Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 69
Текст из файла (страница 69)
У немоторых жввотных;в течение длительного жизненного периода,не наблюдается изменения веса тела, хотя количество получаемых ими аминокислот может значительно варьировать. Так, например, взрослый .человек может долго сохранять постоянный вес, получая ежедневно пишу калорийностью 2000 ккал, при этом содержание аминокислот в ней может изменяться от 20 до 150 г. Сохранение метаболического баланса ~прн столь различном количестве потребляемых аминокислот оказывается возможным благодаря функционированию механизма, который наряду с усвоением части аминокислот обеспечивает деградацию остальных. В экспериментальных условиях (и Относительно редко в естественных условиях) набор аминокислот в диете может быть ограничен и не обеспечивать протекания необходимых синтетических процессов.
В этом случае осуществляется (насколько возможно) ребаланспрование смеси аминокислот, в результате которой азот поступивших аминокислот используется для синтеза необходимых организму аминокислот. 11аконец, в жизни животного могут встречаться короткие периоды, пь метлаолизм в течение которых оно не получает пищи; животное должно уметь приспособиться к таким неблагоприятным условиям. Задачей данной главы является рассмотрение ряда общих аспектов метаболизма аминокислот млекопитающих. 21.1.
Переваривание белков В природных пищевых продуктах количество свободных аминокислот весьма незначительно. Аминокислоты входят в состав белков, которые подвергаются гидролизу для того, чтобы аминокислоты стали доступными для клеток. Поскольку такое гидролитическое переваривание происходит в «защищенных компартментах», гидролитические ферменты не имеют доступа к собственному содержимому животных клеток. У простейших переваривание происходит в окруженных оболочкой пищеварительных вакуолях, а у людей — в просвете кишечника. Пищеварительные ферменты синтезируются и секретируются в форме неактивных зилюгеиов (гл.
34), поэтому они не повреждают секреториых клеток„в которых осуществляется синтез. Активация зимогенов происходит в просвете кишечника. Изменения белковой структуры, сопровождающие превращения зимогена в фермент, были рассмотрены в разд. 8.7.2.1. Во всех случаях при активации происходит специфический протеолиз в области К-концевой части зимогена, что и приводит к образованию активного фермента. 21.1 1. Желудочное пищеварение Факторы, влияющие на количество и состав желудочного и панкреатического секретов, рассматриваются в гл. 34.
В данном разделе будут кратко рассмотрены ферменты, участвующие в переваривании белков, и их специфичность при действии на белки пищи. Использование специфичности протеолитнчеоких ферментов как инструмента при исследовании структуры белков рассматривалось в гл. 6. В желудочном соке находится протеолитический фермент пепсин; его предшественшгк (зимоген) пепсиноген образуется и сокретируется главными клетками слизистой желудка (гл. 34). Зимогеи (М 40000) превращается в пепсии (М 32700) как под действием кислой среды желудочного сока, так и под влиянием самого пепсина; процесс активации является, следователыю, аутокаталитичеаким. В процессе активации с М-конца пепсиногена отщепляются 42 аминокпслотных остатка в виде смеси пептидов, некоторые из этих пептидов могут действовать как ингибиторы пепсипа. Эти пептиды содержат 12 остатков основных аминокислот (из 16 остатков, имеющихся в пепсиногене); их освобождение снижает изо- 2>, метлволизм Аминокислот.
и электрическую точку от рН 3,7 для пепсиногена до примерно рН 1,0 для пепсина, поскольку в ферменте сильно доминирующими оказьгваютсн анионные группы. Карбопсильные группы двух остатков аспарагиновой кислоты входят в состав активного центра пепсина. Субстратами пепсина в желудке являются либо нативные белки пищи, либо белки, денатурированные при варке пищевых продуктов. Пепсин быстро гидролизует в белках пептидные связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот (фенилаланин, триптофан или тирозин).
Несколько медленнее пепсин гидролизует пептндные связи, образованные некоторыми другими аминокислотами, например лейцином и дикарбоновымн аминокислотами. При гидролизе белков ш ч1(го пепсин способен освобо>кдать свободные аминокислоты, однако этот процесс протекает относительно медленно. Учитывая, что пища находится в желудке ограниченное время, можно считать, что 1и ч1чо пепсин гидролизует белки пищи в основном до смеси полипептидов. Если секреция НС! не обеспечивает поддержания кислотностн желудочного содержимого па уровне значений рН 2 — 3 (условия оптимального действия пепсина), переваривание белков в желудке может оказаться очень незначительным.
Это происходит, например, при пернициозной анелши (гл. 32). При желудочной ахилии переваривания белков вообще не происходит вследствие отсутствия в содержимом желудка как пепсина, так и кислоты. Пенсии, подобно многим растительным н животным протеазам, вызывает свертывание молока, т. е. осуществляет первую стадию его переваривания. У жвачных животных свертывание молока происходит в результате действия специфического фермента хилюзина, который находится в сычуге (четвертом желудочке) молочных телят, Реакции, происходящие при свертывании молока, рассматриваются ниже (гл. 34). Из слизистой желудка человека наряду с пепсином был выделен еще один протеолктический фермент — гастриксин.
При исследовании структуры гастриксина, химозина и пвпсина обнаружена значительная гомология последовательности, указывающая на происхождение всех трех ферментов от общего предшественника. Из слизистой желудка некоторых видов позвоночных были выделены еще три зимогена, названные пепеиногенал>и В, С и В; при их активации образуются несколько различающиеся пепсиноподобные протенназы. 21.1.2.
Протеолиз в кишечнике Поступаю>цее в кишечник желудочное содержимое встречает смесь совершенно других протеаз. Панкреас секретирует слепка '2 — 135В вт4 пь мвткволизм щелочную жидкость (гл. 34), содержащую неактивные предшественники ряда протеаз, а именно трипсиноген, три хичотрилсиногена, лрокарбоксипептидазы А и В и прозластазу. Фермент кишечника знтеропептидаза специфично н быстро превращает трипсиноген в трипсин; скорость активации трипсиногена под действием энтеропептидазы в 2000 раз выше, чем скорость аутокаталитического превращения под действием трипсина. Функция знтеропептидазы является решающей, поскольку образующийся из трипсиногена трипсин осуществляет активацию всех остальных неактивных знмогепов в соответствующие активные формы.
Трипснноген образован одиночной полипептидпой цепью; в ходе активации происходит гидролиз одной связи, в результате чего освобождается И-концевой гексапептид Ча!-(Азр)~-?.уз зимогепа. Отщепление пептида сопровождается появлением фермеитативной активности и некоторыми изменениями конформации молекулы. Последовательность Ча!-(Лзр),-1.уз имеется у большинства известных трипсиногенов (от рыб до человека). Химотрнпсиногены в результате активации превращаются в химотрипсины; характер наблюдаемых превращений был описан в разд. 8.7.2. Щелочной панкреатический сск нейтрализует поступающее кислое содержимое желудка и обеспечивает слабощелочную среду, оптимальную для гидролитического действия панкреатических ферментов, каждый из которых имеет характерную специфичность (равд. 6.1.2.2).
Трипсин гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами аргинина и лизина. Химотрипсины наиболее активны по отношению к пептидным связям, образованным карбоксильными группами фенилаланина, тирозина и триптофана. Таким образом, действие этих ферментов является аддитнвным; оно приводит и более глубокому гидролизу ~~по сравнению с гидролизом в желудке) белков до небольших пептидов. Карбоксилепгидаза А, цннксодержащий фермент, быстро отщепляет С-концевые амипокислотпые остатки с ароматическими или алифатическими боковыми цепями. Карбоксипептидаза В действует только на пептиды, имеющие на С-конце остатки аргипина или лизина. Слизистая кишечника также содержит ферменты, гидролизующие пептидные связи. Хотя эти ферменты могут секретироваться в кишечный сок, они функционируют преимущественно внутриклеточно.
Гидролиз небольших пептидов может происходить после поступления их в клетки слизистой оболочки, а также в процессе транспорта через эпителиальные клетки. Экстракты слизистой кишечниха содержат группу альчнопептидаз — ферментов, которые при действии па полипептидные цепи поочередно освобождают гх-концевые аминокпслоты. Лейцинаминолептидаза, Хп'+-содержащий фермент, имеет широкую специфичность по отношению к Гх'-концевым остаткам полипептида. Путем последовательного гид- 21.
МЕТАБОЛИЗМ АМИ!!ОКИСЛОТ. и ролиза 1ч-концевых пептидных связей фермент расщепляет пептид до свободных аминокислот. Этот фермент активируется также Миг+ (последний замещает в ферменте Уп2+). Ион металла образует координационный комплекс с ферментом и его субстратом. Экстракты слизистой кишечника содержат также дипептидазы, например активируемую СОТ+ или Мп'+ глицилглицин-дипептидазу, которая не атакует трипептид глицилглицилглицин; для действия этого фермента необходимо, следовательно, наличие около гидролизуемой связи свободных аминной и карбоксильной групп.
Последовательное действие протеолитическнх ферментов в желудке н тонком кишечнике приводит к гидролизу большинства пищевых белков до аминокислот. Хотя трнпсин и химотрипсин действуют более быстро и эффективно в том случае, если белок предварительно подвергался действию пепсина, однако при совместном действии этих панкреатических ферментов может осуществляться эффективный гидролиз белка и без предшествующего действия цепенив. Следовательно, больные с резецированным желудком сохраняют достаточную способность использовать пищевые белки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
