100 RUR bonuss par pirmo pasūtījumu

Izvēlieties darba veidu Promocijas darbs Kursa darbs Abstract Maģistra darba Referāts par praksi Raksts Referāts apskats Pārbaude Monogrāfijas problēmu risināšana biznesa plāna atbildes uz jautājumiem Radošs darbs Eseja Zīmēšanas darbi Tulkošanas Prezentācijas Rakstīšana Cits Teksta unikalitātes palielināšana Maģistra darbs Laboratorijas darbi Tiešsaistes palīdzība

Uzziniet cenu

1. Olbaltumvielu metabolisma īpatnības.

2. Aminoskābju katabolisms.

3. Universālie procesi aminoskābju katabolismā.

4. Amonjaka neitralizēšanas metodes.

5. Olbaltumvielu biosintēze.

Olbaltumvielu metabolisms ieņem galveno vietu starp dažādiem vielmaiņas procesiem, kas raksturīgi dzīvai vielai. Visi pārējie vielmaiņas veidi – ogļhidrātu, lipīdu, nukleīnskābju, minerālu u.c. primāri kalpo olbaltumvielu vielmaiņai, t.sk. specifiska olbaltumvielu biosintēze. Olbaltumvielu metabolisms ir ļoti stingri specifisks, nodrošinot vairošanās nepārtrauktību un organisma proteīna ķermeņu atjaunošanos.

Tā ir olbaltumvielu vielmaiņa, kas koordinē, regulē un integrē ķīmisko pārvērtību daudzveidību vienotā dzīvā organismā, pakārtojot to sugas saglabāšanai un dzīvības nepārtrauktībai. Salīdzinot ar citiem vielmaiņas veidiem, olbaltumvielu metabolismam ir vairākas iezīmes.

Olbaltumvielu metabolisma iezīmes

Viens no raksturīgās iezīmes proteīnu vielmaiņa ir tās galējais atzarojums. Vairāk nekā 20 olbaltumvielu molekulu aminoskābju transformācijas dzīvnieku ķermenī ietver vairākus simtus starpproduktu, kas ir cieši saistīti ar ogļhidrātu un lipīdu metabolisma metabolītiem. Jebkura specifiska vielmaiņas ceļa, pat vienas aminoskābes, bloķēšana var izraisīt pilnīgi nezināmu produktu parādīšanos.

Olbaltumvielu metabolisma stāvokli nosaka daudzi faktori, gan eksogēni, gan endogēni. Šajā gadījumā lielu lomu spēlē pārtikas olbaltumvielu (barības) bioloģiskā lietderība. Jebkuras novirzes no organisma normālā fizioloģiskā stāvokļa, ogļhidrātu, lipīdu u.c. vielmaiņas traucējumi nekavējoties ietekmē slāpekļa metabolismu.

Olbaltumvielu metabolisma stāvokli dzīvā organismā var raksturot ar slāpekļa līdzsvaru. Šis termins nozīmē kvantitatīvo atšķirību starp slāpekli, kas tiek ievadīts ar pārtiku un izdalīts galaproduktu veidā, izteikts tajās pašās vienībās. Tā kā lielāko daļu pārtikā esošā slāpekļa veido olbaltumvielas un lielākā daļa izdalīto galīgo slāpekļa produktu ir olbaltumvielu sadalīšanās sekas, ir vispārpieņemts, ka, lai pareizi novērtētu olbaltumvielu metabolisma stāvokli, ir nepieciešams noteikt slāpekļa līdzsvaru. var būt pietiekami precīzs kritērijs. Turklāt proteīnu vidējais slāpekļa saturs ir vairāk vai mazāk nemainīgs un sasniedz 16%. Lai pārvērstu kopējo slāpekli olbaltumvielās, jums tas ir jāatrod Kopā reiziniet ar koeficientu 6,25. Slāpekļa līdzsvara jēdziens ir cieši saistīts ar olbaltumvielu standartu problēmu dzīvnieku barībā.

Organismā ir 3 slāpekļa līdzsvara veidi: pozitīvs, nulle (slāpekļa bilance) un negatīvs.

Klīniskajā bioķīmijā izšķir proteīna un neolbaltumvielu slāpekļa jēdzienus. Neolbaltumvielu slāpekļa daudzums dzīvnieku asinīs nav liels un svārstās no 20-60 mg%. Tas galvenokārt ietver urīnvielas slāpekli, aminoskābes, urīnskābe kreatīns un kreatinīns, indikāns uc Neolbaltumvielu slāpekli asinīs sauc arī par atlikušo slāpekli, tas ir, paliekot filtrātā pēc olbaltumvielu nogulsnēšanās.

Veseliem dzīvniekiem neolbaltumvielu slāpekļa satura svārstības asinīs ir nenozīmīgas un galvenokārt atkarīgas no ar pārtiku piegādātā olbaltumvielu daudzuma. Tomēr daudzus patoloģiskus stāvokļus pavada straujš ne-olbaltumvielu slāpekļa satura pieaugums asinīs. Šo stāvokli sauc par azotēmiju.

Olbaltumvielu metabolisma galvenās iezīmes parādās starpposma metabolisma stadijā, un tās var izskaidrot ar diviem faktoriem:

Pirmkārt, aminoskābju enerģētiskā vērtība nav augsta un galvenokārt kalpo kā celtniecības materiāli šūnā. Šajā sakarā olbaltumvielu metabolismā galvenā loma ir nevis katabolisma procesiem, bet gan anabolismam, t.i. proteīnu sintēze. Otrkārt, dzīvā šūnā nav vienotu, universālu aminoskābju sadalīšanas mehānismu. Katra aminoskābe tiek sadalīta saskaņā ar individuālu mehānismu.

Aminoskābju katabolisms

Ja ir zināmas 20 olbaltumvielu aminoskābes, tad katrā šūnā darbojas vismaz 20 to katabolisma ceļi. Tomēr, neskatoties uz tik dažādajiem katabolisma ceļiem, ir maz aminoskābju audu metabolisma galaproduktu, t.i. 20 veidi, kā tiek sadalītas aminoskābes, noteiktos posmos saplūst, veidojot tikai 5 dažādus produktus, kas pēc tam nonāk trešajā ciklā karbonskābes un ir pilnībā oksidēti.

Rīsi. 21. Aminoskābju transformāciju ceļi.

10 aminoskābju oglekļa skeleti tiek sadalīti acetil-CoA. Turklāt 5 no šīm 10 aminoskābēm (alanīns, cisteīns, glicīns, serīns, treonīns) caur piruvātu tiek sadalītas līdz acetil-CoA. Pārējie 5 (fenilalanīns, tirozīns, leicīns, lizīns, triptofāns) - caur acetoacetil-CoA. Kā zināms, acetoacetil-CoA ir galvenais produkts ketonvielu metabolismā. Aknās no šīm aminoskābēm var veidoties ketonu ķermeņi, un tāpēc tos sauc par ketogēniem. Pārējie ir glikogēni, jo Glikoze ir viegli sintezējama no piruvāta. Taču šāds aminoskābju dalījums ir ļoti nosacīts, jo kopumā visas aminoskābes var saukt par glikogēnām, jo ​​īpaši tāpēc, ka dažas aminoskābes var sadalīties, gan veidojoties piruvātam, gan acetoacetil-CoA.

Papildus acetil-CoA aminoskābju katabolisma laikā var veidoties α-ketoglutarāts, sukcinil-CoA, fumarāts un oksaloacetāts (21. att.).

Universālie procesi katabolismā

aminoskābes.

Katra aminoskābe tiek sadalīta saskaņā ar individuālu mehānismu. Daži kataboliskie ceļi ir diezgan sarežģīti, daudzpakāpju (līdz 13 secīgām reakcijām), veidojot lielu skaitu metabolītu, kas savukārt var tikt iesaistīti dažādos bioķīmiskos procesos. Piemēram, triptofāna sadalīšanās rezultātā rodas produkti, kas var kalpot kā neirohormona serotonīna prekursori, nikotīnskābe un utt.

Ir zināmas vairākas transformācijas, kas notiek visu aminoskābju sadalīšanas metodēs, t.i. tie ir kopīgi visiem katabolisma ceļiem. Tajos ietilpst: deaminēšana, transaminēšana un dekarboksilēšana. Bioloģijā tie ir labāk pazīstami kā universāli mehānismi aminoskābju sadalīšanai.

Deaminācija - aminoskābju aminogrupu likvidēšana. Ir pierādīta četru veidu deaminācijas esamība. Visos gadījumos NH2 aminoskābju grupa tiek atbrīvota kā NH3.

1. Reduktīva deaminācija.

2. Hidrolītiskā deaminēšana.

3. Intramolekulārā deaminācija.

4. Oksidatīvā deaminēšana.

Dzīvnieku audiem, augiem un lielākajai daļai aerobo mikroorganismu dominējošais veids ir aminoskābju oksidatīvā deaminācija, kas notiek divos posmos, veidojot nestabilu starpproduktu - iminoskābi. Tomēr jāatzīmē, ka lielākā daļa fermentu, kas katalizē aminoskābju oksidatīvo deamināciju, ir neaktīvi pie fizioloģiskajām pH vērtībām. Dzīvnieku audos aktīvākais enzīms ir tas, kas katalizē glutamīnskābes oksidatīvo dezamināciju – glutamāta dehidrogenāzi. Reakcijas galaprodukts ir α-ketoglutarāts.

Transaminācija (transaminācija) - aminogrupas starpmolekulāras pārnešanas reakcijas no aminoskābes uz α-keto skābi bez starpposma amonjaka veidošanās.

Transaminācijas reakcijas ir atgriezeniskas un universālas visiem dzīviem organismiem. Rodas, piedaloties specifiskiem enzīmiem - aminotransferāzēm. Jebkura α-aminoskābe un jebkura α-ketoskābe var piedalīties transaminācijā, veidojot jaunu aminoskābi un ketoskābi. Ņemot vērā faktu, ka dzīvnieku audos glutamīnskābe lielā ātrumā tiek pakļauta oksidatīvai deaminācijai, var pieņemt, ka α-ketogutarāts ir viens no galvenajiem transaminācijas substrātiem. Pašlaik tiek uzskatīts par pierādītu ne tikai to, ka gandrīz visas aminoskābes reaģē ar α-ketoglutārskābi, veidojot glutamīnskābi un atbilstošo ketoskābi, bet arī tas, ka transaminācijas un oksidatīvās deaminācijas reakcijas tiek savienotas vienā procesā, kas notiek saskaņā ar sekojoša shēma:

Rīsi. 22. Aminoskābju netiešās dezaminēšanas shēma

Tā kā visas šī procesa reakcijas ir atgriezeniskas, tiek radīti apstākļi būtībā jebkuras aminoskābes sintēzei attiecīgās α-ketoskābes klātbūtnē.

Dekarboksilēšana- aminoskābju karboksilgrupas likvidēšana oglekļa dioksīda veidā. Reakcija ir neatgriezeniska, un to katalizē dekarboksilāzes. Ir vairāki dekarboksilēšanas veidi, starp kuriem visizplatītākā ir α-dekarboksilēšana, t.i. –COOH grupas likvidēšana pie aminoskābes α-oglekļa. Dekarboksilēšanas produkti ir CO2 un amīni, un tie var būt arī diamīni un jauna aminoskābe atkarībā no dekarboksilējamās aminoskābes rakstura.

Dažiem amīniem (triptamīnam, histamīnam) ir bioloģiskā aktivitāte; starp diamīniem, toksiskas vielas(kadaverīns, putrescīns). Šādu savienojumu neitralizēšanai ir īpaši mehānismi, kuru būtība parasti izpaužas oksidatīvā deaminācijā ar amonjaka izdalīšanos.

Amonjaka neitralizēšanas metodes.

Viens no aminoskābju metabolisma galaproduktiem ir ļoti toksisks savienojums – amonjaks. Tāpēc amonjaka koncentrācija organismā jāsaglabā zemā līmenī. Patiešām, amonjaka līmenis asinīs parasti nepārsniedz 60 µmol/l (tas ir gandrīz 100 reizes mazāka koncentrācija glikozes līmenis asinīs). Cilvēka organismā dienā sadalās ap 100 g aminoskābju, līdz ar to izdalās ap 15 g amonjaka. Eksperimenti ar trušiem parādīja, ka amonjaka koncentrācija 3 mmol/l ir letāla. Tādējādi amonjaks ir pastāvīgi jāneitralizē, lai veidotu netoksiskus savienojumus, kas viegli izdalās ar urīnu.

Ir vairākas galvenās metodes amonjaka neitralizēšanai.

Dikarboksilaminoskābju amīdu veidošanās (reducējošā aminēšana);

Urīnvielas sintēze;

Amonija sāļu veidošanās;

1. Reducējošā aminēšana.

Viens no veidiem, kā saistīt un neitralizēt amonjaku organismā, jo īpaši smadzenēs, tīklenē, nierēs, aknās un muskuļos, ir glutamīnskābes un asparagīnskābes amīdu (glutamīna vai asparagīna) biosintēze.

Glutamīna (asparagīna) veidošanās, pirmkārt, ir ātra amonjaka neitralizēšanas metode un, otrkārt, amonjaka pārvietošanas metode no perifērajiem audiem uz aknām un nierēm, kur notiek šīs indes galīgā neitralizācija un izvadīšana no organisma.

Amonjaka neitralizācijai, izmantojot glutamīna sintēzi, ir arī anaboliska nozīme, jo glutamīnu izmanto vairāku savienojumu sintēzei. Glutamīna amīdu grupu var izmantot asparagīna, glikozamīna un citu aminocukuru, purīna un pirimidīna nukleotīdu sintēzei. Tādējādi šajās reakcijās amonjaka slāpeklis tiek iekļauts dažādos šūnas strukturālajos un funkcionālajos komponentos.

2. Amonija sāļu veidošanās.

Kopumā viss amonjaks tiek izvadīts no organisma ar urīnu divos veidos:

Urīnvielas veidā, kas tiek sintezēts aknās;

Amonija sāļu veidā, kas veidojas nieru kanāliņu epitēlijā;

Amonjaka izdalīšanās urīnā parasti ir zema - apmēram 0,5 g dienā. Bet tas palielinās vairākas reizes ar acidozi.

Amonija sāļu sintēze notiek nieru kanāliņu lūmenā no šeit izdalītā amonjaka un filtrētajiem primārā urīna anjoniem.

Amonjaks nierēs veidojas arī glutamīna amīdu grupas dēļ asinīs, kas netiek aizturēts aknās. Glutamīnu hidrolizē glutamināze, kas atrodas nieru kanāliņu epitēlija šūnās

Amonija sāļu veidošanās nieru kanāliņos ir svarīgs mehānisms ķermeņa skābju-bāzes stāvokļa regulēšanai. Tas strauji palielinās ar metaboliskā acidoze- skābju uzkrāšanās organismā un samazinās, kad organisms zaudē skābes (alkaloze).

3. Galvenais mehānisms amonjaka neitralizēšanai organismā ir urīnvielas sintēze. Urīnviela izdalās no organisma ar urīnu kā galvenais olbaltumvielu metabolisma galaprodukts. Urīnviela veido līdz 80-85% no visa slāpekļa, kas izvadīts no organisma. Galvenā urīnvielas sintēzes vieta ir aknas. Urīnvielas sintēze ir ciklisks vielmaiņas process, un to sauc par ornitīna Krebsa urīnvielas ciklu.

Ornitīna cikls ir cieši saistīts ar trikarbonskābes ciklu (Krebsa ciklu). Procesa mehānisms ir diezgan vienkāršs, to aplūko tikai trīs posmos. Tomēr cikla iezīme ir tāda, ka reakcijas fermenti tiek sadalīti starp šūnu citoplazmu un mitohondrijiem.

Katram cikla apgriezienam no divām amonjaka molekulām tiek sintezēta viena urīnvielas molekula un tiek patērētas trīs ATP molekulas.

Rīsi. 23. Urīnvielas biosintēzes shēma.

Olbaltumvielu biosintēze

Olbaltumvielu sintēze notiek nepārtraukti katrā dzīvā šūnā. Šūnas proteīnu sintezējošā sistēma ietver vairāk nekā 300 dažādu makromolekulu koordinētu mijiedarbību un ietver visu 20 aminoskābju komplektu, kas veido olbaltumvielu molekulas; vismaz 20 dažādas tRNS; vismaz 20 dažādu enzīmu komplekts – aminoacil-tRNS sintetāzes; ribosomas; proteīnu faktori, kas iesaistīti sintēzē dažādos translācijas līmeņos; mRNS kā galvenā sistēmas sastāvdaļa, kas nes informāciju par ribosomā sintezētā proteīna struktūru.

Neskatoties uz šo sarežģītību, olbaltumvielas šūnā tiek sintezētas diezgan lielā ātrumā. Piemēram, E. coli šūnās proteīns, kas sastāv no 100 aminoskābēm, tiek sintezēts 5 sekundēs.

Rīsi. 24. Olbaltumvielu biosintēzes shematiskā diagramma (pēc A.S. Spirina). Apļi attēlo brīvās aminoskābes un to atlikumus polipeptīdu ķēdē.

Ir zināms, ka proteīna aminoskābju secība (primārā struktūra) ir kodēta gēnos. Messenger RNS (mRNS) vai Messenger RNS (mRNS) kalpo ģenētiskās informācijas pārnešanai no DNS kodolā uz citoplazmu, kur tā saistās ar ribosomām un kalpo par proteīnu sintēzes veidni. Messenger RNS sintezēšanas procesu sauc par transkripciju. Pēc tam, kad kļuva zināmas gēna strukturālās iezīmes, transkripcijas mehānisms tika pilnībā atšifrēts. Sākotnēji tiek sintezēta pilnīga gēna komplementārā kopija, pro-RNS, kas pēc tam tiek pakļauta nogatavināšanas procesam (mRNS apstrāde).

Apstrāde sastāv no primārā transkripta fermentatīvās griešanas, kam seko tā intronisko reģionu noņemšana un eksonisko reģionu atkalapvienošanās (splicēšana), veidojot nepārtrauktu nobriedušu mRNS kodēšanas secību, kas pēc tam piedalās ģenētiskās informācijas translācijā. Apstrādes laikā notiek arī veidojošās nobriedušās mRNS molekulas 5" un 3" galu modifikācijas.

Tulkošana kā nākamais ģenētiskās informācijas ieviešanas posms sastāv no polipeptīda sintēzes uz ribosomas, kurā kā šablonu izmanto mRNS molekulu.

Tulkošanu var uzskatīt par procesu, kurā mRNS “nukleotīdu valoda” tiek pārvērsta proteīna molekulas “aminoskābes” polipeptīdu ķēdē. Šis process notiek tāpēc, ka mRNS nukleotīdu secībā ir katras aminoskābes koda “vārdi” - ģenētiskais kods. Katra secīgā trīskāršā nukleotīdu kombinācija kodē vienu aminoskābi – kodonu. Ģenētiskais kods sastāv no 64 kodoniem.

Ģenētiskais kods ir deģenerēts. Tas nozīmē, ka lielāko daļu aminoskābju kodē vairāki kodoni. Pirmo divu nukleotīdu secība nosaka katra kodona specifiku, t.i. Kodoni, kas kodē vienu un to pašu aminoskābi, atšķiras tikai ar trešo nukleotīdu.

Cits atšķirīga iezīme ģenētiskais kods ir tā nepārtrauktība, “pieturzīmju” neesamība, t.i. signāli, kas norāda viena kodona beigas un cita sākumu. Citiem vārdiem sakot, kods ir lineārs, vienvirziena un nepārtraukts. Koda nozīmīgākā iezīme ir tā universālums visiem dzīviem organismiem no baktērijām līdz cilvēkiem. Kods nav piedzīvojis būtiskas izmaiņas miljoniem gadu ilgas evolūcijas laikā.

No 64 kodoniem 3, proti, UAG, UAA, UGA, izrādās “bezjēdzīgi”. Šie kodoni to dara svarīga funkcija terminācijas signāli polipeptīdu sintēzē ribosomās.

Tulkošanas procesu var iedalīt trīs galvenajos posmos – iniciācija, pagarināšana un izbeigšana.

Translācijas uzsākšanu nodrošina mRNS molekulas saistība ar noteiktu disociētās ribosomas mazās apakšvienības reģionu un iniciācijas kompleksa veidošanās.

Pagarināšanas process ir tieši saistīts ar lielo ribosomu apakšvienību, kurai ir specifiskas sadaļas - A (aminoskābe) un P (peptidils). Tas sākas ar peptīdu saites veidošanos starp iniciējošo (pirmo ķēdē) un sekojošo (otro) aminoskābēm. Pēc tam ribosoma pārvieto vienu mRNS tripletu virzienā 5"→ 3", ko pavada iniciējošās tRNS atdalīšanās no šablona (mRNS), no iniciējošās aminoskābes un tās izdalīšanās citoplazmā. Šajā gadījumā otrā aminoacil-tRNS pārvietojas no A vietas uz P vietu, un atbrīvoto A vietu aizņem nākamā (trešā) aminoacil-tRNS. Ribosomas secīgas kustības process “trīskāršās soļos” pa mRNS virkni tiek atkārtots, ko papildina tRNS izdalīšanās, kas nonāk P vietā, un sintezētā polipeptīda aminoskābju secības palielināšanās.

Tulkošanas pārtraukšana ir saistīta ar viena no trim zināmajiem mRNS stop tripletiem iekļūšanu ribosomas A vietā. Tā kā šāds triplets nenes informāciju par kādu aminoskābi, bet tiek atpazīts ar atbilstošiem terminācijas proteīniem, polipeptīdu sintēzes process apstājas un tas tiek atvienots no matricas (mRNS).

Polipeptīda pēctranslācijas modifikācija ir pēdējais posms ģenētiskās informācijas ieviešanai šūnā, kas noved pie sintezētā polipeptīda transformācijas funkcionāli aktīvā proteīna molekulā. Šajā gadījumā primārais polipeptīds var tikt apstrādāts, kas sastāv no iniciējošo aminoskābju fermentatīvās atdalīšanas, citu (nevajadzīgo) aminoskābju atlikumu šķelšanas un strukturālās organizācijas līmeņu veidošanās utt.

Aknās notiek aminoskābju, albumīnu un lielākās daļas asins seruma globulīnu, protrombīna un fibrinogēna deaminācijas, transaminācijas un sintēzes procesi. Tiek pieņemts, ka albumīnu un α-globulīnus ražo daudzstūrainas aknu šūnas, β- un γ-globulīni veidojas RES, jo īpaši aknu Kupfera šūnās un kaulu smadzeņu plazmas šūnās.

Aknu vadošā loma olbaltumvielu metabolismā izskaidro klīnicistu lielo interesi par šī metabolisma parametru noteikšanas metodēm. Tie, pirmkārt, ietver plazmas olbaltumvielu un tā frakciju, tostarp protrombīna, kopējā daudzuma noteikšanu. Kopā ar proteinogrammas noteikšanu viņi atklāj praktiska izmantošana un testi, kas tikai netieši norāda uz izmaiņu klātbūtni asins olbaltumvielās, tai skaitā patoloģisku proteīnu – paraproteīnu – izpausmi. Tie ietver labilitātes testus un koloidālos testus.

Kopējais proteīns plazmā veseliem cilvēkiem ir 7,0-8,5% (K. I. Stepaškina, 1963). Kopējā olbaltumvielu daudzuma izmaiņas tiek novērotas tikai smagu olbaltumvielu metabolisma traucējumu gadījumā. Turpretim atsevišķu frakciju attiecības izmaiņas ir ļoti smalks olbaltumvielu metabolisma stāvokļa rādītājs.

Praksē visplašāk izmantotā metode ir olbaltumvielu frakciju noteikšana ar papīra elektroforēzi. Pēdējā trūkums ir iegūto rezultātu svārstības atkarībā no izmantotās metodes versijas. Tāpēc literatūras dati par parasto proteinogrammu nav identiski.

7. tabulā parādīti dažādu autoru aprakstītie normas varianti (saskaņā ar V. E. Predtechensky, 1960).

Ar aknu bojājumiem samazinās albumīna un α1-globulīnu sintēze daudzstūrainās aknu šūnās, kā arī palielinās β- un γ-globulīnu sintēze Kupfera šūnās un periportālajās mezenhimālajās šūnās (kā retikuloendotēlija šūnu kairinājuma izpausme), kā rezultātā kvantitatīvi. izmaiņas olbaltumvielu frakcijās - disproteinēmija.

Priekš difūzi bojājumi aknām, gan akūtām, gan hroniskām to saasināšanās laikā, ir raksturīgas šādas izmaiņas proteinogrammā: albumīna daudzuma samazināšanās un globulīnu palielināšanās. Kas attiecas uz pēdējo, Y-globulīna frakcija galvenokārt palielinās, acīmredzot tāpēc, ka uzkrājas antivielas, kas elektroforētiskā mobilitātē ir līdzīgas Y-globulīniem. α2- un β-globulīnu saturs palielinās mazāk. Proteinogrammas izmaiņu pakāpe ir tieši atkarīga no slimības smaguma pakāpes. Izņēmums ir agammaglobulinēmija aknu komā. Kopējais olbaltumvielu daudzums parasti ir nedaudz palielināts hiperglobulinēmijas dēļ.

Novērtējot proteīnogrammu pacientiem ar aknu bojājumiem, nevajadzētu aizmirst, ka ar lielu skaitu ļoti dažādu slimību tiek novērotas būtiskas olbaltumvielu frakciju izmaiņas, piemēram, ar kolagenozi, nieru bojājumiem, mielomatozi utt.

Aknu slimību gadījumā notiek izmaiņas asins koagulācijas sistēmā un noteikšanā dažādi faktori Asins sarecēšana ir tests, lai novērtētu aknu funkcionālo stāvokli. Raksturīgākās izmaiņas ir protrombīns un prokonvertīns.

Protrombīns(II asinsreces faktors) ir globulīns, plazmas elektroforētiskajos pētījumos protrombīna maksimums atrodas starp albumīniem un u-globulīniem. Protrombīns veidojas aknu šūnās, piedaloties vitamīnam K. Asins recēšanas laikā protrombīns tiek pārveidots par trombīnu. Protrombīna koncentrācija asins plazmā ir aptuveni 0,03%. Praksē tiek noteikts nevis absolūtais protrombīna daudzums, bet gan “protrombīna laiks” un protrombīna indekss. Visizplatītākā metode protrombīna indeksa noteikšanai Padomju Savienībā ir V. N. Tugoļukova (1952) metode. Parasti protrombīna indekss ir 80-100%.

Aknu patoloģijas gadījumā var būt traucēta hepatocītu spēja sintezēt protrombīnu. Turklāt aknu bojājumus pavada vairāku vitamīnu, tostarp K vitamīna, nogulsnēšanās pārkāpums, kas arī ir hipoprotrombinēmijas cēlonis. Tāpēc, ja tiek konstatēts protrombīna indeksa samazinājums, pēc 3 dienu ilgas K vitamīna slodzes jāveic atkārtots pētījums - 0,015 vikasol 3 reizes dienā. Ja protrombīna daudzums paliek zems, tas norāda uz aknu parenhīmas bojājumu.

Vēl viens asins koagulācijas sistēmas faktors, kas dabiski reaģē uz aknu bojājumiem, ir prokonvertīns (VII faktors, stabils faktors). Prokonvertīns katalizē tromboplastīna darbību, paātrinot trombīna veidošanos. Šis faktors veidojas aknās, tā saturs plazmā ir 0,015-0,03%. Prokonvertīna, tāpat kā protrombīna, daudzumu izsaka kā indeksu. Parastais prokonvertīnas laiks ir 30-35 sekundes, indekss ir 80-120%.

Kad aknu parenhīma ir bojāta, samazinās gan protrombīna indekss, gan prokonvertīna indekss. Pastāv paralēlisms starp šiem rādītājiem un aknu bojājuma smagumu (K. G. Kapetanaki un M. A. Kotovščikova, 1959; A. N. Filatovs un M. A. Kotovščikova, 1963).

Ieteikts liels skaits dažādas metodes, kas netieši nosaka disproteinēmijas un paraproteinēmijas klātbūtni. Visi no tiem ir balstīti uz patoloģiskā proteīna izgulsnēšanos ar dažādiem reaģentiem.

Takata-Ara tests (sublimāta tests) ir balstīts uz rupji izkliedētu proteīnu flokulentu nogulšņu izgulsnēšanos Takata reaģenta, kas satur sublimātu, ietekmē. Reakciju novērtē pēc nogulumu blīvuma vai seruma atšķaidīšanas, kurā rodas duļķainība. Paraugu novērtē kā pozitīvu, ja mēģenē ar Takata reaģentu un samazinās seruma daudzumu (1,0; 0,5; 0,25; 0,12 ml utt.) pirmajās trīs vai vairākās mēģenēs parādās flokulējošas nogulsnes; ja nu vienīgi pirmajās divās - vāji pozitīvi. Tests kļūst pozitīvs, ja palielinās γ-globulīnu saturs asinīs, jo īpaši ar Botkina slimību, aknu cirozi, kā arī ar vairākām citām slimībām (pneimoniju, sifilisu utt.).

Viena no Takata-Ara testa modifikācijām ir Gross tests (sublimāta-sedimentāra reakcija), kurā rezultātus izsaka sublimāta reaģenta mililitros, kas nepieciešams, lai iegūtu izteiktu duļķainību. Norma ir 2 ml vai vairāk. Aknu slimību gadījumā Gross testa vērtības tiek samazinātas līdz 1,8-1,6 ml, smagu bojājumu gadījumā - līdz 1,4 ml un zemākas.

Veltmana tests ir balstīts uz plazmas olbaltumvielu koagulāciju, karsējot dažādas koncentrācijas kalcija hlorīda šķīduma klātbūtnē (no 0,1 līdz 0,01%). Parasti koagulācija notiek, ja šķīduma koncentrācija ir lielāka par 0,04%, t.i., pirmajās 6-7 mēģenēs. Aknu bojājumus raksturo nogulumu parādīšanās zemākā koncentrācijā - koagulācijas “lentes” pagarināšanās.

Cefalīna tests ir balstīts uz cefalīna-holesterīna emulsijas flokulācijas rašanos pacienta asins seruma klātbūtnē. Testam ir priekšrocība salīdzinājumā ar iepriekš norādītajiem, ka tas ir asi pozitīvs aknu parenhīmas nekrozes klātbūtnē un tāpēc var būt noderīgs, lai noteiktu procesa aktivitāti Botkina slimības un aknu cirozes gadījumā un diferenciāldiagnoze starp obstruktīvu dzelti (agrīnās stadijās) un aknu parenhīmas bojājumu.

Timola duļķainības tests ir balstīts uz duļķainības noteikšanu, kas rodas, ja testa serumu apvieno ar timola reaģentu. Duļķainības pakāpi nosaka pēc 30 minūtēm un novērtē ar spektrofotometru vai kolorimetru. Izmantojot standarta duļķainuma līkni, rezultāts tiek iegūts patvaļīgās vienībās. Norma svārstās no 0,8 līdz 5,0 vienībām. Ja aknas ir bojātas, parauga vērtība palielinās, sasniedzot 30-35 vienības. ar Botkina slimību (Popper, Schaffner, 1961).

Timola duļķainības testu var turpināt timola flokulācijas testa veidā: tiek novērtēta flokulācija, kas notiek 24 stundas pēc seruma apvienošanas ar timola reaģentu.

Atlikušais asins slāpeklis Parasti tas ir 20-40 mg%. Smaga azotēmija (līdz 100 mg% vai vairāk) rodas smagu aknu bojājumu gadījumā (akūta distrofija hepatīta dēļ, ciroze beigu stadijā, aknu mazspēja pēc aknu un žults ceļu operācijas) un norāda uz aknu mazspējas attīstību.

Seruma amonjaks Parasti tas ir 40-100%. Hiperamonēmiju novēro aknu mazspējas gadījumā, kā arī izteiktu porto-caval anastomozu klātbūtnē (attīstītas dabiski vai radītas operācijas laikā), caur kurām asinis plūst no zarnām, apejot aknas. Visizteiktākā amonjaka daudzuma palielināšanās perifērajās asinīs tiek novērota pacientiem ar aknu mazspēju pēc proteīna slodzes (apēdot lielu daudzumu gaļas, asinis nonākot zarnās barības vada vai kuņģa asiņošana). Lai identificētu portāla-aknu mazspēju, var izmantot testu ar amonjaka sāļu slodzi (A. I. Khazanov, 1968).

Lipoproteīni un glikoproteīni*. Seruma proteīni veido stabilus savienojumus ar lipīdiem un ogļhidrātiem: lipo- un glikoproteīnus. Protams, mainoties dažādu plazmas proteīnu frakciju attiecībai, mainās arī ar tām saistīto kompleksu saturs.

Elektroforēzes laikā lipoproteīni tiek sadalīti frakcijās, kas atbilst globulīna α1-, β un Y frakcijām. Y frakcija (“lipīdu atlikums”) ietver proteīnu savienojumus ar neitrāliem taukiem un holesterīna esteriem, kas ir nedaudz kustīgi elektriskajā laukā. Šī frakcija praktiski neinteresē, jo pēdējā patoloģiskos apstākļos nemainās. Veseliem indivīdiem ir šāda α- un β-frakciju, lipoproteīnu procentuālā attiecība (I. E. Tareeva, 1962): α-lipoproteīni - 29,0 ± 4,9; β-lipoproteīni - 71,0 ± 4,9; attiecība β/α-2,45 ± 0,61.

Ir konstatēta saistība starp lipoproteīnu α- un β-frakciju attiecības izmaiņām un aknu parenhīmas bojājuma smagumu. Nav pilnīgas paralēlisma starp izmaiņām lipoproteinogrammā un citiem funkcionālajiem rādītājiem. Tomēr jāatzīmē, ka Botkina slimībai un aknu cirozes aktīvajai fāzei raksturīgs α-lipoproteīnu daudzuma samazināšanās līdz pilnīgai lipīdu profila izzušanai un β-lipoproteīnu palielināšanās, attiecīgi palielinoties β. /α attiecība vairākas reizes. Ar hronisku aknu bojājumu šīs izmaiņas ir mazāk izteiktas.

Glikoproteīni ir dažādu ogļhidrātu savienojumi ar olbaltumvielām, galvenokārt globulīniem. Elektroforētiskā metode nodrošina glikoproteīnu frakciju atdalīšanu ar atbilstošām olbaltumvielu frakcijām. Glikoproteīnu sintēze notiek aknās, tāpēc ir saprotams mēģinājums glikoproteīnu noteikšanu izmantot funkcionālās diagnostikas vajadzībām. Tomēr dažādu autoru iegūtie dati, izmeklējot pacientus ar aknu patoloģiju, joprojām ir ļoti pretrunīgi. Raksturīgāks ir α-glikoproteīnu frakcijas pieaugums (N. A. Zaslavskaya, 1961; I. D. Mansurova, V. I. Dronova un M. S. Panasenko, 1962).

* Noteikšanas metodi sk.: A. F. Blyuger. Aknu struktūra un funkcija epidēmiskā hepatīta gadījumā. Rīga, 1964. gads.

Olbaltumvielu metabolisms

Olbaltumvielu metabolisms ir visu bioķīmisko procesu galvenā saikne, kas ir dzīvā organisma pastāvēšanas pamatā. Tiek raksturota olbaltumvielu metabolisma intensitāte slāpekļa līdzsvars, jo lielākā daļa ķermeņa slāpekļa nāk no olbaltumvielām. Tas ņem vērā barības slāpekli, ķermeņa slāpekli un izdalīšanās produktu slāpekli. Slāpekļa līdzsvars var būt pozitīvs (ja palielinās dzīvnieka svars un slāpekļa aizture organismā), vienāda ar nulli vai tiek novērots slāpekļa līdzsvars (no organisma tiek izvadīts tik daudz slāpekļa, cik tiek piegādāts ar barību ), un negatīvs (olbaltumvielu sadalīšanos nekompensē barības olbaltumvielas). Raksturīgs slāpekļa līdzsvars proteīna minimums- mazākais olbaltumvielu daudzums barībā, kas nepieciešams, lai uzturētu slāpekļa līdzsvaru organismā. Proteīna minimumam, kas aprēķināts uz 1 kg dzīvsvara, ir šādas vidējās vērtības, g:

Laktējoša govs	1
Nelaktējoša govs	0,6-0,7
Aitas	1
Kaza	1
Cūka	1
Darba zirgs	1,24,42
Zirgs nestrādā	0,7-0,8

Barības olbaltumvielas tiek sadalītas pilnvērtīgs Un zemāks. Pilnvērtīgā barība satur neaizvietojamo aminoskābju atliekas, kuras dzīvnieka ķermenis nevar sintezēt: valīnu, izoleicīnu, leicīnu, lizīnu, metionīnu, treonīnu, triptofānu un fenilalanīnu. Nosacīti neaizstājamās aminoskābes ietver

histidīns, jo tā nelielo deficītu barībā kompensē mikrofloras sintēze gremošanas kanālā. Atlikušās aminoskābes ir aizvietojamas un var sintezēties dzīvnieka organismā: alanīns, asparagīnskābe un glutamīnskābe, sērijas. Piecas aminoskābes tiek uzskatītas par daļēji neaizvietojamām: arginīns, glicīns, tirozīns, cistīns un cisteīns. Organismā var sintezēt iminoskābes prolīnu un hidroksiprolīnu.

Dažādās barībās un pārtikas produkti satur nevienādos daudzumos olbaltumvielu,%:

Zirņu pupiņas	26	Barības raugs	16
Sojas pupiņas	35	Kartupeļi	2,0-5
kviešu graudi	13	Kāposti	1,1-1,6
Kukurūzas graudi	9,5	Burkāns	0,8-1
rīsu graudu	7,5	Bietes	1,6

Dzīvnieku izcelsmes produkti ir bagāti ar pilnvērtīgiem proteīniem, %:

Liesa liellopa gaļa	21,5	Biezpiens	14,6
Liesa jēra	19,8	Sieri	20-36
Trekns jērs	25	Vistas ola	12,6
Cūkgaļa ir trekna	16,5	Govs piens	3,5
Zivis	9-20	Govs sviests	0,5

Pilnvērtīga proteīna standarts visbiežāk ir kazeīns, kas satur visas neaizvietojamās aminoskābes.

Olbaltumvielu sagremošana. Barošanas kanālā olbaltumvielas tiek sadalītas aminoskābēs un prostatas grupās.

IN mutes dobums olbaltumvielas saturošo barību mehāniski sasmalcina, samitrina ar siekalām un veido barības bolusu, kas caur barības vadu nonāk kuņģī (atgremotājiem - proventriculus un abomasum, putniem - dziedzeru un guza). Siekalas nesatur fermentus, kas spēj sadalīt pārtikas olbaltumvielas. Sakošļātā barība nonāk kuņģī (atgremotājiem – abomasum), sajauc un mērcē kuņģa sulā.

Kuņģa sula- bezkrāsains un nedaudz opalescējošs šķidrums ar blīvumu 1,002-1,010. Cilvēks saražo apmēram 2 litrus dienā, liellopi - 30, zirgs - 20, cūka - 4, suns - 2-3, aita un kaza - 4 litrus. kuņģa sula. Kuņģa sulas sekrēcija pirmajā

(komplekso refleksu) fāzi nosaka ēdiena izskats, smarža un garša, otrajā (neirohumorālajā) fāzē - tā ķīmiskais sastāvs un gļotādas receptoru mehāniskais kairinājums. Kuņģa sulas sastāvā ir 99,5% ūdens un 0,5% cieto vielu. Pie blīvām vielām pieder enzīmi pepsīns, renīns, gastriksīns, želatināze, lipāze (cūkām un amilāze); olbaltumvielas - seruma albumīni un globulīni, mukoproteīni, Castle faktors; no minerālvielām, skābēm (galvenokārt sālsskābes) un sāļiem.

Kuņģa sulas galvenais enzīms ir pepsīns, un skābe, kas rada apstākļus tās katalītiskajai darbībai, ir sālsskābe. Kuņģa dibena dziedzeru galvenās šūnas piedalās pepsīna veidošanā, un parietālās šūnas piedalās sālsskābes veidošanā. Hlorīda jonu avots ir NaCl, H + joni - protoni, kas no asinīm nonāk parietālo šūnu citoplazmā redoksreakciju rezultātā (G. D. Kovbasyuk, 1978).

Sālsskābe rada nepieciešamo skābumu fermentu katalītiskajai darbībai. Tātad cilvēkiem kuņģa sulas pH ir 1,5-2,0, liellopiem - 2,17-3,14, zirgam - 1,2-3,1, cūkai - 1,1-2,0, aitām - 1,9-5,6, putniem - 3,8. Sālsskābe arī rada apstākļus pepsinogēna pārvēršanai par pepsīnu, paātrina olbaltumvielu sadalīšanos to sastāvdaļās, to denaturāciju, pietūkumu un atslābināšanu, novērš pūšanas un fermentācijas procesu attīstību kuņģī, stimulē zarnu hormonu sintēzi utt. Laboratorijas praksē kuņģa sulas kopējais, brīvais un saistītais skābums.

Renīnu (himozīnu jeb himozīna fermentu) ražo jauniem atgremotājiem gurnu gļotādas dziedzeri. Tas tiek sintezēts prorenīna formā, kas pie pH

IN vēders Notiek lielākā daļa barības olbaltumvielu hidrolītiskā sadalīšanās. Tādējādi nukleoproteīni sālsskābes un pepsīna ietekmē sadalās

nukleīnskābes un vienkāršie proteīni. Šeit notiek arī citu proteīdu sadalīšanās. Pepsīna ietekmē tiek sašķeltas peptīdu saites proteīna molekulu malās. Visvieglāk ir pārraut saites, ko veido aromātiskās un dikarboksilaminoskābes. Pepsīns viegli sadala dzīvnieku izcelsmes olbaltumvielas (kazeīnu, mioglobīnu, miogēnu, miozīnu) un dažus augu proteīnus, kas veidoti galvenokārt no monoaminodikarbonskābēm (gliadīns un graudaugu glutelīns), izņemot vilnas keratīnus, zīda fibroīnus, gļotu gļotas, ovomukoīdus, daži kaulu proteīni un skrimšļi.

Dažus proteīnus sadala citi kuņģa sulas proteolītiskie enzīmi, piemēram, kolagēni - želatināze, kazenijs - renīns.

Kuņģa sulas sastāvdaļu, galvenokārt sālsskābes un enzīmu, ietekmē olbaltumvielas kuņģī tiek hidrolizētas līdz protezēšanas grupām, albumīnam, peptoniem, polipeptīdiem un pat aminoskābēm.

Kuņģa sekrēciju stimulē gremošanas kanāla gļotādas hormonoīdi: gastrīns (pilorā), enterogastrīns (zarnās), histamīns (kuņģī) utt.

Olbaltumvielu sagremošanas iezīmes atgremotājiem. Atgremotājiem barības boluss no barības vada nonāk proventriculus, kur tiek pakļauts papildu mehāniskai apstrādei, košļājot kūku, tas atgriežas mutes dobumā, atkal tiek sasmalcināts, tad nonāk spureklī, sietā, grāmatā un abomasum, kur pirmais. gremošanas posms ir pabeigts.

Proventriculus barības vielu ķīmiskā apstrāde notiek tur simbiotējošo baktēriju, skropstu un sēņu fermentu ietekmē. Līdz 38% liellopu spurekļa mikrobiem un 10% aitu spurekļa mikrobiem ir proteolītiska aktivitāte, 70-80% šādu enzīmu koncentrējas šūnu iekšienē, 20-30% spurekļa šķidrumā. Fermenti darbojas līdzīgi kā tripsīns, sašķeļot peptīdu saites starp arginīna vai lizīna karboksilgrupu un citu aminoskābju aminogrupu pie pH 5,5-6 un pH 6,5-7. Olbaltumvielas peptīdu hidrolāžu ietekmē sadalās peptīdos, peptīdus peptidāzes sadala oligopeptīdos, oligopeptīdus aminoskābēs. Tādējādi kukurūzas zeīns par 60% tiek hidrolizēts līdz aminoskābēm, un

kazeīns - 90%. Dažas aminoskābes deaminē baktēriju fermenti.

Ievērojama gremošanas iezīme proventriculus ir proteīnu sintēze, ko veic mikroorganismi no barības un tās pārstrādes produktu neolbaltumvielām. Lielāko daļu augu pārtikas veido ogļhidrāti un galvenokārt šķiedra. Šķiedrvielas priekškuņģī mikrobu enzīmu celulāzes un celobiāzes ietekmē sadalās α-D(+)-glikozes un β-D(+)-glikoze.

Monozes tiek pakļautas dažāda veida fermentācijai, kā rezultātā veidojas zemas molekulmasas taukskābes. Tādējādi pienskābes fermentācijas laikā, ko izraisa Bact. lactis, pienskābe veidojas no glikozes: C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 → CHOH - COOH. Sviestskābes fermentācijas laikā, ko izraisa Clostridium ģints baktērijas, veidojas sviestskābe: C 6 H 12 O 6 → CH 3 - CH 2 - CH 2 - COOH + 2H 2 + 2CO 2 utt.

Gaistošo taukskābju daudzums govs spureklī var sasniegt 7 kg dienā. Ar sienu koncentrētu barību govju spureklī ir: etiķskābe - 850-1650 g, propionskābe - 340-1160, sviestskābe - 240-450 g.

Runājot par etiķskābi, aitas spureklī diennaktī veidojas 200-500 g gaistošo taukskābju. Viņu procentuālais sastāvs Nākamais:

Daļa no šīm skābēm tiek izmantotas piena tauku, glikogēna un citu vielu sintēzei (22. att.), bet dažas kalpo kā materiāls mikroflorai, lai sintezētu aminoskābes un savu proteīnu.

Aminoskābju sintēze ar mikrofloru atgremotāju priekškuņģī notiek slāpekli nesaturošu fermentācijas produktu un amonjaka dēļ. Amonjaka avots ir urīnvielas sadalīšanās produkti, amonija sāļi un

citas slāpekli saturošas piedevas diētām. Tādējādi urīnviela spurekļa mikrofloras ražotā ureāzes enzīma ietekmē tiek sadalīta amonjakā un oglekļa dioksīdā:

Slāpekli nesaturošu produktu avots visbiežāk ir keto skābes, kas veidojas no taukskābēm (skatīt iepriekš). Šai biosintēzei parasti ir reduktīvas aminācijas raksturs:

No aminoskābēm mikroorganismi sintezē to pastāvēšanai nepieciešamās olbaltumvielas. Atkarībā no uztura govju spureklī var sintezēt 300-700 g baktēriju proteīna dienā.

No proventriculus barības masas nonāk abomasum, kur skābās siera sulas ietekmē iet bojā mikroorganismi un to proteīni sadalās aminoskābēs.

No kuņģa (abomasuma) barības masas nelielās porcijās nonāk tajā tievā zarnā, kur olbaltumvielu sadalīšana ir pabeigta. Tas ietver aizkuņģa dziedzera sekrēciju un zarnu sulas proteolītiskos enzīmus. Šīs reakcijas notiek neitrālā un nedaudz sārmainā vidē (pH 7-8,7). Tievajā zarnā aizkuņģa dziedzera sekrēta bikarbonāti un zarnu sula neitralizē sālsskābi: HCl + NaHCO 3 → NaCl + H 2 CO 3.

Ogļskābe enzīma karboanhidrāzes ietekmē sadalās CO 2 un H 2 O. CO 2 klātbūtne veicina stabilas emulsijas veidošanos chyme, kas atvieglo gremošanu.

Apmēram 30% no proteīnu peptīdu saitēm sašķeļ ar tripsīnu. Tas izdalās neaktīva tripsinogēna veidā un zarnu gļotādas enzīma enterokināzes ietekmē pārvēršas par aktīvo tripsīnu, zaudējot heksapeptīdu, kas iepriekš sedza aktīvo centru (23. att.) Tripsīns sašķeļ peptīdu saites. ko veido - arginīna un lizīna COOH grupas un - citu aminoskābju NH 2 grupas.

Gandrīz 50% peptīdu saišu sašķeļ ar himotripsīnu. Tas izdalās himotripsinogēna veidā, kas tripsīna ietekmē tiek pārveidots par ķemotripsīnu. Enzīms sašķeļ peptīdu saites, ko veido fenilalanīna, tirozīna un triptofāna COOH grupas un citu aminoskābju NH 2 grupas. Atlikušās peptīdu saites sašķeļ zarnu sulas un aizkuņģa dziedzera sulas peptidāzes - karboksipeptidāzes un aminopeptidāzes.

Aizkuņģa dziedzera sula satur kolagenāzi (sašķeļ kolagēnu) un elastināzi (hidrolizē elastīnu). Fermentu darbību aktivizē mikroelementi: Mg 2+, Mn 2+, Co 2+ u.c. Olbaltumvielu sagremošanas beigu stadija atspoguļota diagrammā:

Olbaltumvielu sagremošana notiek zarnu dobumā un uz gļotādas virsmas (parietālā gremošana).

Zarnu dobumā tiek sadalītas olbaltumvielu molekulas, bet uz gļotādas virsmas - to “fragmenti”: albumozes, peptoni, polipeptīdi, tripeptīdi un dipeptīdi.

Olbaltumvielas un to atvasinājumi, kas nav sabrukuši tievajās zarnās, tiek pēc tam resnās zarnas pakļauti pūšanai. Puves - daudzpakāpju

process, kurā noteiktos posmos piedalās dažādi mikroorganismi: Bacillus un Pseudomonas ģints anaerobās un aerobās baktērijas, ciliāti u.c.. Baktēriju peptīdu hidrolāžu ietekmē kompleksās olbaltumvielas sadalās olbaltumvielās un protezēšanas grupās. Savukārt olbaltumvielas tiek hidrolizētas līdz aminoskābēm un tiek pakļautas deaminācijai, dekarboksilēšanai, intramolekulārai šķelšanai, oksidēšanai, reducēšanai, metilēšanai, demetilēšanai utt. Rodas vairāki toksiski produkti, kas caur zarnu gļotādu uzsūcas asinsrites un limfātiskajā sistēmā. un tiek pārnestas visā ķermenī, saindējot tā orgānus, audus un šūnas.

Tādējādi sabrukšanas laikā resnajā zarnā aminoskābes tiek dekarboksilētas, kā rezultātā veidojas toksiski amīni, piemēram, kadaverīns un putrescīns.

Deaminācijas laikā (reducējošā, intramolekulārā, hidrolītiskā, oksidatīvā) veidojas amonjaks, piesātinātās un nepiesātinātās karbonskābes, hidroksi skābes un keto skābes.

Baktēriju dekarboksilāzes var izraisīt tālāku karbonskābju sadalīšanos, veidojot ogļūdeņražus, aldehīdus, spirtus utt.: CH 3 -CH 2 - COOH → CH 3 -CH 3 + CO 2;

Šie procesi parasti notiek tandēmā un pa posmiem, kas galu galā noved pie dažādu puves produktu rašanās. Tādējādi ciklisko aminoskābju pūšanas laikā veidojas šādi fenoli.

Triptofāna pūšanas laikā veidojas skatols un indols.

Cistīna un cisteīna pūšanas laikā veidojas merkaptāni, sērūdeņradis, metāns, oglekļa dioksīds.

Olbaltumvielu pūšanas procesi intensīvi attīstās, ja dzīvnieki tiek baroti ar nekvalitatīvu barību, tiek pārkāpts barošanas režīms, pie gremošanas trakta slimībām (proventrikula atonija, aizcietējums), infekcijas (kolibaciloze) un invazīvām (askaridoze) slimībām. Tas negatīvi ietekmē dzīvnieku veselību un produktivitāti.

Olbaltumvielu uzsūkšanās. Olbaltumvielas tiek absorbētas aminoskābju, zemas molekulmasas peptīdu un protēžu grupu veidā. Jaundzimušajiem dzīvniekiem tiek absorbēta daļa no jaunpiena un piena nesagremotajiem proteīniem. Uzsūkšanās vieta - gļotādas kaļķakmens epitēlija mikrovilli tievā zarnā. Aminoskābes iekļūst šūnā caur mikrovillu submikroskopiskajiem kanāliņiem un eksoplazmas membrānu difūzijas, osmozes procesu rezultātā, ar proteīnu nesēju palīdzību pret koncentrāciju un elektroķīmiskiem gradientiem. Pirmkārt, aminoskābe saistās ar transportētāju. Tas ir daudzvērtīgs jons, kuram ir četras vietas

saistīšanās ar neitrālām, skābām un bāziskām aminoskābēm, kā arī ar Na + jonu. Izejot cauri membrānai, aminoskābe tiek atdalīta no nesēja un pakāpeniski pārvietojas pa endoplazmatisko tīklu un slāņveida kompleksu no apikālās malas uz enterocīta bazālo reģionu (24. att.). Arginīns, metionīns, leicīns uzsūcas ātrāk; lēnāk - fenilalanīns, cisteīns, tirozīns; lēnām - alanīns, serīns un glutamīnskābe.

Sūkšanas procesos svarīga vieta pieder pie nātrija sūkņa, jo nātrija hlorīds paātrina uzsūkšanos.

Šajā procesā patērēto ķīmisko enerģiju nodrošina mitohondriji.

Olbaltumvielu nesējs ir iesaistīts aminoskābju kustībā visā šūnā. Šūnas bazālajā un sānu daļā transportera + aminoskābju komplekss tiek atšķelts.

Aminoskābe izkliedējas starpšūnu telpā un nonāk asinīs vai

bārkstiņu limfātiskā sistēma, un Na + joni atgriežas uz šūnu virsmas un mijiedarbojas ar jaunām aminoskābju daļām. Šos procesus regulē nervu un humorālā sistēma.

Resnajā zarnā tiek absorbēti pūšanas produkti: fenols, krezols, indols, skatols utt.

Starpposma apmaiņa. Produkti olbaltumvielu absorbcijai caur sistēmu portāla vēna iekļūt aknās. Aminoskābes, kas paliek asinīs pēc izkļūšanas caur aknām no aknu vēnas, nonāk lielais aplis asinsriti un tiek nogādāti uz atsevišķi ķermeņi, audi un šūnas. Dažas aminoskābes no starpšūnu šķidruma nonāk limfātiskā sistēma, tad sistēmiskā cirkulācija.

Asins plazma satur noteiktu daudzumu aminoskābju un polipeptīdu. Pēc barošanas to saturs palielinās.

Asins plazma ir bagāta ar glutamīnu un glutamīnskābi.

Lielākā daļa aminoskābju tiek tērētas proteīnu biosintēzei, daļa - bioloģiski aktīvo vielu (neproteīna hormonu, peptīdu, amīnu u.c.) biosintēzei, daļa, deaminējot, tiek izmantotas kā enerģijas izejvielas un materiāls. lipīdu, ogļhidrātu, nukleīnskābju u.c. biosintēze.

Olbaltumvielu biosintēze

Olbaltumvielu biosintēze notiek visos orgānos, audos un šūnās. Lielākais olbaltumvielu daudzums tiek sintezēts aknās. Tās sintēzi veic ribosomas. Pēc ķīmiskās būtības ribosomas ir nukleoproteīni, kas sastāv no RNS (50-65%) un olbaltumvielām (35-50%).

Ribosomas veidojas pašsavienojoties no iepriekš sintezētas RNS un olbaltumvielām. Tās ir granulētā endoplazmatiskā tīkla sastāvdaļas, kur notiek sintezēto olbaltumvielu molekulu biosintēze un kustība.

Ribosomas šūnā ir atrodamas klastera veidā no 3 līdz 100 vienībām - polisomas (poliribosomas, ergosomas). Ribosomas parasti ir savienotas viena ar otru ar sava veida pavedienu, kas redzams elektronu mikroskopā - mRNS (25. att.).

Katra ribosoma spēj sintezēties

neatkarīgi viena polipeptīda ķēde, grupa - vairākas šādas ķēdes un olbaltumvielu molekulas. Lielas poliribosomu sistēmas piemērs ir muskuļu audu polisomas, kas sintezē miozīnu. Polisoma sastāv no 60-100 ribosomām un veic proteīna molekulas, kas sastāv no 1800 aminoskābju atlikumiem, biosintēzi.

Olbaltumvielu biosintēze šūnā notiek vairākos posmos.

Aminoskābju aktivizēšana. Aminoskābes nonāk hialoplazmā no starpšūnu šķidruma difūzijas, osmozes vai aktīvas pārneses rezultātā. Katrs aminoskābes un iminoskābes veids mijiedarbojas ar savu aktivējošo enzīmu - aminoacil sintetāzi. Reakciju aktivizē Mg 2+, Mn 2+ un Co 2+ katjoni. Parādās aktivēta aminoskābe.

Aktivēto aminoskābju savienojums ar tRNS. Otrajā olbaltumvielu biosintēzes posmā aktivētas aminoskābes (aminoaciladenilāti) no to savienojumiem ar

attiecīgie fermenti tiek pārnesti uz citoplazmas tRNS. Procesu katalizē aminoacil-RNS sintetāzes.

Aminoskābes atlikums ir savienots ar karboksilgrupu ar tRNS ribozes nukleotīda otrā oglekļa atoma hidroksilgrupu.

Aktivētās aminoskābes kompleksa ar tRNS transportēšana uz šūnas ribosomu. Aktivētā aminoskābe kopā ar tās tRNS tiek pārnesta no hialoplazmas uz ribosomu. Šo procesu katalizē specifiski enzīmi, no kuriem organismā ir vismaz 20,

Vairākas aminoskābes tiek transportētas ar vairākām tRNS (piemēram, valīnu un leicīnu - ar trim tRNS). Šis process izmanto GTP un ATP enerģiju.

Aminoacil-tRNS saistīšanās ar mRNS-ribosomu kompleksu. Aminoacil-tRNS, tuvojoties ribosomai, mijiedarbojas ar mRNS. Katrai tRNS ir reģions, kas sastāv no trim nukleotīdiem - antigzodons. MRNS tas atbilst apgabalam ar trim nukleotīdiem - kodons. Katram kodonam ir tRNS antikodons un viena aminoskābe. Biosintēzes laikā aminoskābes tiek pievienotas ribosomai aminoacil-tRNS veidā, kuras pēc tam tiek apvienotas polipeptīdu ķēdē secībā, ko nosaka ko-donu izvietojums mRNS.

Polipeptīdu ķēdes uzsākšana. Pēc tam, kad divas blakus esošās aminoacil-tRNS ir pievienojušās mRNS kodoniem ar saviem antikodoniem, tiek radīti apstākļi polipeptīdu ķēdes sintēzei. Tiek izveidota pirmā peptīdu saite. Šos procesus katalizē peptīdu sintetāzes un aktivizē Mg 2+ katjoni un proteīnu iniciācijas faktori - F 1, F 2 un F 3. Ķīmiskās enerģijas avots ir

GTF. Savienojums notiek, pateicoties CO grupai pirmajā un NH 2 grupai otrajā aminoacil-tRNS.

Šīs reakcijas notiek brīvajā 30S apakšvienībā. 50S apakšvienība pievienojas iniciācijas kompleksam, un tās apvienojas, veidojot ribosomu, kas saistīta ar mRNS. Katram iniciācijas posmam ir nepieciešama viena GTP molekula.

Polipeptīdu ķēdes pagarinājums. Polipeptīdu ķēdes iniciācija sākas no N-gala, jo iegūtajā dipeptīdā tiek saglabāta pirmās aminoskābes -NH2 grupa. Pirmā tRNS, kas atnes savu aminoskābi, tiek atdalīta no mRNS-ribosomu kompleksa un “nosūtīta” uz hialoplazmu, lai iegūtu jaunu aminoskābi. Ar otro tRNS saistītais dipeptīds (skatīt iepriekš) mijiedarbojas ar trešo aminoacil-tRNS, veidojas tripeptīds, un otrā tRNS atstāj ribosomu hialoplazmā utt. Peptīdu ķēde pagarinās (pagarinās) secīga jaunu aminoskābju atlikumu pievienošana. Ribosoma pakāpeniski pārvietojas pa mRNS, pārveidojot tajā kodēto informāciju skaidri organizētā polipeptīdu ķēdē. Ar katru ribosomas soli veidojas jauna peptidil-tRNS, kas palielināta par vienu aminoskābes atlikumu. Procesu katalizē peptidiltransferāze un aktivizē Mg 2+ katjoni un proteīna faktori (EF-Tu, EF-Ts, EF-G). Enerģijas avots ir GTP. Vairākas peptīdu ķēdes tiek sinhroni sintezētas polisomā. Tas rada proteīna molekulas primāro struktūru.

Polipeptīdu ķēdes pārtraukšana. Ribosoma, uz kuras virsmas tika sintezēta polipeptīdu ķēde, sasniedz mRNS ķēdes galu un no tā “nolec”; tās vietā mRNS pretējā galā pievienojas jauna ribosoma, sintezējot nākamo polipeptīda molekulu. Polipeptīdu ķēde tiek atdalīta no ribosomas un nonāk hialoplazmā. Šo reakciju veic īpašs izdalīšanās faktors (R faktors), kas ir saistīts ar ribosomu un atvieglo estera saites hidrolīzi starp polipeptīdu un tRNS. Visi posmi ir apkopoti diagrammā (krāsa, III tabula).

Hialoplazmā no polipeptīdu ķēdēm veidojas vienkārši un sarežģīti proteīni. Veidojas proteīna molekulas sekundārās, terciārās un atsevišķos gadījumos kvartārās struktūras.

Olbaltumvielu atjaunošana organismā. Olbaltumvielas atrodas dinamiskā stāvoklī, pastāvīgi notiek sintēzes un sadalīšanās procesos. Dzīves laikā tie pakāpeniski “nolietojas” - tiek iznīcinātas to kvartārās, terciārās, sekundārās un primārās struktūras. Olbaltumvielu funkcionālās grupas tiek inaktivētas un saites proteīna molekulā tiek iznīcinātas. Ir nepieciešams aizstāt “nolietotās” olbaltumvielu molekulas ar jaunām.

Atkarībā no proteīna molekulas bojājuma pakāpes tā tiek daļēji vai pilnībā atjaunota. Pirmajā gadījumā īpašu enzīmu ietekmē tiek atjaunotas nelielas polipeptīdu ķēžu daļas vai atsevišķi aminoskābju atlikumi (transpeptidācija). Otrajā gadījumā “nolietotā” proteīna molekula tiek pilnībā aizstāta ar jaunu. Bojātā proteīna molekula sadalās audu proteāžu jeb katepsīnu I, II, III un IV ietekmē, kas lokalizēti lizosomās. Olbaltumvielu molekulā notiek šīm vielām ierastās transformācijas.

Olbaltumvielas cilvēka organismā parasti atjaunojas 135-155 dienu laikā. Aknu, aizkuņģa dziedzera, zarnu sieniņu un asins plazmas olbaltumvielas tiek atjaunotas 10 dienu laikā, muskuļi - 30 dienas, kolagēns - 300 dienu laikā. Olbaltumvielu molekulas sintēze šūnā notiek ātri - 2-5 s laikā. Pieaugušā organismā katru dienu tiek sintezēti 90-100 g proteīna (1,3 g uz 1 kg

masas). Atjaunošanās pakāpe samazinās līdz ar novecošanu, slimībām utt.

Peptīdu biosintēze

Dažas endo- un eksogēnas aminoskābes tiek izmantotas peptīdu sintēzei.

Glutations. Tas ir tripeptīds, kas veidojas no glutamīnskābes, cisteīna un glicīna atlikumiem.

Biosintēze notiek divos posmos. Tātad, sākotnēji fermenta ietekmē γ -glutamilcisteīna sintetāze veido dipeptīdu, pēc tam ar tripeptīdu sintetāzes līdzdalību - tripeptīds-glutations:

Viņš ir neatņemama sastāvdaļa daudz fermentu, aizsargā proteīnu SH grupas no oksidēšanās.

Karnozīns un anserīns. Muskuļu audu dipeptīdi. Karnozīns veidojas no histidīna un β -alanīns, anserīns - no 1-metilhistidīna un β -alanīns.

Peptīdi tiek sintezēti specifisku enzīmu ietekmē, piedaloties ATP un Mg 2+ joniem. Reakcijas notiek divos posmos, piemēram, karnozīna sintēze.

Atsevišķu aminoskābju biosintēze un metabolisms

Neaizstājamās aminoskābes tiek sintezētas ķermeņa audos; svarīgākie nonāk organismā kā daļa no pārtikas; nosacīti būtiskie tiek sintezēti audos ierobežotā apjomā (arginīns un histidīns) vai prekursoru klātbūtnē (tirozīns un cisteīns). Noteiktu daudzumu aminoskābju sintezē simbiotiskā mikroflora gremošanas kanālā.

Visbiežāk izmantotais materiāls aminoskābju sintēzei ir α -keto- un α -hidroksiskābes, kas veidojas audos ogļhidrātu, lipīdu un citu savienojumu starpposma metabolisma laikā. Slāpekļa avots ir amonjaks un amonija sāļi, un ūdeņraža avots ir NAD∙H 2 vai NADP∙H 2 .

Ja aminoskābes avots ir ketoskābe, tad tā var tikt pakļauta reducējošai aminācijai, kas notiek divos posmos: vispirms veidojas iminoskābe, pēc tam aminoskābe.

Tādā veidā no pirovīnskābes veidojas alanīns, no skābeņetiķskābes – asparagīnskābes un glutamīnskābes utt.

Daļu glutamīnskābes var sintezēt no α -ketoglutārskābe fermenta iedarbībā L-glutamāta dehidrogenāze.

Glutamīnskābi audi izmanto kā aminogrupu donoru.

Atsevišķas aminoskābes var izveidoties no citām aminoskābēm, transaminējot (A.E. Braunstein un M.G. Kritsman, 1937) aminoferāzes enzīmu ietekmē, kuru neatņemama sastāvdaļa ir B 6 vitamīna atvasinājums - piridoksāla fosfāts, kas pilda a. NH 2 grupu nesējs (271. lpp.).

Tādā veidā glicīns veidojas no serīna vai treonīna; alanīns - no glutamīnskābes un asparagīnskābes, triptofāna vai cisteīna; tirozīns no fenilalanīna; cisteīns un cistīns - no serīna vai metionīna; glutamīnskābe veidojas no prolīna vai arginīna utt.

Atsevišķu aminoskābju metabolismam ir noteiktas īpašības.

Glicīns. Piedalās vairākās svarīgākās reakcijas biosintēze. Tātad no tā veidojas:

Aknu audos glicīns piedalās toksisko savienojumu - benzoīna, neitralizēšanas procesā,

feniletiķskābes un fenoli, veido savienotus savienojumus, kas izdalās ar urīnu.

Alanīns. Veidojas pirovīnskābes transaminācijas rezultātā (skatīt iepriekš). Pastāv formā α - Un β - veidlapas Piedalās biosintēzē.

Asparagīnskābe. To parasti veido oksaloetiķskābes transaminēšana (skatīt iepriekš). Kopā ar glutamīnskābi tas nodrošina saikni starp olbaltumvielu, ogļhidrātu un lipīdu metabolismu. Kalpo kā aminogrupu donors

transaminācijas reakcijas. Galvenās reakcijas ir atspoguļotas diagrammā.

Glutamīnskābe. Satur audos kā daļu no olbaltumvielām, brīvā stāvoklī un amīda formā. Aminogrupu donors transaminācijas reakcijās. Galvenās vielas, kuru sintēzē piedalās skābe:

Serīns un treonīns. To metabolisms ir cieši saistīts ar glicīna metabolismu. Serīns audos veidojas no 3-fosfoglicerīnskābes. Glicīns veidojas no serīna viena oglekļa fragmenta (C 1) pārejas rezultātā uz tetrahidrofolskābi (THFA, sk. 311. lpp.). Glicīnu var veidot no treonīna. C1 fragmentu izmanto histidīna un purīnu sintēzei. No serīna un treonīna veidojas pirovīnskābe, kas ar acetil-CoA palīdzību tiek iekļauta TCA ciklā.

Dažas transformācijas ir atspoguļotas diagrammā:

Serīna hidroksilgrupa ir daļa no daudzu enzīmu aktīvā centra: tripsīna, ķīmijtripsīna, esterāžu, fosforilāžu.

Metionīns. Tā ir daudzu olbaltumvielu sastāvdaļa. Kalpo kā donors metāla grupai. Metilgrupas pārnešana remetilēšanas procesā notiek attiecīgo metiltransferāžu ietekmē caur S-adenozilmetionīnu:

Metionīna prekursors ir asparagīnskābe, kas vairākos posmos (homoserīns, 0-sukcinil-homoserīns, cisteīns, cistationīns, homocisteīns) tiek pārveidots par metionīnu.

Cisteīns un cistīns. Daudzu olbaltumvielu, peptīdu, hormonu un citu savienojumu sastāvdaļas. Cisteīna SH grupa ir vairāku enzīmu aktīvo centru neatņemama sastāvdaļa. Cisteīna līdzdalība metabolismā ir daļēji atspoguļota diagrammā:

Arginīns un ornitīns. Arginīns veidojas oglekļa dioksīda un amonjaka pārvēršanas laikā par urīnvielu.

Abas aminoskābes ir iesaistītas vairāku vitāli svarīgu vielu veidošanā.

Lizīns. Vissvarīgākā aminoskābe. Piedalās daudzu vielu sintēzē.

Lizīna atlikuma Σ-aminogrupa ir iesaistīta saites veidošanā starp apo- un koenzīmiem, īpaši biotīna enzīma veidošanās laikā. Lizīnam ir svarīga loma fosfora saistīšanā kaulu audu mineralizācijas un citu procesu laikā.

Fenilalanīns un tirozīns. To transformācijas organismā notiek šādos virzienos: proteīnu un peptīdu biosintēze, veidošanās

proteīnogēnie amīni, hormoni un pigmenti, oksidēšanās līdz galaproduktiem ar serdes plīsumu utt.:

Triptofāns. Vissvarīgākā aminoskābe. Tās pārvērtības ir parādītas diagrammā:

Histidīns. Attiecas uz neaizvietojamām aminoskābēm. Piedalās daudzu svarīgu vielu biosintēzē un metabolismā:

Prolīns un hidroksiprolīns. Hidroksiprolīns rodas no prolīna. Process ir neatgriezenisks. Abas iminoskābes tiek izmantotas proteīnu biosintēzei utt.

Slāpekli nesaturošu aminoskābju atlikumu pārvēršana

Dažas no aminoskābēm, kas netiek izmantotas olbaltumvielu un to atvasinājumu sintēzē, tiek pakļautas sadalīšanās procesiem par amonjaku un karbonskābēm. Amonjaks tiek neitralizēts aknās ornitīna ciklā. No vairākiem deaminācijas veidiem dominē oksidatīvā deaminēšana. Iegūtās ketoskābes audi izmanto dažādām vajadzībām. Pamatojoties uz slāpekli nesaturošā atlikuma lietošanas virzienu, aminoskābes iedala divos veidos: glikoplastiskajā un lipoplastiskajā. Glikoplastiskās aminoskābes (alanīns, serīns, cisteīns u.c.) parasti veido pirovīnskābi, kas kalpo par izejmateriālu glikozes un glikogēna biosintēzei.

No lipoplastiskajām aminoskābēm (leicīns, izoleicīns, arginīns, ornitīns, lizīns u.c.) pēc deaminācijas veidojas acetoetiķskābe - augstāko taukskābju biosintēzes avots.

α -Ketoskābes, kas veidojas aminoskābju oksidatīvās deaminācijas laikā, tiek dekarboksilētas un vienlaikus oksidētas līdz taukskābju.

Iegūto taukskābi var pakļaut β -oksidācija, parādās acetil-CoA - ķīmiskās enerģijas avots vai izejviela daudzu vielu biosintēzei.

Sarežģītu olbaltumvielu starpposma metabolisma iezīmes

Sarežģītu proteīnu biosintēze notiek līdzīgi kā proteīnu biosintēze. Šajā gadījumā proteīna molekulas primārās, sekundārās, terciārās un kvartārās struktūras veidojas, pievienojot atbilstošo protezēšanas grupu.

Hromoproteīnu metabolisms. Dzīvnieka ķermenī ir vairāki hromoproteīni: hemoglobīns, mioglobīns, citohromi, hemīna enzīmi utt.

Tos raksturo hema molekulas klātbūtne. Sīkāk ir pētīta hemoglobīna biosintēze.

Galvenās hemoglobīna molekulas sastāvdaļas veidojas asinsrades orgānos: sarkanā krāsā kaulu smadzenes, liesa, aknas. Globīns tiek sintezēts no aminoskābēm olbaltumvielām parastajā veidā. Hēma veidošanās notiek, piedaloties fermentiem vairākos posmos.

No divām molekulām δ -aminolevulīnskābe ražo porfobilinogēnu, kas satur pirola gredzenu.

Pēc tam porfobilinogēns veido ciklisku savienojumu no četriem pirola gredzeniem, uroporfirīnu.

Turpmākajās transformācijās protoporfirīns veidojas no uroporfirīna. Fermenta hemosintetāzes ietekmē protoporfirīna molekulā tiek iekļauts dzelzs (Fe 2+) un veidojas hēms, kas caur histidīna atlikumu saistās ar vienkāršu proteīna globīnu, veidojot hemoglobīna molekulas apakšvienību.

Hemoglobīns veido 90-95% no sarkano asins šūnu sausās masas.

Lipoproteīnu, glikoproteīnu un fosfoproteīnu metabolisms daudz neatšķiras no vienkāršu olbaltumvielu metabolisma. To sintēze norit līdzīgi kā citiem proteīniem – veidojas primārās, sekundārās, terciārās un kvartārās struktūras. Atšķirība ir tāda, ka sintēzes laikā molekulu proteīna daļai tiek pievienotas dažādas protezēšanas grupas. Sarežģītai proteīna molekulai sadaloties, proteīna daļa tiek sadalīta aminoskābēs, bet protezējošās grupas (lipīdu, ogļhidrātu, aminoskābju fosfora esteri) - vienkāršos savienojumos.

Galīgā apmaiņa. Starpposma vielmaiņas laikā veidojas vairāki ķīmiski savienojumi, kas izdalās no organisma kā olbaltumvielu sadalīšanās produkti. Jo īpaši oglekļa dioksīds izdalās no plaušām, ūdens ar nierēm, ar sviedriem, izkārnījumiem un ar izelpoto gaisu. Daudzi citi olbaltumvielu metabolisma produkti, īpaši slāpekli saturoši, tiek izvadīti urīnvielas, savienotu savienojumu uc veidā.

Amonjaka pārveidošana. Amonjaks veidojas aminoskābju, purīna un pirimidīna bāzu, nikotīnskābes un tās atvasinājumu, kā arī citu slāpekli saturošu savienojumu deaminācijas laikā. Dienas laikā cilvēka organismā deaminējas 100-120 g aminoskābju, veidojas 16-19 g slāpekļa vai 18-23 g amonjaka. Pamatā amonjaks lauksaimniecības dzīvnieku organismā tiek neitralizēts urīnvielas veidā, daļēji alantoīna, urīnskābes un amonija sāļu veidā. Putniem un rāpuļiem galvenais slāpekļa metabolisma galaprodukts ir urīnskābe.

Urīnviela- galvenais slāpekļa metabolisma galaprodukts lielākajai daļai mugurkaulnieku un cilvēku. Tas veido 80-90% no visām slāpekli saturošajām vielām urīnā. Ir izveidota mūsdienu teorija par urīnvielas veidošanos aknās - ornitīna Krebsa cikls.

1. NH 3 un CO 2, kas tiek atdalīti deaminācijas un dekarboksilēšanas laikā, enzīma karbamoilfosfāta sintetāzes ietekmē apvienojas, veidojot karbamoilfosfātu.

2. Karbamoilfosfāts ar ornitīnu, piedaloties ornitīna karbamoiltransferāzei, veido citrulīnu.

3. Argininosukcināta sintetāzes ietekmē mijiedarbojas ar asparagīnskābi, veidojot arginīna dzintarskābi.

4. Arginīna dzintarskābe argininosukcināta liāzes ietekmē sadalās arginīnā un fumārskābē.

5. Arginīns argināzes ietekmē sadalās ornitīnā un urīnvielā, kas tiek izvadīts no organisma ar urīnu un sviedriem:

Ornitīns reaģē ar jaunām karbamoilfosfāta daļām, un cikls atkārtojas.

Daļa amonjaka audos tiek saistīta procesa laikā amīdu veidošanās - asparagīns vai glutamīns kas tiek transportēti uz aknām. Tie tiek hidrolizēti aknās, pēc tam no amonjaka veidojas urīnviela. Daļu amonjaka audi izmanto keto skābju reducējošai aminēšanai, kas izraisa aminoskābju veidošanos.

Turklāt nieru audos amonjaks ir iesaistīts organisko un neorganisko skābju neitralizēšanas procesā:

Citu produktu transformācijas galīgā apmaiņa olbaltumvielas. Olbaltumvielu metabolisma procesā veidojas arī citi vielmaiņas gala produkti, jo īpaši purīna un pirimidīna bāzu atvasinājumi, gāzes (izdalās zarnu kustības laikā), fenoli, indols, skatols, sērskābe uc Īpaši daudzas no šīm vielām ir veidojas resnajā zarnā olbaltumvielu sabrukšanas laikā.

Šie toksiskie savienojumi tiek neitralizēti aknās, veidojot tā sauktās sapārotas skābes, kuras izdalās urīnā, daļēji sviedros un izkārnījumos.

Indols un skatols, kas veidojas triptofāna pūšanas laikā, pārvēršas indoksilā un skatoksilā. Tie veido pāru savienojumus ar glikuronskābi vai sērskābi.

Hromoproteīnu sadalīšanās produktu transformācijas. Kad hromoproteīni tiek sadalīti, veidojas globīns un hēms. Globīns piedzīvo parastās olbaltumvielām raksturīgās transformācijas. Heme kalpo kā veidošanās avots

žults, urīna un fekāliju pigmenti. Hemoglobīns, oksidējoties, pārvēršas par verdohemoglobīns( holeglobīns). Verdohemoglobīns zaudē savu olbaltumvielu daļu un dzelzs atomus, kā rezultātā veidojas zaļa viela - biliverdīns. Biliverdīns tiek samazināts līdz sarkanam pigmentam - bilirubīns. Bilirubīns veidojas no mezobilirubīns, kas pēc nākamās restaurācijas kļūst urobilinogēns. Urobilinogēns zarnās tiek pārveidots par izkārnījumu pigmentiem - sterkobilinogēns Un sterkobilīns, nierēs - urīna pigmentā urobilīns.

Hēma sadalīšanās produktus organisms izmanto dažādām vajadzībām. Tādējādi dzelzs tiek nogulsnēts orgānos kā feritīni. Biliverdīns un bilirubīns ir žults pigmenti, pārējās vielas ir urīna un fekāliju pigmenti. Mioglobīna sadalīšanās notiek līdzīgi.

Olbaltumvielu metabolisma regulēšana.Īpaša vieta regulēšanā pieder garozai smadzeņu puslodes smadzenes un subkortikālie centri. Hipotalāmā ir olbaltumvielu metabolisma centrs. Regulēšana tiek veikta refleksīvi, reaģējot uz kairinājumu.

Hormonu ietekme uz olbaltumvielu biosintēzi tiek veikta, stimulējot mRNS veidošanos. Somatotropīns uzlabo olbaltumvielu sintētiskos procesus. Olbaltumvielu biosintēzi aktivizē insulīns, daži

andro- un estrogēni, tiroksīns. Glikokortikoīdi no virsnieru garozas stimulē olbaltumvielu sadalīšanos un slāpekli saturošu vielu izdalīšanos.

Hormonu ietekme uz olbaltumvielu metabolismu ir saistīta ar fermentatīvo reakciju ātruma un virziena izmaiņām. Olbaltumvielu metabolismā iesaistīto enzīmu biosintēze un līdz ar to arī aktivitāte ir atkarīga no pietiekama vitamīnu klātbūtnes barībā. Jo īpaši piridoksāla fosfāts ir aminoskābju dekarboksilāžu koenzīms, B 2 vitamīns ir aminooksidāžu koenzīma sastāvdaļa, PP vitamīns ir glutamīnskābes dehidrāzes pamatā, bez C vitamīna nevar notikt prolīna un hidroksiprolīna biosintēze utt. .

Olbaltumvielu metabolisma patoloģija. Olbaltumvielu metabolisms tiek traucēts infekcijas, invazīvo un neinfekcijas slimību gadījumā. Olbaltumvielu vielmaiņas traucējumus var izraisīt nepareizi sastādīts uzturs, ēdināšana ar nekvalitatīvu barību, ēdināšanas režīma neievērošana u.c. Tas noved pie dzīvnieku produktivitātes līmeņa pazemināšanās, veselības pasliktināšanās un dažkārt pat. nāvi.

Olbaltumvielu metabolisma patoloģija izpaužas dažādās formās.

Olbaltumvielu badošanās. Ir divu veidu olbaltumvielu badošanās: primārā, kad barībā nav pietiekami daudz neaizvietojamo aminoskābju, un sekundārā, ko izraisa gremošanas trakta, aknu un aizkuņģa dziedzera slimības. Dzīvniekiem augšana palēninās, parādās vispārējs vājums un pietūkums, tiek traucēta kaulu veidošanās, tiek novērota apetītes zudums un caureja. Rodas negatīvs slāpekļa līdzsvars, hipoproteinēmija (olbaltumvielu saturs asinīs samazinās par 30-50%).

Aminoskābju metabolisma traucējumi. Tas parādās vairākos veidos. Tādējādi ar dažām aknu slimībām (hepatītu, cirozi, akūtu dzelteno distrofiju) strauji palielinās aminoskābju saturs asinīs un urīnā - rodas alkaptonūrija. Jo īpaši, ja tiek traucēta tirozīna vielmaiņa, attīstās alkaptonūrija, ko pavada strauja urīna tumšāka pēc stāvēšanas gaisā. Cistinozes gadījumā cistīns nogulsnējas aknās, nierēs, liesā, limfmezglos, zarnās un

Urīnā ir pārmērīgs cistīna daudzums (cistinūrija). Fenilketonūrijas gadījumā urīnā parādās liels daudzums fenilpirovīnskābes. Bieži vien šādu traucējumu cēlonis ir vitamīnu trūkums.

Sarežģītu olbaltumvielu metabolisma pārkāpums. Visbiežāk tie izpaužas kā nukleīnskābju un porfirīna metabolisma traucējumi. Pēdējā gadījumā tiek traucēta hemoglobīna, mioglobīna un citu olbaltumvielu apmaiņa. Jā, kad dažādi bojājumi aknas (hepatīts, fascioliāze u.c.), rodas hiperbilirubinēmija - bilirubīna saturs asinīs palielinās līdz 0,3 - 0,35 g/l. Urīns kļūst tumšs, tajā parādās liels daudzums urobilīna un rodas urobilinūrija. Dažreiz tiek novērota porfīrija - porfirīnu satura palielināšanās asinīs un audos. Tā rezultātā rodas porfinūrija un urīns kļūst sarkans.

Kontroles jautājumi

1. Kas ir olbaltumvielas, kāda ir to nozīme? ķīmiskais sastāvs, fizikālās un ķīmiskās īpašības, struktūra (primārā, sekundārā, terciārā, ceturkšņa)? To klasifikācija.

2. Sniedziet galveno aminoskābju grupu un apakšgrupu aprakstu, sniedziet svarīgāko no tām struktūrformulas, analizējiet to īpašības.

3. Kas ir slāpekļa līdzsvars, olbaltumvielu minimums, pilnvērtīgās un nepilnīgās olbaltumvielas, nebūtiskās, nosacīti neaizvietojamās un neaizstājamās aminoskābes? Uzrakstiet neaizvietojamo aminoskābju formulas.

4. Analizēt galvenos olbaltumvielu metabolisma posmus dažādu veidu lauksaimniecības dzīvnieku organismā - gremošanu, uzsūkšanos, starpproduktu (biosintēzi un sadalīšanos) un galīgo metabolismu.

5. Kā dzīvnieku organismā tiek regulēta olbaltumvielu vielmaiņa un kā izpaužas olbaltumvielu metabolisma patoloģija?

nodaļaIV.9.

Olbaltumvielu metabolisms

Svarīgs kritērijs uzturvērtība olbaltumvielas – aminoskābju pieejamība. Lielākajā daļā dzīvnieku olbaltumvielu aminoskābes tiek pilnībā atbrīvotas gremošanas laikā. Izņēmums ir atbalsta audu olbaltumvielas (kolagēns un elastīns). Augu izcelsmes olbaltumvielas plēsēju organismā slikti sagremojas, jo... satur daudz šķiedrvielu un dažreiz proteāzes inhibitorus (soja, zirņi). Atgremotājiem augu proteīnus sagremo spurekļa mikrofloras fermenti. Būtisks pārtikas olbaltumvielu vērtības kritērijs ir tā aminoskābju sastāvs. Jo vairāk tajā ir neaizvietojamās aminoskābes, jo olbaltumvielas ir labvēlīgākas ķermenim.

Olbaltumvielu gremošana un uzsūkšanās

Mutēdobumos nenotiek.

Kuņģīgalvenās gļotādas šūnas izdala pepsinogēnu, proteolītiskā enzīma prekursoru pepsīns. Autokatalīzes rezultātā kuņģa sulas skābā vidē tiek aktivizēts ferments. Sālsskābe uztur pH 1,5-2,0 robežās. Tie ir optimāli apstākļi aktīvai fermenta darbībai. Skābā vidē barības olbaltumvielas tiek denaturētas, kas padara tās pieejamākas fermentatīvai proteolīzei. Pepsīns ātri hidrolizē peptīdu saites proteīnos, ko veido aromātiskās aminoskābes, un lēnām hidrolizē saites starp leicīnu un dikarboksilaminoskābēm.

Tievā zarnā notiek tālāka peptīdu hidrolīze par aminoskābēm. Tur nonāk aizkuņģa dziedzera sula ar pH 7,8-8,2. Tas satur neaktīvus proteāzes prekursorus: tripsinogēns, himotripsinogēns, prokarboksipeptidāze, proelastāze. Zarnu gļotāda ražo fermentu enteropeptidāze, kas aktivizē tripsinogēnu par tripsīnu, un pēdējais jau aktivizē visus citus fermentus. Proteolītiskie enzīmi ir atrodami arī zarnu gļotādas šūnās, tāpēc pēc to uzsūkšanās notiek mazu peptīdu hidrolīze. Galīgais fermentu darbības rezultāts kuņģī un zarnās ir gandrīz visas pārtikas olbaltumvielu masas sadalīšanās brīvās aminoskābēs.

Aminoskābju uzsūkšanās notiek plānā daļa zarnas. Tas ir aktīvs process un prasa enerģiju. Galvenais transporta mehānisms ir gamma-glutamila cikls. Tas ietver 6 fermentus un tripeptīdu glutations(glutamilcisteinilglicīns). Galvenais enzīms - gamma glutamiltransferāze. Turklāt AA absorbcijas procesam ir nepieciešama jonu klātbūtne Na+ . Aminoskābes nonāk portāla asinsritē – aknās un vispārējā asinsritē. Aknas un nieres intensīvi uzņem aminoskābes, smadzenes selektīvi uzņem metionīnu, histidīnu, glicīnu, arginīnu, glutamīnu, tirozīnu.

Resnajā zarnā peptīdi un AA, kas neuzsūcas kāda iemesla dēļ (proteolītisko enzīmu trūkums vai zema aktivitāte, AA transportēšanas procesu traucējumi), tiek pakļauti sabrukšanas procesiem. Tas ražo tādus produktus kā: fenols, krezols, Ūdeņraža sulfīds, metilmerkaptāns, indols, skatole, kā arī savienojumu grupa zem parastais nosaukums"līķu indes" - kadaverīns, putrescīns. Šīs vielas uzsūcas asinīs un nonāk aknās, kur tās tiek konjugētas ar glikuronskābe un citi neitralizācijas procesi (sīkāku informāciju skatīt nodaļā “Aknu bioķīmija”). Pēc tam tie tiek izvadīti no organisma ar urīnu .

Olbaltumvielu sagremošana atgremotājiem

Spurekļa mikrofloras enzīmu ietekmē olbaltumvielas tiek hidrolizētas līdz AA, ko var izmantot divos veidos:

1) iet uz spurekļa mikrofloras olbaltumvielu sintēzi;

2) iziet fermentācijas procesu;

Jaunizveidotā mikroflora nonāk abomasum un pēc tam tiek pakļauta enzīmu iedarbībai, tāpat kā monogastriskajiem dzīvniekiem. AA fermentācija beidzas ar gaistošo taukskābju (VFA: pienskābes, sviestskābes, etiķskābes, propionskābes) un amonjaka veidošanos. Šie produkti savukārt ir:

1) spurekļa mikrofloras proteīnu sintēzei;

2) nonāk asinīs un tiek izmantotas enerģijas vajadzībām.

AK lietošanas veidi organismā

1) paša organisma proteīnu sintēze (skat. nodaļu "Matricas biosintēze");

2) enerģijas deficīta gadījumā dalība TCC (4.9.1. att.);

3) līdzdalība bioloģiski aktīvo vielu (BAS) veidošanā.

Vairākas aminoskābes šūnās tiek ķīmiski pārveidotas:

1) oksidatīvā deaminācija vai aminogrupas elimināciju katalizē aminooksidāzes klases enzīmi. Tie ir ļoti specifiski un neaktīvi. Vienīgais ļoti aktīvais enzīms, kas darbojas aknās un smadzenēs, ir glutamāta dehidrogenāze (GDH). Tas katalizē transformāciju glutamīnskābe V alfa-ketoglutārais;

2) reaminēts. Aminogrupas apmaiņa pret keto grupu notiek starp aminoskābēm un keto skābēm. Glutamīnskābe mijiedarbojas ar piruvīks, tas rada alfa-ketoglutārskābi un alanīns;

3) dekarboksilēšana vai karboksilgrupas likvidēšana, veidojot CO2 un amīnu. Katalizējiet dekarboksilāzes reakciju. Audos šos procesus galvenokārt ietekmē histidīns, tirozīns un glutamīnskābe. Tie ražo histamīnu, tiramīnu, gamma-aminosviestskābe.

Histamīns- histidīna dekarboksilēšanas produkts. Uzkrās tuklo šūnās. Kuņģa gļotādā tas aktivizē pepsīna un sālsskābes sintēzi. Tas ir viens no iekaisuma mediatoriem.

Serotonīnsveidojas no triptofāna galvenokārt hipotalāma un smadzeņu stumbra neironos. Tas ir šo neironu starpnieks. To iznīcina monoamīnoksidāze, parasti aknās.

Dopamīns– tirozīna atvasinājums. Viņš ir starpnieks nervu impulss, kā arī melanīna prekursors, norepinefrīns Un adrenalīns.

Pūšanas procesi tievajās zarnās notiek arī dekarboksilāžu ietekmē.

Aminoskābju biosintēze

Ja būtiskie AA obligāti jāpiegādā ķermenim ar pārtiku, tad to trūkuma gadījumā nebūtiskās AA var sintezēt vienu no otras. 8 aminoskābes ir pilnībā aizvietojamas: Ala, Ask, Asp, Glk, Gln, Ser, Gln un Pro. Izejvielas to biosintēzei ir glikolītiskās ķēdes un TCA cikla sastāvdaļas. Aminogrupas pievienošana bieži tiek veikta, piedaloties glutamāta dehidrogenāzei. Alanīns no piruvāta, asparagīns no fumarāta, glutamīns no alfa-ketoglutarāta, arī prolīns, ornitīns un arginīns, serīns un glicīns no 3-fosfoglicerāta. Aspartātu var veidot arī no oksaloacetāta, kā donoru izmantojot aminogrupu no glutamāta (F: AcAt). Alanīns ar fermenta AlAt līdzdalību no piruvāta (aminogrupa arī no glutamāta). Ķermenī var sintezēt vairākas citas AA, bet izmantojot sarežģītākus mehānismus.

Sarežģītu proteīnu biosintēze

Purīna un pirimidīna nukleotīdi. Purīna skelets veidojas vairāku reakciju rezultātā no aspartāta, formila, glutamīna, glicīna un CO 2. Pirimidīna skelets, kas izgatavots no glutamīna, asparagīnskābes un CO 2.

Purīna nukleotīdu katabolisms beidzas ar veidošanos urīnskābe. Pirimidīna nukleotīdu katabolisms ar alanīna un aminosviestskābes palīdzību.

Hemoglobīna sintēze ietver globīna un hēma veidošanos. Globīns tiek sintezēts tāpat kā visas olbaltumvielas.

Hēma prekursori ir sukcinil CoA un glicīns. No tiem veidojas aminolevulīnskābe(E: aminolevulīta sintetāze). Divas aminolevulīnskābes molekulas kondensējas, veidojot porfobilinogēnu ( E: porfobilinogēna sintetāze). Četras porfobilinogēna molekulas kondensējas tetrapirola savienojumā, kas tiek pārveidots par protoporfirīns. Pēdējais posms ir dzelzs pievienošana ( E: ferohelatāze).

Hemoglobīna iznīcināšana notiek šādā secībā:

1) pirola gredzena atvēršana, veidojot verdoglobīnu;

2) dzelzs noņemšana, pēc kuras tiek iegūts biliverdoglobīns;

3) globīna šķelšanās, veidojoties biliverdīns;

4) metīna grupas samazināšana, lai iegūtu bilirubīns

Bilirubīns caur asinsriti tiek nogādāts aknās, kur daļa no tā tiek esterificēta, piedaloties UTP-glikuroniltransferāzei. Esterificētu bilirubīnu sauc par tiešo (saistīto), un neesterificēto bilirubīnu sauc par netiešo (brīvo).

Saistītais bilirubīns tiek izvadīts ar žulti divpadsmitpirkstu zarnā, kur pēc virknes transformāciju mikrofloras enzīmu ietekmē tas tiek pārveidots par sterkobilīnu un izdalās ar izkārnījumiem vai urobilīnā un izdalās ar urīnu. Bilirubīna līmeņa paaugstināšanos asinīs sauc par bilirubinēmiju.

Amonjaka neitralizācija

Tas veidojas galvenokārt aminoskābju deamidācijas laikā.

1) Reducējošā aminēšana notiek nelielā apjomā un ir nenozīmīga.

2) Asparagīnskābes un glutamīnskābju (asparagīna un glutamīna) amīdu veidošanās. Šis process galvenokārt notiek iekšā nervu audi, kur ļoti svarīgi ir neitralizēt amonjaku.

3) Amonija sāļu veidošanās notiek nieru audos (amonija hlorīds tiek izvadīts ar urīnu).

4) Galvenais ceļš ir urīnvielas sintēze. Rodas urīnvielas ciklā vai ornitīna ciklā.

Aminoskābju metabolisms. Ķermeņa olbaltumvielu dinamiskais stāvoklis (bioķīmija)

Aminoskābju nozīme organismam pirmām kārtām slēpjas apstāklī, ka tās tiek izmantotas olbaltumvielu sintēzei, kuru vielmaiņa ieņem īpašu vietu vielmaiņas procesos starp organismu un ārējo vidi. Aminoskābes ir tieši iesaistītas daudzu citu bioloģiski aktīvu savienojumu, kas regulē vielmaiņas procesus organismā, piemēram, neirotransmiteru un hormonu, biosintēzē. Aminoskābes kalpo kā slāpekļa donori visu slāpekli saturošu neolbaltumvielu savienojumu, tostarp nukleotīdu, hema, kreatīna, holīna u.c., sintēzē.

Rīsi. 23.1. Vispārējā shēma aminoskābju metabolisms organismā

Aminoskābju katabolisms ir ATP sintēzes enerģijas avots. Aminoskābju enerģētiskā funkcija kļūst nozīmīga badošanās laikā, daži patoloģiski apstākļi(diabēts). Tā ir aminoskābju apmaiņa, kas savieno dažādas ķīmiskās pārvērtības dzīvā organismā.

Lielākā daļa aminoskābju ir daļa no olbaltumvielām, kuru daudzums pieauguša cilvēka organismā ir aptuveni 15 kg.

Nav īpašas aminoskābju un olbaltumvielu, piemēram, glikozes vai taukskābju, uzglabāšanas formas. Tāpēc visi funkcionālie un strukturālie audu proteīni, bet galvenokārt muskuļu proteīni, var kalpot kā aminoskābju rezerve. Cilvēka organismā aptuveni 400 g olbaltumvielu dienā sadalās aminoskābēs, un aptuveni tikpat daudz tiek sintezēts. Tāpēc audu proteīni nevar papildināt aminoskābju izmaksas to katabolisma un izmantošanas laikā citu vielu sintēzei. Olbaltumvielu pussabrukšanas periods ir atšķirīgs - no vairākām minūtēm līdz vairākām dienām. Ogļhidrāti nevar kalpot kā primārie aminoskābju avoti, jo no tiem tiek sintezēta tikai molekulas oglekļa daļa, bet aminogrupa nāk no citām aminoskābēm. Līdz ar to pārtikas olbaltumvielas ir galvenais aminoskābju avots organismā.

Indikators, kas atspoguļo aminoskābju metabolisma intensitāti, ir slāpekļa līdzsvars - starpība starp slāpekļa daudzumu, kas tiek piegādāts ar pārtiku, un izdalītā slāpekļa daudzumu (galvenokārt urīnvielas un amonija sāļu veidā).

Olbaltumvielu sagremošana kuņģa-zarnu traktā

Olbaltumvielu gremošana sākas kuņģī kuņģa sulas enzīmu ietekmē. Dienā izdalās līdz 2,5 litriem, un tā atšķiras no citām gremošanas sulām ar izteikti skābu reakciju, jo tajā ir brīva sālsskābe, ko izdala kuņģa gļotādas parietālās šūnas.

Sālsskābes sekrēcija ir aktīvs transports, ko veic protonu ATPāze, patērējot ATP.

Sālsskābes loma:

1. denaturē olbaltumvielas;

2. sterilizē pārtiku;

3. izraisa vāji šķīstošu olbaltumvielu pietūkumu;

4. aktivizē pepsinogēnu;

5. rada pH optimālu pepsīna darbībai;

6. veicina dzelzs uzsūkšanos;

7. izraisa sekretīna izdalīšanos divpadsmitpirkstu zarnā.

Kuņģa sula satur proteolītiskos enzīmus pepsīnu, gastriksīnu un renīnu. Galvenais ir pepsīns. To ražo galvenās kuņģa gļotādas šūnas proenzīma pepsinogēna veidā. Tā aktivāciju veic ar sālsskābi (lēni) un autokatalītiski ar pepsīnu (ātri), atdalot polipeptīdu ķēdes fragmentu no N-gala (daļēja proteolīze). Šajā gadījumā notiek molekulas konformācijas izmaiņas un veidojas aktīvs centrs. Pepsīns iedarbojas pie pH vērtībām 1,5–2,5 un ir endopeptidāze ar relatīvu darbības specifiskumu, sašķeļ peptīdu saites proteīna molekulā.

Papildus pepsīnam kuņģa sula satur fermentu gastriksīnu, kam ir proteolītiska aktivitāte pie pH 3,0–4,0. Acīmredzot tieši viņš sāk olbaltumvielu gremošanu.

Zīdaiņu kuņģa sula satur fermentu renīnu, kam ir liela nozīme olbaltumvielu sagremošanai zīdaiņiem, jo katalizē piena sarecēšanu (šķīstošā kazeinogēna pārvēršanu nešķīstošā kazeīnā), kā rezultātā palēninās nešķīstošā kazeīna pārvietošanās divpadsmitpirkstu zarnā un tas ilgāk tiek pakļauts proteāžu iedarbībai.

Kuņģī pepsīna darbības rezultātā izveidotie polipeptīdi nonāk divpadsmitpirkstu zarnā, kur izdalās aizkuņģa dziedzera sula. Aizkuņģa dziedzera sulai ir sārmaina reakcija (pH 7,5–8,2), kas ir saistīta ar lielo bikarbonātu saturu. Skābais saturs, kas nāk no kuņģa, tiek neitralizēts, un pepsīns zaudē savu aktivitāti.

Aizkuņģa dziedzera sula satur proteolītiskos enzīmus tripsīnu, himotripsīnu, karboksipeptidāzi un elastāzi, kas arī tiek ražoti proenzīmu veidā. Tripsinogēnu aktivizē enterokināze (ko ražo gļotādas šūnas divpadsmitpirkstu zarnas), pārvēršas par aktīvo tripsīnu, kas aktivizē visus citus aizkuņģa dziedzera un zarnu sulas enzīmus. Aizkuņģa dziedzera šūnas no proteāžu iedarbības aizsargā tas, ka kuņģa sulas enzīmi veidojas kā neaktīvi prekursori, un aizkuņģa dziedzerī tiek sintezēts īpašs tripsīna inhibitora proteīns. Kuņģa-zarnu trakta dobumā proteāzes nesaskaras ar šūnu olbaltumvielām, jo ​​gļotāda ir pārklāta ar gļotu slāni, un katra šūna satur uz ārējās virsmas. plazmas membrāna polisaharīdi, kurus nesadala proteāzes. Kuņģa vai zarnu sulas enzīmi iznīcina šūnu proteīnus peptiskās čūlas slimības gadījumā.

Pārtikas olbaltumvielu proteolīzes produktu sagremošana tievajās zarnās tiek veikta ar amino-, di- un tripeptidāžu palīdzību, kas darbojas galvenokārt parietāli.

Tādējādi olbaltumvielu sagremošanas galaprodukti kuņģa-zarnu traktā ir brīvās aminoskābes, kas tiek absorbētas.

Aminoskābju uzsūkšanās.

Notiek ar aktīvo transportu, piedaloties pārvadātājiem. Maksimālā aminoskābju koncentrācija asinīs tiek sasniegta 30–50 minūtes pēc proteīna maltītes ēšanas. Pārvadājumu caur birstes robežu veic vairāki pārvadātāji, no kuriem daudzi darbojas, piedaloties no Na + atkarīgiem simptomu mehānismiem. Turklāt aminoskābes konkurē viena ar otru par specifiskām saistīšanās vietām. Tika konstatēts, ka pastāv transporta sistēmas, kas transportē noteiktas struktūras aminoskābes: neitrāla ar mazu radikāli, neitrāla ar lielgabarīta radikāli, skāba, bāziska un iminoskābes.

Pašlaik ir atšifrēts aminoskābju transportēšanas mehānisms zarnu, smadzeņu un nieru šūnās, ko sauc par g-glutamila Meister ciklu, kura galvenais enzīms ir g-glutamiltransferāze.

Absorbētās aminoskābes nonāk portāla asinsritē un līdz ar to aknās un pēc tam vispārējā asinsritē. Asinis no brīvajām aminoskābēm tiek atbrīvotas ļoti ātri – pēc 5 minūtēm 85–100% no tām nonāk audos. Īpaši intensīvi aminoskābes uzsūcas aknās un nierēs.

Iedzimti aminoskābju transporta traucējumi

Hartnupa slimība ir triptofāna uzsūkšanās traucējumi zarnās un tā reabsorbcija nieru kanāliņos. Tā kā triptofāns kalpo kā izejas produkts PP vitamīna sintēzei, Hartnupa slimības galvenās izpausmes ir pellagrai raksturīgais dermatīts, caureja un demence.

Cistīnūrija ir cistīna reabsorbcijas traucējumi nierēs. Cistīns slikti šķīst ūdenī, tāpēc tas izgulsnējas kristālu veidā, kas izraisa cistīna akmeņu veidošanos nierēs un urīnceļos.

Olbaltumvielu sadalīšanās audos

To veic ar proteolītisko lizosomu enzīmu katepsīnu palīdzību. Pamatojoties uz aktīvā centra struktūru, izšķir cisteīna, serīna, karboksil un metaloproteīna katepsīnus.

Katepsīnu loma:

1. bioloģiski aktīvo peptīdu radīšana ar ierobežotu olbaltumvielu prekursoru proteolīzi;

2. novecojušu un patoloģisku olbaltumvielu iznīcināšana;

3. dalība fagocitozē un šūnu dalīšanā;

4. dalība autolīzē (ar išēmiju);

5. dalība slimību, kas saistītas ar lizosomu funkciju izmaiņām (lizosomu uzkrāšanās slimības), patoģenēzē.

Papildus proteolīzes procesiem lizosomās ir iespējama endogēno proteīnu iznīcināšana tieši citozolā. Šajā gadījumā hidrolīzei pakļautās olbaltumvielas tiek apvienotas ar īpašu proteīnu ubikvitīnu. Notiek proteīna kovalentā modifikācija, kas var mainīt tā funkciju. Vienai molekulai var pievienot vairākas ubikvitīna molekulas, un tas kalpo kā signāls mērķa proteīna pārnešanai uz lielu lielas molekulmasas daļiņu, proteasomu, kas sastāv no proteāzēm.

Aminoskābju pārvēršana zarnu mikrofloras ietekmē

Zarnu mikroorganismiem ir virkne enzīmu sistēmu, kas atšķiras no atbilstošajiem cilvēka ķermeņa audu enzīmiem un katalizē visdažādākās pārtikas aminoskābju un nesagremotu olbaltumvielu transformācijas, tostarp pa cilvēkiem neparastiem vielmaiņas ceļiem (putrefaktīvā sabrukšana).

Rezultātā veidojas divu veidu vielas:

1. toksiski produkti: fenols, krezols, indols, skatols, sērūdeņradis, amīni, merkaptāns;

2. Netoksiski produkti: keto skābes, hidroksi skābes, taukskābes, spirti.

Toksisko vielu neitralizācija notiek, veidojot pārī netoksiskus produktus, ja tos apvieno ar 3-fosfoadenozīna-5-fosfosulfātu (FAPS, aktivēta sērskābes forma) vai uridīna difosfoglikuronskābi (UDP-glikuronātu).

Plkst zarnu infekcijas(dizentērija, vēdertīfs, holēra) daudzkārt veidojas liels daudzums aminoskābju pūšanas sabrukšanas produktu, kas izraisa vispārēja intoksikācija zarnu gļotādas membrānu caurlaidības traucējumi, kas izraisa caureju, audu dehidratāciju un paaugstinātu ķermeņa temperatūru. Turklāt palielinās patogēno baktēriju dekarboksilāžu aktivitāte, kā rezultātā veidojas amīni, kas rada priekšstatu par infekcijas slimību.

Aminoskābju metabolisma ceļi audos

Aminoskābes ir bifunkcionāli savienojumi, kas satur amīnu un karboksilgrupu. Reakcijas šajās grupās ir kopīgas dažādām aminoskābēm.

Tie ietver:

1. amīnu grupai – deaminācijas un transaminācijas reakcijas;

2. pie karboksilgrupas – dekarboksilēšanas reakcija.

Papildus šiem vispārīgajiem ceļiem ir iespējamas reakcijas pie aminoskābju ogļūdeņraža radikāļiem, kas ir specifiski katrai aminoskābei.

Lielākās daļas aminoskābju katabolisms sākas ar a-aminogrupas izvadīšanu, kas ir iespējama transaminācijas un deaminācijas reakcijās.

Aminoskābju transaminēšana

Transaminēšana ir reakcija, kurā a-aminogrupa tiek pārnesta no aminoskābes uz a-keto skābi, kā rezultātā veidojas jauna ketoskābe un jauna aminoskābe. Reakcijas katalizē aminotransferāzes enzīmi. Tie ir kompleksi enzīmi, kuru koenzīms ir B 6 vitamīna atvasinājums – piridoksāla fosfāts, ko var atgriezeniski pārvērst piridoksamīna fosfātā. Transaminācijas reakcijas ir atgriezeniskas un var notikt gan citoplazmā, gan šūnu mitohondrijās. Cilvēka šūnās ir atrastas vairāk nekā 10 aminotransferāzes, kas atšķiras pēc substrāta specifiskuma. Gandrīz visas aminoskābes var tikt pakļautas transaminācijas reakcijai, izņemot lizīnu, treonīnu un prolīnu.

Transaminācijas reakcijas notiek 2 posmos. Pirmajā posmā piridoksāla fosfātam fermenta aktīvajā centrā pievieno aminogrupu no pirmā substrāta, aminoskābi. Veidojas fermenta-piridoksamīna fosfāta un ketoskābes komplekss - pirmais reakcijas produkts. Šis process ietver 2 Šifa bāzu (aldimīna un ketimīna) starpproduktu veidošanos.

Otrajā posmā piridoksamīna fosfāts apvienojas ar jaunu keto skābi (otro substrātu) un atkal, starpposmā veidojot 2 Šifa bāzes, pārnes aminogrupu uz keto skābi. Rezultātā ferments atgriežas savā dzimtajā formā, un veidojas jauna aminoskābe - otrais reakcijas produkts.

Visbiežāk transaminācijas reakcijās tiek iesaistītas aminoskābes, kuru saturs audos ir ievērojami augstāks nekā citās - glutamāts, alanīns, aspartāts. Lielākajā daļā audu visbiežāk sastopama alanīna aminotransferāze (ALAT) un aspartātaminotransferāze (AST).

Vislielākā ASAT aktivitāte ir konstatēta sirds muskuļa un aknu šūnās, bet asinīs tiek konstatēta tikai ALAT un ASAT fona aktivitāte. Tāpēc mēs varam runāt par šo enzīmu orgānu specifiku, kas ļauj tos plaši izmantot diagnostikas nolūkos (miokarda infarkta un hepatīta gadījumā).

Bioloģiskā nozīme transaminēšana

Transaminācija ir lielākās daļas aminoskābju deaminācijas pirmais posms, t.i. to katabolisma sākotnējā stadijā. Iegūtās ketoskābes tiek oksidētas TCA ciklā vai tiek izmantotas glikozes un ketonu ķermeņu sintēzei. Tā kā šis process ir atgriezenisks, aminotransferāzes enzīmi darbojas gan katabolismā, gan aminoskābju biosintēzē. Transaminēšana ir pēdējais posms neaizvietojamo aminoskābju sintēzei no atbilstošajām keto skābēm, ja tās pašlaik ir nepieciešamas šūnām. Tā rezultātā amīna slāpeklis tiek pārdalīts audos. Transaminācijas laikā kopējais aminoskābju skaits šūnā nemainās.

D-aminoskābju oksidāzes.

Pie fizioloģiskām pH vērtībām D-aminoskābju oksidāzes ir ļoti aktīvas audos. Tie atrodas arī nierēs un aknās, kā arī mikrosomās. D-aminoskābju oksidāžu loma ir maza un nav pilnībā izprotama, jo olbaltumvielas pārtikā un cilvēka audos satur tikai dabiskās L-aminoskābes.

Cilvēka aknas satur specifiskus enzīmus, kas neoksidatīvā veidā katalizē serīna, treonīna, cisteīna un histidīna deaminācijas reakcijas.

Aminoskābju deaminēšana

Aminoskābju deaminēšana ir a-aminogrupas izvadīšanas reakcija no aminoskābes ar amonjaka izdalīšanos. Ir divu veidu deaminācijas reakcijas: tieša un netieša.

Tieša deaminēšana ir tieša aminogrupas atdalīšana no aminoskābes bez starpposma mediatoriem. Dzīvā dabā ir iespējami šādi tiešās deaminācijas veidi: oksidatīvā, reducējošā, hidrolītiskā un ar intramolekulāru pārkārtošanos. Bet cilvēkiem deaminācija notiek galvenokārt oksidācijas ceļā, kā rezultātā veidojas atbilstošā a-keto skābe un izdalās amonjaks. Process notiek, piedaloties oksidāzes enzīmiem. Ir izdalītas L-aminoskābju oksidāzes, kas pārvērš aminoskābju L-izomērus, un D-oksidāzes.

Glutamāta oksidatīvā deaminācija

Visaktīvākā glutamīnskābes deaminācija notiek audos. Reakciju katalizē enzīms glutamāta dehidrogenāze, kas nedaudz atšķiras no tipiskām L-aminoskābju oksidāzēm:

1. satur NAD + vai NADP + kā koenzīmu;

2. ir absolūta specifika;

3. ļoti aktīvs;

4. lokalizēts mitohondrijās.

Reakcija notiek 2 posmos. Pirmkārt, notiek glutamāta dehidrogenēšana un a-iminoglutarāta veidošanās, pēc tam imino grupas neenzimātiska hidrolītiska eliminācija amonjaka veidā, kā rezultātā veidojas α-ketoglutarāts. Glutamāta oksidatīvā deaminācija ir atgriezeniska reakcija, un, palielinoties amonjaka koncentrācijai, tā var noritēt pretējā virzienā, piemēram, α-ketoglutarāta reducējošā aminēšana.

Glutamāta dehidrogenāze ir ļoti aktīva šūnu mitohondrijās gandrīz visos orgānos, izņemot muskuļus. Tas ir aminoskābju metabolisma regulējošs enzīms. Allosteriskie inhibitori – ATP, GTP, NAD(P)H. Augsta ADP koncentrācija aktivizē fermentu. Tādējādi zems enerģijas līmenis šūnā stimulē aminoskābju iznīcināšanu un α-ketoglutarāta veidošanos, kas nonāk TCA ciklā kā enerģijas substrāts.

Glutamāta dehidrogenāzi var izraisīt steroīdu hormoni (kortizols) un inhibēt estrogēni un tiroksīns.

Netiešā aminoskābju deaminēšana

Lielāko daļu aminoskābju nevar deaminēt vienā solī, piemēram, glutamātu. Šādu aminoskābju aminogrupas tiek pārnestas uz α-ketoglutarātu, veidojot glutamīnskābi, kas pēc tam tiek pakļauta tiešai oksidatīvai deaminācijai. Šo aminoskābju deaminācijas mehānismu 2. stadijā sauc par transdeamināciju vai netiešo dezamināciju. Tas notiek, piedaloties 2 enzīmiem aminotransferāzei un glutamāta dehidrogenāzei. Šo reakciju nozīme aminoskābju metabolismā ir ļoti liela, jo netiešā deaminēšana ir galvenā lielākās daļas aminoskābju deaminācijas metode. Abas netiešās deaminācijas stadijas ir atgriezeniskas, kas nodrošina gan aminoskābju katabolismu, gan iespēju no atbilstošās a-ketoskābes veidot gandrīz jebkuru aminoskābi. Reakciju apgrieztā secība, kurā aminoskābes tiek sintezētas no keto skābēm, tiek saukta par transreamināciju.

Muskuļaudos glutamāta dehidrogenāzes aktivitāte ir zema, tāpēc šajās šūnās intensīvas fiziskā aktivitāte Ir vēl viens netiešs deaminācijas ceļš, kas ietver IMP-AMP ciklu. Šādi izveidotais amonjaks novērš vides paskābināšanos šūnās, ko izraisa laktāta veidošanās.

Aminoskābju dekarboksilēšana

Dažas aminoskābes un to atvasinājumi var tikt dekarboksilēti. Dekarboksilēšanas reakcijas ir neatgriezeniskas, un tās katalizē dekarboksilāzes enzīmi, kam kā koenzīmam nepieciešams piridoksāla fosfāts. Reakcijas produkti ir CO 2 un amīni, kuriem ir izteikta bioloģiskā ietekme uz organismu, tāpēc tos sauc par biogēniem amīniem. Tie darbojas kā neirotransmiteri (serotonīns, dopamīns, GABA utt.), hormoni (norepinefrīns, adrenalīns) un vietējie regulējošie faktori (histamīns, karnozīns, spermīns utt.).

Biogēnie amīni

Histamīns veidojas, dekarboksilējot histidīnu saistaudu tuklās šūnās.

Cilvēka ķermenī tas veic šādas funkcijas:

1. stimulē kuņģa sulas un siekalu izdalīšanos;

2. palielina kapilāru caurlaidību, izraisa tūsku, pazemina asinsspiedienu, bet paaugstina intrakraniālo spiedienu, izraisot galvassāpes;

3. sarauj plaušu gludos muskuļus, izraisot nosmakšanu;

4. piedalās iekaisuma reakciju veidošanā - vazodilatācija, apsārtums, audu pietūkums;

5. zvani alerģiska reakcija;

6. neirotransmiters;

7. sāpju starpnieks.

Serotonīns veidojas triptofāna dekarboksilēšanas un tālākas oksidācijas laikā.

Bioloģiskās funkcijas:

1. piemīt spēcīga vazokonstriktora iedarbība;

2. paaugstina asinsspiedienu;

3. piedalās ķermeņa temperatūras un elpošanas regulēšanā;

4. starpnieks nervu procesi centrālajā nervu sistēmā (ir antidepresīva iedarbība).

Dopamīnu veido dioksifenilalanīna (DOPA) dekarboksilēšana. Ar turpmāku oksidēšanu un metilēšanu veidojas adrenalīns un norepinefrīns. Dopamīns ir neirotransmiters, kas kontrolē brīvprātīgas kustības, emocijas un atmiņu. Augstās koncentrācijās dopamīns stimulē adrenerģiskos receptorus, palielina sirds kontrakciju spēku un palielina pretestību. perifērie trauki(ar paralēlu nieru un koronāro asinsrites palielināšanos). Turklāt dopamīns kavē prolaktīna un somatotropīna sekrēciju.

IN nervu šūnas glutamāta dekarboksilēšana izraisa veidošanos g-aminosviestskābe(GABA), kas kalpo kā galvenais smadzeņu augstāko daļu inhibējošais raidītājs. GABA saturs smadzenēs ir desmitiem reižu lielāks nekā citiem neirotransmiteriem. Tas palielina postsinaptisko membrānu caurlaidību K+ joniem, kas izraisa nervu impulsa kavēšanu.

GABA transformāciju cikls smadzenēs ietver trīs saistītas reakcijas, ko sauc par GABA šuntu. Pirmo katalizē glutamāta karboksilāze. Šī reakcija ir regulējoša un nodrošina GABA veidošanās ātrumu smadzeņu šūnās. Nākamās divas reakcijas var uzskatīt par GABA katabolisma reakcijām. GABA aminotransferāze ražo dzintarskābes semialdehīdu, kas pēc tam tiek dehidrogenēts, veidojot dzintarskābi. Pēc tam sukcinātu izmanto Krebsa ciklā. GABA inaktivācija ir iespējama arī oksidācijas ceļā monoamīnoksidāzes ietekmē.

Dekarboksilējot ornitīnu, veidojas putrescīns, kas ir bioloģiski aktīvo vielu spermīna un spermidīna prekursors. Putrescīnam, spermīnam un spermidīnam ir liels pozitīvs lādiņš, viegli saistās ar negatīvi lādētām DNS un RNS molekulām, ir daļa no hromatīna un piedalās RNS replikācijā. Turklāt šīs vielas stabilizē šūnu membrānu struktūru.

Etanolamīnu veido serīna dekarboksilēšana. Organismā to izmanto holīna, acetilholīna, fosfatidiletanolamīnu, fosfatidilholīnu sintēzei.

Kad lizīns tiek dekarboksilēts, veidojas kadaverīns, kas ir līķu inde.

Lai veiktu bioloģisko funkciju organismā, ir nepieciešama noteikta biogēno amīnu koncentrācija. To pārmērīga uzkrāšanās var izraisīt dažādas patoloģiskas novirzes.

Šajā sakarā liela nozīme kļūst to inaktivācijas mehānismiem:

1. oksidēšana ar enzīmu monoamīnoksidāzēm (MAO) (koenzīms FAD). Visbiežāk šādā veidā tiek inaktivēts dopamīns, norepinefrīns, serotonīns un GABA. Šajā gadījumā notiek biogēno amīnu oksidatīvā deaminācija, veidojot aldehīdus un pēc tam atbilstošās skābes, kas izdalās caur nierēm.

2. metilēšana ar S-adenozilmetionīna piedalīšanos. Tādā veidā visbiežāk tiek inaktivēti kateholamīni – enzīms katehola-ortometiltransferāze (COMT)

3. oksidēšana, izmantojot diamīnoksidāzes - histamīna, kā arī īsas ķēdes alifātisko diamīnu (putrescīna un kadaverīna) inaktivācija.

Aminoskābju oglekļa skeleta katabolisma ceļi

Aminoskābju transaminēšana un deaminēšana noved pie aminoskābju bezslāpekļa oglekļa skeleta - α-keto skābju veidošanās. Olbaltumvielas satur 20 aminoskābes, kas atšķiras pēc ogļūdeņraža radikāļu struktūras, un katra no tām tiek katabolizēta pa saviem specifiskajiem vielmaiņas ceļiem.

Visu aminoskābju katabolisms tiek samazināts līdz sešu vielu veidošanās procesam, kas nonāk kopējā katabolisma ceļā: piruvāts, acetil-CoA, α-ketoglutarāts, sukcinil-CoA, fumarāts, oksaloacetāts.

Glikoneoģenēzes procesā var izmantot aminoskābes, kas tiek pārveidotas par TCA cikla starpproduktiem (a-ketoglutarāts, sukcinil-CoA, fumarāts) un galu galā veido oksaloacetātu. Šādas aminoskābes sauc par glikogēnām aminoskābēm. Tajos ietilpst: alanīns, arginīns, aspartāts, glutamāts, glicīns, histidīns, metionīns, prolīns, serīns, treonīns, valīns, cisteīns.

Leicīna un lizīna katabolisms neietver pirovīnskābes veidošanās stadiju, to ogļūdeņražu daļa tiek tieši pārveidota par acetoacetātu (leicīnu, lizīnu) vai acetil-CoA (leicīnu) un tiek izmantota ketonu ķermeņu sintēzē.

Tirozīns, fenilalanīns, izoleicīns un triptofāns ir sajaukti vai abi ir glikogēni un ketogēni. Daļa to molekulu oglekļa atomu katabolisma laikā veido piruvātu, otra daļa tiek iekļauta acetil-CoA, apejot piruvāta stadiju.

Patiesā ketogēnā aminoskābe ir leicīns.