Липопротеины в крови имеются постоянно, но их концентрация меняется в зависимости от ритма питания. После приема пищи концентрация липопротеидов повышается, достигая максимума через 4-5 часов. Через 10-12 часов в крови здоровых людей отсутствуют ХМ, обнаруживаются ЛПОНП (15%), ЛПНП (60%), ЛПВП (25%). Повышение липопротеидов называется гиперлипопротеидемией. Главная опасность этого состояния связана с тем, что повышается вероятность возникновения атеросклероза. Вероятность заболевания тем выше, чем больше отношение ЛПНП к ЛПВП в крови.
Патология липидного обмена
Атеросклероз
Это патология, которая характеризуется отложением, главным образом, холестерина в стенке крупных сосудов (аорта, коронарные сосуды, сосуды мозга и т. д.) с образованием вначале пятен, полосок. Затем на их месте образуются утолщения (атеросклеротические бляшки). Эти липидные бляшки являются своеобразным инородным телом, вокруг которого развивается соединительная ткань, затем наступает кальцификация пораженного участка сосуда. Сосуды становятся неэластичными, плотными, ухудшается кровоснабжение ткани, а на месте бляшек могут возникать тромбы. В стенке сосудов есть два защитных механизма от избыточного отложения холестерина:
1. Работа липопротеинлипазы, которая расщепляет жир липопро-теидов, делает их меньше по размеру;
2. ЛПВП, которые уносят холестерин.
Биохимические причины атеросклероза
1. Увеличение атерогенных липопротеидов (ЛПОНП и ЛПНП).
2. Снижение ЛПВП.
3. Снижение активности липопротеинлипазы, в результате которого липопротеиды не расщепляются и накапливаются в сосуде.
4. Снижение количества рецепторов к ЛПНП. Эти рецепторы находятся в основном в печени. Когда их мало, ЛПНП не захватываются печенью и остаются в кровотоке.
Факторы риска для развития атеросклероза
1. Курение.
2. Стресс.
3. Переедание (пища, богатая насыщенными жирными кислотами и углеводами).
4. Эндокринные факторы:
- гипотиреоз;
- сахарный диабет;
- андрогены;
- климакс;
- гиперфункция гипофиза;
- гиперфункция надпочечников.
5. Хронические гипоксии.
6. Гиподинамия.
7. Семейно-наследственные факторы.
Степень развития атеросклероза можно оценить по коэффициенту атерогенности:
 |
общий холестерин – холестерин ЛПВП
холестерин ЛПВП
У здоровых людей это соотношение не должно превышать 3. Если выше – имеется риск ИБС.
Ожирение
У нормально упитанного человека жиры составляют около 15% массы тела. При сбалансированном питании количество жира в организме не изменяется. При этом жиры жировой ткани все время обновляются, то есть одновременно идут липолиз и липогенез с равными скоростями. В результате жиры жировой ткани за несколько дней обновляются полностью. При длительном голодании и физических нагрузках липолиз идет с большей скоростью, чем липогенез. В результате количество депонированного жира уменьшается. Если липогенез опережает липолиз, наступает ожирение. Наиболее частой причиной ожирения является несоответствие между количеством потребляемой пищи и энергетическими тратами организма. Такое несоответствие возникает при переедании (особенно углеводов, так как они легко переходят в жиры), при гиподинамии (при этом мобилизация жира идет с более низкой скоростью) и, особенно, при сочетании этих факторов. Кроме того, ожирение является характерным признаком многих эндокринных заболеваний. Люди, страдающие ожирением, в 7 раз чаще болеют диабетом, атеросклерозом, гипертонией и желчнокаменной болезнью.
Липидозы
Липидозы – это наследственные заболевания, связанные с отсутствием генов, отвечающих за синтез ферментов, расщепляющих сложные липиды.
Болезнь Гоше (цереброзидоз)
Нет фермента, расщепляющего глюкоцереброзид. В результате в лизосомах печени, селезенки и костного мозга накапливаются глюкоцереброзиды.
Болезнь Нимана-Пика
При этой болезни в лизосомах печени и селезенки накапливаются лецитины и сфингомиелины. У детей наблюдается умственная отсталость и ранняя смерть.
Болезнь Тей-Сакса
Накапливаются ганглиозиды в мозге, меньше в других тканях.
5.3. Самостоятельная работа по теме:
5.3.1. Вопросы для самостоятельной подготовки к занятию:
1. Дайте определение липидов, классифицируйте их.
2. Какие функции выполняют жиры? Значение жира у детей.
3. Какие функции выполняют липоиды?
4. Расскажите о строении и функциях триациглицерина.
5. Что такое стерины и стериды? Их строение и свойства.
6. Расскажите о фосфолипидах, их строении и свойствах.
7. Какое строение имеют гликолипиды? Их значение в организме.
8. Как перевариваются жиры в пищеварительном тракте? Что требуется для этого процесса?
9. Что такое холецистокинин? Какое значение в переваривании липидов он имеет?
10. Какое значение имеют желчные кислоты в переваривании жира?
11. Назовите конечные продукты переваривания жира. Как они всасываются?
12. Что такое ресинтез жира? Какое значение он имеет?
13. Что такое хиломикроны? Где и зачем они образуются?
14. Назовите пути метаболизма хиломикронов.
15. Что такое липолиз? Напишите его в формулах. Назовите ключевые ферменты. Как регулируется липолиз, какое значение он имеет? Особенности детского возраста.
16. Что такое липогенез? Ход реакций, регуляция, значение. Значение липогенеза у детей разного возраста.
17. Какие жировые депо в организме вы знаете? Какое значение они имеют? Значение бурого жира.
18. Напишите в формулах окисление жирных кислот. Назовите конечные продукты этого процесса и пути их дальнейшего использования.
19. Как рассчитать энергетический выход при окислении жирных кислот до углекислого газа и воды?
20. Назовите ключевые процессы окисления жирных кислот и пути их регуляции.
21. Напишите в формулах окисление глицерина. Какова энергетическая ценность этого процесса?
22. Где в клетке локализован синтез жирных кислот? Назовите вещества и ферменты, необходимые для этого процесса?
23. Напишите в формулах синтез жирных кислот.
24. Как регулируется синтез жирных кислот?
25. Назовите источники ацетил-КоА и пути его использования. От чего зависит, каким путем будет использоваться этот метаболит?
26. Напишите в формулах синтез кетоновых тел. Какие функции выполняют кетоновые тела, где они образуются?
27. Приведите схему окисления кетоновых тел до углекислого газа и воды на примере ацетоацетата. Сколько АТФ при этом образуется?
28. Что такое кетоз? Чем он характеризуется? Приведите примеры физиологического и патологического кетоза. Значение у детей.
29. Как регулируется синтез кетоновых тел?
30. Напишите в формулах синтез холестерина.
31. В каких тканях синтезируется холестерин? Как регулируется этот процесс? Назовите другие источники холестерина в организме.
32. Какое биологическое значение имеет холестерин?
33. Что такое липопротеиды? Приведите их классификацию.
34. Дайте характеристику липопротеидам крови (состав, место образования, функции). Возрастные особенности липопротеидного состава.
35. Какие липопротеины крови являются атерогенными? Почему ЛПВП считают антиатерогенными?
36. Что такое НЭЖК? Назовите источники НЭЖК и пути их использования.
37. Дайте понятие об атеросклерозе. Назовите биохимические причины факторы риска для развития этого заболевания.
38. Что такое ожирение? Назовите причины ожирения.
39. Что такое липидозы? Какие липидозы вы знаете? Чем они характеризуются?
5.3.2. Лабораторная работа
1. Определение холестерина ферментативным методом
Оборудование: | 1. | Штатив с пробирками. |
2. | Пипетки на 1 мл и 0,1 мл. | |
Реактивы: | 1. | Рабочий реагент, содержащий холестеролэстеразу, холестеролоксидазу, пероксидазу и хромоген.. |
2. | Сыворотка крови. |
Принцип метода. Определение холестерина в сыворотке крови основано на использовании сопряженных ферментативных реакций. При гидролизе эфиров холестерина холестеролэстеразой образуется свободный холестерин. Образовавшийся и имеющийся в пробе холестерин окисляется кислородом воздуха под действием холестеролоксидазы с образованием эквимолярного количества пероксида водорода. Под действием пероксидазы пероксид водорода окисляет хромогенные субстраты с образованием окрашенного продукта, интенсивность окраски которого пропорциональна концентрации холестерина в пробе.
Ход работы. 1 мл рабочего реагента наливают в пробирку и ставят в термостат на 5 минут при температуре 37о С. Затем добавляют 0,05 мл сыворотки крови. Смесь перемешивают и выдерживают в термостате 20 минут. Измеряют оптическую плотность пробы против дистиллированной воды при длине волны 490 нм в кювете на 0,3 см. Расчет концентрации холестерина проводят по калибровочному графику.
2. Определение холестерина липопротеинов высокой плотности (a-холестерин)
Принцип метода. Липопротеины низкой и очень низкой плотности образуют нерастворимые комплексы с гепарином в присутствие ионов марганца. После осаждения этих комплексов в надосадочной жидкости остаются липопротеины высокой плотности, в которых определяют a-холестерин по реакции Илька или ферментативным методом.
Ход работы. К 1 мл сыворотки приливают 0,09 мл смеси гепарина и хлористого марганца. Содержимое пробирки хорошо перемешать и оставить на льду на 10 мин. Затем смесь центрифугируют 30 мин при 3000 об /мин. В прозрачном верхнем слое определяют содержание a-холестерина как это описано выше. При расчете в формулу нужно ввести коэффициент 1,09, учитывающий разведение сыворотки при осаждении липопротеидов.
Нормальное содержание a-холестерина в сыворотке – 0,91-1,95 ммоль/л.
3. Расчет коэффициента атерогенности
Коэффициент атерогенности (К) используют при оценке вероятности заболевания атеросклерозом.
К= (общий холестерин - a-холестерин)/a-холестерин
В норме К = 3-4. При возрастании коэффициента риск заболевания увеличивается.
Диагностическое значение определения холестерина
Общий холестерин. Гиперхолестеринемия наблюдается при атеросклерозе, сахарном диабете, гипотиреозе, механической желтухе, нефрозах, болезни Иценко-Кушинга. Гипохолестеринемия обнаружена при гипертиреозе, туберкулезе, анемии, голодании, паренхиматозной желтухе, при аддисоновой болезни, врожденных гемолитических анемиях, острых панкреатитах, полиневритах, колитах, при расстройствах питания. При заболеваниях печени снижается количество эфирносвязанного холестерина. При этом падение пропорционально степени нарушения функции печени.
a-холестерин. Снижение концентрации холестерина липопротеинов высокой плотности наблюдается у лиц с ишемической болезнью сердца, обусловленной коронарным атеросклерозом. Каждый из известных факторов риска атеросклероза и ИБС сопряжен со снижением a-холестерина. У лиц с наследственной гипер-a-холестеринемией реже, чем у остальных наблюдается инфаркт миокарда и ИБС.
5.4. Итоговый контроль знаний:
5.4.1. Вопросы для защиты лабораторной работы
- Что такое холестерин?
- Объясните принцип метода определения общего холестерина.
- Что такое α-холестерин?
- Каков принцип метода определения холестерина ЛПВП?
- Как рассчитывается коэффициент атерогенности? Какую информацию он дает врачу?
- Для диагностики каких заболеваний используется определение холестерина?
- Почему определение общего холестерина могло бы помочь установить гипотиреоз у детей?
- Почему при сахарном диабете повышен холестерин крови?
- Назовите патологии, при которых снижен холестерин крови.
- Почему повышение ЛПНП тесно связано с гиперхолестеринемией?
5.4.2. Ситуационные задачи
1. Можно ли снижением потребления холестерина вызвать снижение его концентрации в крови?
2. При скармливании животным пищи, содержащей олеил-холестерин, все углеродные атомы которого были радиоактивными, через 2 часа удалось обнаружить метку в составе хиломикронов сыворотки крови. Однако, при этом радиоактивность обнаруживалась не только в холестерине и его эфирах, но и во фракциях триацилглицеринов. Объясните результаты опытов, вспомнив и записав в тетради:
а) превращение, которому подвергаются эфиры холестерина пищи в тонком кишечнике;
б) вещества, участвующие в процессе всасывания продуктов гидролиза;
в) превращения, которым подвергается холестерин и высшие жирные кислоты в эпителиальных клетках кишечника;
г) липопротеиды, в составе которых экзогенный холестерин и его эфиры поступают в кровь.
3. Животному ввели меченую по углероду глюкозу. Метка была обнаружена в молекуле холестерина. Покажите схематично основные этапы участия глюкозы в синтезе холестерина.
4. Для чего больному атеросклерозом при выписке из больницы рекомендуют диету, стимулирующую отток желчи и усиление перистальтики кишечника?
5.4.3. Тесты
1. ЛИПИДЫ ЭТО
1) вещества, не растворимые в воде, но растворимые в неполярных органических растворителях;
2) вещества, состоящие из аминокислот;
3) продукты, образующиеся при анаэробном окислении глюкозы;
4) альдегидоспирты.
2. ЖИРЫ, СИНТЕЗИРОВАННЫЕ В ПЕЧЕНИ, ПОСТУПАЮТ В КРОВЬ В СОСТАВЕ
1) хиломикронов;
2) ЛПОНП;
3) ЛПНП;
4) ЛПВП.
3. ПРОДУКТАМИ РАСПАДА ХИЛОМИКРОНОВ ЯВЛЯЮТСЯ
1) НЭЖК;
2) глицерин;
3) белок;
4) остаточный хиломикрон.
4. ХОЛЕСТЕРИН ВЫПОЛНЯЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ФУНКЦИИ:
1) входит в состав клеточных мембран;
2) необходим для синтеза стероидных гормонов;
3) необходим для синтеза витамина Д;
4) необходим для синтеза желчных кислот;
5) необходим для синтеза простаноидов.
5. АЦЕТИЛ-КОА ОБРАЗУЕТСЯ ИЗ:
1) глицерина;
2) пирувата;
3) жирных кислот;
4) холестерина;
5) кетоновых тел.
6. МЕХАНИЗМ УСВОЕНИЯ ЛИПИДОВ КЛЕТКАМИ ОРГАНИЗМА ИЗ ЛИПОПРОТЕИНОВ ВКЛЮЧАЕТ:
а) гидролиз липопротеинов липопротеинлипазной
б) эндоцитоз
в) эмульгирование липидов
г) образование эфиров холестерина с участием ЛХАТ
д) взаимодействие липопротеинов с рецепторами клеточных
мембран
Выберите правильную комбинацию ответов:
1) а, б, д
2) а, б, г
3) б, в, д
4) а, б, в, д
5) б, в
7. ЖЕЛЧНЫЕ КИСЛОТЫ ВЫПОЛНЯЮТ ФУНКЦИИ
а) расцепляют триглицериды
б) эмульгируют липиды
в) обеспечивают всасывание холестерина и высших жирных кислот (ВЖК)
г) активируют панкреатическую липазу
д) инактивируют панкреатическую липазу
Выберите правильную комбинацию ответов:
1) а, б, в, д
2) а, б, г
3) б, в, г
4) а, б, в
5) б, в
8. ЛИПОПРОТЕНИНЫ ОЧЕНЬ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ
а) образуются в печени
б) содержат 10% белка, 90% липидов
в) гидролизуются липопротеинлипазой
г) превращаются в ЛПНП
д) образуются в тонком кишечнике
Выберите правильную комбинацию ответов
1) а, в, г, д
2) а, б, в, г
3) а, б, г, д
4) а, в, г, д
5) б, в, г, д
9. ЛИПОПРОТЕНИНЫ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ
а) образуются в печени
б) содержат 25% белка, 75% липидов
в) гидролизуются липопротеинлипазой
г) транспортируют холестерин от печени к клеткам
д) образуются в крови
Выберите правильную комбинацию ответов
1) а, в, г
2) б, г, д
3) а, б, г
4) а, в, г
5) б, в, г
10. ЛИПОПРОТЕНИНЫ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ
а) образуются в печени
б) содержат 50% белка, 50% липидов
в) гидролизуются липопротеинлипазой
г) образуют комплекс с ЛХАТ (лецитинхолестеролацилтрансферазой)
д) транспортируют холестерин от клеток в печень
Выберите правильную комбинацию ответов:
1) а, в, г, д
2) а, б, г, д
3) а, б, в, д
4) а, б, в, г
5) б, в, г, д
11. ХИЛОМИКРОНЫ
а) образуются в тонком кишечнике
б) содержат 1-2% белка, 98-99% липидов
в) гидролизуются липопротеинлипазой
г) транспортируют пищевые липиды
д) образуются в крови
Выберите правильную комбинацию ответов:
1) а, в, г, д
2) б, в, г, д
3) а, б, в, г
4) а, б, г, д
5) а, б, в
6. Домашнее задание для уяснения темы занятия
(смотрите методические указания к занятию №4)
7. Рекомендации по выполнению НИРС, в том числе список тем, предлагаемых кафедрой.
7.1. Проделать лабораторную работу и сделать выводы.
7.2. Подготовить доклады на следующие темы:
- биохимия ожирения.
- биохимия атеросклероза.
- питание при атеросклерозе.
- липидозы.
Занятие № 4
1. Тема: «Обмен белков и аминокислот. Биохимическая диагностика заболеваний печени: определение активности аминотрансфераз. Контроль по теме «Белковый обмен»»
2. Форма организации занятия: лабораторное занятие.
3. Значение темы: Знания об обмене аминокислот и белков будут использованы в других разделах биохимии, а также при изучении таких дисциплин как патология, фармакология и будущей профессиональной деятельности.
4. Цели обучения:
- общая: обучающийся должен обладать общекультурными компетенциями ОК-1, ОК-5 и профессиональными компетенциями ПК-1.
- учебная:
знать: строение, свойства аминокислот и белков. Переваривание и всасывания белков. Обмен аминокислот по функциональным группам. Токсичность аминокислот и пути его обезвреживания; обмен отдельных аминокислот.
уметь: определять активность аминотрансфераз в сыворотке крови; анализировать полученные лабораторные данные; решать ситуационные задачи;
владеть: приемами работы на фотоэлектроколориметре (КФК).
5. План изучения темы:
5.1. Контроль исходного уровня знаний.
5.1.1. Тесты:
1. БЕЛОК - ЭТО ПОЛИМЕР, В СОСТАВ КОТОРОГО ВХОДЯТ:
1) жирные кислоты и глицерин;
2) моносахариды;
3) >50 аминокислот;
4) <50 аминокислот;
д) нуклеотиды.
2. ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА - ЭТО
1) последовательность аминокислот;
2) регулярная укладка полипептидной цепи в пространстве;
3) упаковка полипептидной цепи в пространстве.
3. ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА - ЭТО
1) объединение нескольких третичных структур;
2) объединение нескольких молекул жира;
3) объединение нескольких молекул гликогена.
4. ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА СТАБИЛИЗИРУЕТСЯ
1) водородными связями;
2) пептидными связями;
3) дисульфидными связями;
4) ионными связями;
5) гидрофобными связями.
5. ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА СТАБИЛИЗИРУЕТСЯ
1) водородными связями;
2) пептидными связями;
3) дисульфидными связями;
4) ионными связями;
5) гидрофобными связями.
6. БЕЛКИ - ЭТО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТЫ БЛАГОДАРЯ
1) диссоциации радикалов аминокислот;
2) распаду белков на аминокислоты;
3) диссоциации углеводного компонента.
7. ГЛОБУЛЯРНЫЕ БЕЛКИ
1) хорошо растворяются в воде;
2) не растворяются в воде;
3) растворяются в органических растворителях.
8. АЦИДОЗ (ЗАКИСЛЕНИЕ СРЕДЫ) ПРИВОДИТ К
1) разрушению всех структур белка, кроме первичной;
2) ассоциации субъединиц белковой молекулы;
3) ничего не изменяет.
9. ВЫСОКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
1) вызывают денатурацию белков;
2) делают белки более активными;
3) ничего не изменяют в белке.
10. ПРИ ВЫСАЛИВАНИИ БЕЛКИ
а) не теряют своих свойств;
б) теряют свои нативные свойства;
в) распадаются на аминокислоты.
5.2. Основные понятия и положения темы
Функции белков
- ферментативная;
- структурообразовательная;
- защитная (иммунная);
- опорная;
- сократительная;
- регуляторная (гормоны, рецепторы);
- энергетическая
- транспортная (белки плазмы крови, белки мембран, белки
плазматических мембран, белки каналов);
- специфические функции.
Переваривание белков
Переваривание белков осуществляется пептидазами. Пептидазы являются ферментами класса гидролаз, расщепляют пептидные связи. Различают эндо - и экзопептидазы. Эндопептидазы расщепляют внутренние пептидные связи, к ним относятся пепсин и гастриксин желудка, трипсин, химотрипсин, коллагеназа и эластаза поджелудочной железы, энтеропептидаза кишечника. Экзопептидазы расщепляют внешние пептидные связи, к ним относятся карбоксипептидаза поджелудочной железы, аминопептидаза и олигопептидазы кишечника.
Все пептидазы образуются в неактивной форме и активируются путем ограниченного протеолиза в тех местах, где они действуют.
Характеристика пептидаз
Пепсин образуется главными клетками желудка в виде препепсина. Перевод препепсина в пепсин происходит путем отщепления 42 аминокислотных остатков. Процесс начинается под воздействием протонов водорода и идет медленно, а затем каждая активная молекула пепсина действует на неактивные молекулы, и этот процесс идет быстро. Таким образом, за короткое время в желудке образуется много активных молекул пепсина, которые расщепляют связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина и триптофана). Пепсин действует в сильно кислой среде при рН 1,5 - 2,5.
Гастриксин образуется в желудке, расщепляет связи, образованные карбоксильными группами дикарбоновых аминокислот (глутамата и аспартата), действует при рН 3,5.
Трипсин образуется в поджелудочной железе в виде претрипсина. Активируется под действием энтеропептидазы кишечника путем отщепления 6 аминокислот. Трипсин расщепляет связи, образованные карбоксильными группами аргинина или лизина. Под воздействием трипсина переходят в активное состояние другие пептидазы.
Химотрипсин образуется в поджелудочной железе в виде прехимотрипсина. Активируется под действием трипсина. Расщепляет связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот.
Эластаза образуется в поджелудочной железе, расщепляет связи образованные пролином.
Карбоксипептидаза образуется в поджелудочной железе в неактивной форме, активируется трипсином, отщепляет аминокислоты со свободной карбоксильной группой, то есть является экзопептидазой.
Аминопептидаза образуется в кишечнике, отщепляет аминокислоты со свободной аминогруппой.
Дипептидазы образуются в кишечнике и расщепляют дипептиды.
В результате действия выше перечисленных пептидаз белки расщепляются до аминокислот, которые всасываются стенкой кишечника путем активного транспорта с использованием специфических переносчиков, витамина В6 и АТФ. Через воротную вену аминокислоты попадают в печень, которая обладает наибольшей способностью поглощать аминокислоты из крови, весьма активны в этом отношении почки. Головной мозг поглощает аминокислоты избирательно. Часть аминокислот не всасывается и подвергается действию кишечной микрофлоры.
Роль НСl
- необходима для превращения препепсина в пепсин;
- создает оптимум рН для работы пепсина;
- способствует денатурации и набуханию пищевых белков;
- обладает бактерицидным действием, то есть препятствует развитию микрофлоры.
Соляная кислота образуется обкладочными клетками желудка. В добавочных клетках желудка образуется слизь, содержащая гликопротеины. Слизь препятствует самоперевариванию желудка.
Регуляция выработки пищеварительных соков
Соки желудка:
· Ацетилхолин, освобождающийся при раздражении блуждающего нерва, приводит к секреции гистамина, который через Н2-рецепторы стимулирует секрецию НСl.
· Гастрин, пептидный гормон желкдка, вызывает выделение желудочного сока.
· Энтерогастрон, гормон 12-перстной кишки, тормозит секрецию НСl и препепсина в желудке.
Поджелудочные соки:
· Секретин, пептидный гормон 12-перстной кишки, стимулирует выделение поджелудочного сока, содержащего много воды и гидрокарбонатов, но обедненного ферментами.
· Ацетилхолин стимулирует секрецию поджелудочного сока, богатого ферментами.
· Холецистокинин, пептидный гормон 12-перстной кишки, усиливает секрецию сока поджелудочной железы, обогащенного ферментами.
· ГКС усиливают секрецию всех пищеварительных соков (и желудка, и поджелудочной железы), но снижает выделение слизи.
Источники аминокислот
1. Переваривание пищевых белков в ЖКТ.
2. Расщепление клеточных белков лизосомальными пептидазами (катепсинами).
3. Образование из других аминокислот.
4. Образование из безазотистых соединений (прежде всего из кетокислот).
Пути использования аминокислот
1. Синтез белков (это основной путь использования аминокислот).
2. Синтез биологически важных соединений (пуринов, пиримидинов, гормонов, порфиринов и других).
3. Дезаминирование аминокислот с образованием кетокислот, которые могут:
- окисляться в цикле Кребса,
- использоваться в ГНГ на синтез глюкозы,
- превращаться в кетоновые тела.
Декарбоксилирование аминокислот
Декарбоксилирование аминокислот - это отщепление от аминокислоты карбоксильной группы. Процесс катализируется декарбоксилазами, в состав которых входит витамин В6. В большинстве случаев при декарбоксилировании аминокислот образуются амины (исключением является глутамат, при декарбоксилировании которого образуется g-аминомасляная кислота).
Примеры реакций декарбоксилирования и функции образовавшихся продуктов:
1. При декарбоксилировании орнитина образуется путресцин, лизина - кадаверин (уравнение реакции смотрите в приложении или учебнике). Эти амины образуются при бактериальном брожении из белков и давно известны из-за неприятного запаха. Раньше их считали трупными ядами, хотя это не так. Из них образуются полиамины. Из путресцина образуются спермин и спермидин, которые стабилизируют структуру мембран. Спермидин прочно связан с ДНК и может способствовать стабилизации ее структуры.
2. При декарбоксилировании серина образуется этаноламин, который путем метилирования превращается в холин. Холин и этаноламин входят в состав сложных липидов. Из холина путем ацетилирования образуется ацетилхолин.
3. При декарбоксилировании цистеина образуется меркаптоэтиламин, который входит в состав КоА. Меркаптоэтиламин является радиопротектором.
4. Таурин образуется при декарбоксилировании цистеиновой кислоты и входит в состав таурохолевой кислоты (желчная кислота) и является нейрорегулятором.
5. При декарбоксилировании гистидина образуется гистамин, который:
а) через Н2-рецепторы усиливает секрецию НСl в желудке,
б) через Н1-рецепторы снижает артериальное давление в результате
расширения мелких сосудов и увеличения их проницаемости,
в) участвует в аллергических и анафилактических реакциях.
6. При декарбоксилировании глутаминовой кислоты образуется гамма-аминомасляная кислота, которая тормозит эффекты ацетилхолина.
Дезаминирование аминокислот
Дезаминирование аминокислот - это процесс отщепления от аминокислоты аминогруппы. Различают несколько типов дезаминирования: окислительное, внутримолекулярное, восстановительное и гидролитическое. В организме человека имеет место окислительное дезаминирование. Для большинства аминокислот (кроме глутамата) оно протекает непрямо, вначале происходит переаминирование с образованием глутаминовой кислоты, которая, на втором этапе, подвергается окислительному дезаминированию. Для треонина и лизина дезаминирование происходит другим путем.
Переаминирование (трансаминирование) аминокислот
Этот процесс был открыт Браунштейном и Крицман в 1937 г. Реакция катализируется аминотрансферазами, в состав которых входит витамин В6. В переаминировании участвуют аминокислота и кетокислота (чаще 2-оксоглутарат, реже - пируват и оксалоацетат). В результате реакции образуются новая аминокислота и новая кетокислота.
Значение реакции переаминирования:
1. Коллекторная функция, то есть аминогруппы от многих аминокислот собираются в одной форме в виде глутамата;
2. Является источником заменимых аминокислот;
3. В ходе этой реакции аминокислоты превращаются в кетокислоты, которые могут окисляться в цикле Кребса, использоваться в ГНГ или превращаться в кетоновые тела. Аминокислоты, которые в ходе метаболизма превращаются в углеводы, называются гликогенными. Таких аминокислот 15. Аминокислоты, которые в ходе своего метаболизма превращаются в кетоновые тела, называются кетогенными. Такой аминокислотой является лейцин. Аминокислоты, которые в ходе метаболизма дают углеводы и кетоновые тела, называются смешанными. Такими аминокислотами являются фенилаланин, тирозин, триптофан, лизин.
4. Аминотрансферазы - это универсальные ферменты, которые имеются в каждой клетке. В крови их очень мало. Увеличение активности аминотрансфераз свидетельствует о разрушении тех клеток, где они находились. Этот факт используется для диагностики некоторых заболеваний. Так, при инфаркте миокарда в крови увеличивается активность аспартатаминотрансферазы, а при вирусном гепатите или циррозе печени увеличивается активность аланинаминотрансферазы.
Аминотрансферазы активируются катехоламинами, глюкокортикостерои-дами, большими дозами йодтиронинов.
Окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты
Происходит в митохондриях под влиянием глутаматдегидрогеназы (ГДГ). ГДГ является высокоактивным ферментом, ее тормозит АТФ, активирует АДФ. Продуктами глутаматдегидрогеназной реакции являются 2-оксоглутарат, NH3 и НАДН.
2-оксоглутарат окисляется в цикле Кребса, НАДН - в дыхательной цепи с выделением 3 АТФ, аммиак обезвреживается.
ГДГ-реакция имеет энергетическое значение. Она особенно важна в головном мозге, так как в аварийных ситуациях поставляет энергию: например, при гипогликемии.
Восстановительное аминирование
Восстановительное аминирование - это реакция присоединения аммиака к 2-оксоглутарату с последующим восстановлением образующегося продукта. Донором водорода в этой реакции является НАДФН. Реакцию катализирует глутаматдегидрогеназа.
Значение восстановительного аминирования:
- является источником заменимых аминокислот;
- служит одним из способов связывания аммиака в клетке.
Непрямое дезаминирование аминокислот
Непрямое дезаминирование состоит из двух стадий:
1. Переаминирование аминокислот
2. Окислительное дезаминирование глутамата
В ходе этого процесса аминокислоты теряют аминогруппы, превращаясь в кетокислоты, которые могут окисляться в цикле Кребса или использоваться в синтезе углеводов и жиров.
Продукты; кетокислота, аммиак, НАДН.
Источники аммиака и пути его обезвреживания
Аммиак образуется в результате реакций дезаминирования аминокис-лот, биогенных аминов (гистамина, серотонина, катехоламинов и др.), пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований, амидов аминокислот в тканях организма. Часть аммиака образуется в кишечнике в результате деятельности микрофлоры (гниение белков) и всасывается в кровь воротной вены. Содержание аммиака в крови в норме 25-40 мкмоль/л.
Причины токсичности аммиака
1. Аммиак сдвигает реакцию, катализируемую глутаматдегидрогеназой, в сторону образования глутамата. В результате снижается концентрация a-кетоглутарата, что вызывает угнетение обмена аминокислот (переаминирова-ние) и гипоэнергетическое состояние (угнетение цикла Кребса).
2. Аммиак усиливает синтез глутамина из глутамата в нервной ткани. Снижение концентрации глутамата нарушает обмен нейромедиаторов, в частности синтез g-аминомасляной кислоты – основного тормозного модуля-тора. Это нарушает проведение нервного импульса и вызывает судороги.
3. Аммиак в крови и цитозоле образует ион NH4+, накопление которого нарушает трансмембранный перенос ионов, в частности Na+ и К+, что также влияет на проведение нервного импульса.
4. Накопление аммиака может сдвигать рН в щелочную сторону, вызывая метаболический алкалоз.
Токсичный аммиак в клетках обезвреживается несколькими путями:
- используется на восстановительное аминирование (этот процесс имеет небольшое значение);
- используется на образование амидов (аспарагина и глутамина), которые поступают в кровь и переносятся в печень и почки, где под действием глутаминазы и аспарагиназы соответственно расщепляются до глутамата или аспартата и аммиака. В печени аммиак используется на образование карбамоилфосфата, из почек аммиак выводится в виде аммонийных солей с мочой.
В мышцах аммиак используется на образование аланина, который выводится в кровь и переносится в печень, где после переаминирования превращается в пируват, используемый в ГНГ для синтеза глюкозы. Образовавшаяся глюкоза поступает в кровь и переносится в мышцы, где превращается в пируват в ходе гликолиза. Обмен метаболитами (аланином и глюкозой) между печенью и мышцей называется глюкозо-аланиновым циклом.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
