
окислительному дезаминированию
Все другие – непрямому (через переаминирование с α− кетоглутаратом)
Слайд 24Окислительное дезаминирование
Для каждой аминокислоты есть специфическая оксидаза.
FMN –зависимые оксидазы L-аминокислот
имеют оптимум рН в щелочной среде .
FAD- зависимые оксидазы D-аминокислот
активны в нейтральной среде, окисляясь до кетокислот, становятся субстратами для ресинтеза L-аминокислот (в реакциях переаминирования)
Слайд 25Окислительное дезаминирование
Наиболее активной дезаминазой является глутаматдегидрогеназа (NAD- зависимая)
Реакция идет в
две стадии: ферментативное окисление и спонтанное освобождение аммиака с участием
воды. Реакция обратима во всех тканях, кроме мышечной.
Фермент олигомерный, аллостерический, отрицателные эффекторы: ATF, NADH, положительные: ADF, NAD.
Синтез фермента индуцируется кортикостероидами.
Слайд 27Трансаминирование
Обратимая реакция между кетокислотами и аминокислотами (кофактор – пиридоксальфосфат
переносит аминогруппу).
На основе кетокислот возникают новые аминокислоты.
Не освобождается аммиак.
Путь к
непрямому дезаминированию аминокислот (при переаминировании аминокислот с кетоглутаратом образуется глутамат, подвергающийся прямому окислительному дезаминированию)
Слайд 34Декарбоксилирование аминокислот
При участии пиридоксальзависимых декарбоксилаз образуются биогенные амины.
Глу ? γ
− аминомасляная кислота
Гис ? гистамин
Три ? серотонин
Амины утилизируются оксидазами микросом.
Слайд 38Конечные продукты белкового обмена
Аммиак образуется как результат:
дезаминирования аминокислот
окисления биогенных
аминов
утилизация азотистых оснований
Образование аммиака происходит как в клетках, так
и в кишечнике ( с участием бактериальных ферментов).
Слайд 39АММИАК
В сутки в норме образуется до 20г аммиака, т.е. 4г/л
, тем не менее концентрация его в крови 0,2 -1,32
мг/л (12 -78 мкмоль/л); в моче 30-60 ммоль/сут.
Несколько мощных систем обезвреживания в 1000 раз снижают концентрацию аммиака!
Увеличение в крови концентрации аммиака до 0,6 ммоль/л – судороги и далее коматозное состояние.
Слайд 40Механизмы токсичности аммиака
NH3 проникает через клеточные и митохондриальные мембраны.
Увеличение скорости
восстановительного аминирования α –кетоглутарата
снижает его участие в переаминировании и
синтезе ацетилхолина , дофамина;
снижает образование ГАМК,
снижает скорость ЦТК (гипоэнергетическое состояние)
Аминирование глу до глн повышает осмотическое давление глии и вызывает отек мозга.
Увеличение содержания NН3 в крови вызывает алкалоз, повышает сродство Hb к О2……….
NH4 + нарушает трансмембранный перенос Na+ и K+ как конкурент.
Слайд 41Пути обезвреживания аммиака
Восстановительное аминирование
Образование амидов
Синтез азотистых оснований (пиримидинов)
Аммониогенез
Синтез мочевины
«Косвенные» пути,
реакции утилизации аминокислот без освобождения аммиака (реакции переаминирования, синтез креатина,
глютатиона и др.)
Слайд 42Образование амидов дикарбоновых кислот
Глутамин- и аспарагин-синтетазы включают аммиак в состав
амидов, образуя временную, транспортную нетоксичную форму, более проницаемую для мембран
клеток.
Амиды вновь гидролизуются с освобождением аммиака в почках и печени, где происходит его окончательное обезвреживание.
Слайд 43Восстановительное аминирование кетокислот
NADF- зависимая редуктаза восстанавливает кетокислоты до аминокислот.
Это путь
образования заменимых аминокислот и реакция обезвреживания аммиака ( это и
механизм токсичности высоких концентраций аммиака).
Слайд 44Синтез азотистых оснований (пиримидинов)
Синтез пиримидинов начинается с карбамоилсинтетазной реакции:
NH3+ CO2+
ATP? NH2COPO32-.
Синтез пуринов идет с участием глутамина.
Слайд 45Аммониогенез в почках
Глутамин в почках вновь освобождает аммиак
Образовавшася с помощью
карбангидразы Н2СО3
диссоциирует на Н+ и НСО3-, который с Na+ образует
в крови компонент буферной системы
NH3 выводится в мочу, захватывая Н+, в виде аммонийной соли (чаще хлорида), так почки участвуют в поддержании кислотно-основного состояния крови.
Слайд 46Синтез креатинина
Осуществляется при участии ферментов почек и печени из глицина,
аргинина и метионина.
Креатин фосфорилируется в мышцах и мозге до креатинфосфата
(макроэрг!)
Креатинфосфат гидролизуется и креатинин выводится с мочей.
Слайд 51Конечные продукты азотистого обмена
У организмов разных видов с мочой выделяются
разные продукты:
Аммонийтелический тип (NH3) – рыбы;
Урикотелический тип (мочевая кислота) –
птицы, рептилии;
Уротелический тип (мочевина) – млекопитающие, амфибии.
Слайд 52Орнитиновый цикл синтеза мочевины (цикл Кребса, Ханзеляйта)
Гепатоциты, митохондрии, аэробные условия.
АТР,
СО2, орнитин, цитруллин, аспартат, аргинин.
Орнитиновый цикл сопряжен с реакциями переаминирования
аминокислот и циклом трикарбоновых кислот.
Слайд 61Конечные продукты азотистого обмена
Фракции «остаточного» азота в крови:
Мочевина (50% N2
крови и 90% N2 мочи)
Мочевая кислота
Аммиак
Креатинин
Аминокислоты
Нуклеотиды, азотистые основания.
