Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 76
Текст из файла (страница 76)
35); 3) мочевина, колвчество которой определяется разностью между количеством азота, полученного с пищей, и количествам азота в других приведенных выше экскретируемых соединениях. При положительном азотистом балансе экскрецпя мочевины уменыпается; если происходит увеличение экскрецпп азота вследствпе повышения распада белков организма, повышение азота мочи происходит за счет мачевины.
Таким образом, образование н экскреция мочевины являются тем регулирующим механвзмом, с помощью которого поддерживается азотнстое равновесие. Редкие наследственные заболевания аргининосукцинатурия и цигру.ссссснурсся характепизусотся высоким уровнем в крови и экс- нь метлволизм крецией с мочой аргининосукцината и цитруллина соответственно. Оба заболевания ведут к задержке умственного развития.
Несмотря на то что оба экскретируемых вещества являются промежуточными соединениями орнитинового,цикла (равд. 2!.4.3.5), выделение мочевины остается практически нормальным. В связи с этим предполагают, что зти врожденные заболевания обусловлены недостатком специфических изоферментов мозга, которые в норме участвуют в синтезе мочевины, а именно фермента, катализнрующего конденсацию цитруллина с аспарагиноной кислотой, приводящую к образованию аргининоянтарной кислоты, и фермента, расщепляющего последнюю. 21.5. Общие аспекты метаболизма аминокислот Метаболизм аминокислот у бактерий, находящихся в логарифмической фазе роста на богатой питательной среде, и у млекопитающих значительно различается.
Бактерии акцептируют из среды в требуемом количестве аминокислоты, необходимые для максимального синтеза белка. У бактерий происходит лишь незначительная деградация белка, и потребление аминокислот из среды соответствует сумме аминокислот, включенных в белок и использованных для синтеза различных азотистых соединений, присущих этим организмам. В окружающую среду возвращается либо немного азота, либо ан вообще не возвращается (за исключением азота, входящего в состав гидролнтических ферментов, иногда выделяемых клеткой,в среду).
В организме млекопитающих ситуация другая. На всех стадиях существования человеческого организма происходит постоянный приток и уход азотистых соединеняй. Аминокислоты и (в меньшем количестве) другие азотистые соединения поступают в организм и подвергаются превращениям, продукты их метаболизма экскретируются с мочой и,фекалиями. В период младенчества и детства, а также при выздоровлении после тяжель;х заболеваний поступление азота превышает выделение (положительный лзотистый баланс); противоположная ситуация может превалировать в старости в,период голодания (относительно недолго) нли же в течение некоторых истощающих заболеваний (отрипательный азотистый баланс).
Однако даже в период младенчества илн старости ежедневное отклонение от азотистого равновесия обычно невелико; количество задерживаемого или избыточно выводимого азота составляет лишь небольшую долю всего метаболпзируемого азота Аминокислоты, поступающие с пищей или из эндогенных источников, используются далее по одному или нескольким следующим путям: !) включение в белки; 2) включение в состав неболь- еь мвтхаолнзм Ал1инокпслот. и ших пептидов; 3) обеспечение азотом синтеза «заменимых» аминокислот; 4) использование для синтеза азотистых соединений, не являющихся аминокислотами; 5) удаление аминогруппы (с последующим образованием мочевины) и окисление образующейся а.кетокислоты.
Последний процесс характеризует «решение» организмом млекопитающего задачи, обусловленной вариабельностью поступающих белков (а следовательно, и набора аминокислот). Птицы и акулы экскретируют другие продукты (мочевую кислоту и 5)Н» соотве|ствеино), при этом, однако, решается та же задача — устранение избытка азота, полученного организмом. Для животных характерна определенная потребность в отношении ежедневного потребления общего количества азота и каждой из незаменимых аминокислот. Если хсивотные получают диету, содержащую достаточные количества незаменимых аминокислот и витаминов и обеспечивающую организм необходимым количеством калорий, то у молодых животных наблюдается максимальный рост, а взрослые животные находятся в состоянии азотвстого равновесия.
Удаление из диеты какой-либо одной из незаменимых аминокислот (или же всех их) быстро приводит к отрицательному азотистому балансу, выражающемуся в ежедневной потере 4 — 5 г азота. Эта ответная реакция связана, по-видимому, с функционированием тех ферментных систем, которые постоянно катализируют синтез ряда азотистых соединений, таких, как пурины, ппримидины, никотиновая кислота, креатин и др. Активности всех этих фермеитных систем, по-видимому, регулируются (причем каждая из них имеет свою ключевую стадию); они получают азот из общего амипокислотного пула независимо от того, какис аминокислоты поступают с пищей. Если одна из незаменимых аминокислот исключается из диеты (в экспериментальных условиях), она, однако, сохраняется в пуле аминокислот, поскольку определенное количество белка (сывороточный альбумин, пищеварительные ферменты, гормоны) постоянно подвергается гидролизу, а определенные освобождающиеся аминокислоты используются соответствующими ферментами для синтеза необходимых метаболитов (нааример, для синтеза никотиновой кислоты необходим триптофан, равд.
23.2.!5). Характер превращений остальных аминокислот при этом не изменяется. Отрицательный ааотистый баланс, обусловленный отсутствием,в диете одной из незаменимых аминокислот, будет характеризоваться примерно такими же парамеграмп, как и при отсутствии всех незаменимых аминокислот. Максимальный отрицательный азотистый баланс наблюдается при голодании. Это обусловлено главным образом не необходимостью в синтезе азотистых соединений, а тем обстоятельством, что освобождаюгциеся при гидролизе белков определенные аминокислозы используются для обеспечения энергетических потребностей нь МГтхволнзм организма.
Это те аминокислоты, прн окислении углеродных цепей которых может происходить образование АТР, т. е. аминокислоты, пз которых могут образовываться промежуточные соединения цшоча лимонной кислоты. Избыток образующегося азота удаляется затем путем синтеза мочевины. Максимальное количество экскретнруемого в этих условиях азота составляет около 20 г в день. 2Бб.1.
Использование аминокислот для синтеза белка Очевидно, что увеличение суммарного количества белков организма прн росте организма н выздоровлении происходит за счет аминокислот пищи. Следует, однако, иметь в аиду, что в этих условнях количество фактически спитезнруемого белка значительно превосходит регистрируемый прирост. Даже у взрослого организма в состоянии азотистого равновесия происходят постоянный синтез пищеварительных ферментов (которые могут удаляться с кишечным содержимым), белковых гормонов, образуюгцихся в эндокрннных железах н подвергающихся распаду в различных тканях организма, образование н деградация белков плазмы и полная замена белков популяций клеток с относительно непродолжительным периодом существования, например эрнтроцитов, лейкоцитов и клеток слизистой желудочно-кишечного тракта.
Непрерывное включение азота пищи в структурные белки тканей у взрослого животного в состоянии азотистого равновесия было убедительно показано с помощью изотопов. В результате исследований, в которых аминокислоты, мечснные '% н(или) хН, вводнлн в рацион крыс, находягцнхся в состоянии азотистого равновесвя, было установлено, что меченые аминокислоты всегда оказываются в смеси осаждаемых тканевых белков. Эти результаты привели к созданию концепции, согласно которой обмен белков рассматривался как динамический процесс, в ходе которого белки организма постоянно обновляются, т.
е. они непрерывно синтезируются и подверга|отся деградации. Поскольку количество белков остается постоянным, синтез н распад должны протекать с равнымп скоростямп. Образование новых клеток всегда связано с дополнительным синтезом белка. Действительно, даже у млекопитающих практически все белки каждой данной клетки образуются )и зйп. Скорость обновления белков различных структур организма сильно варьирует, прн этом она лишь частично зависит от масштаба образования новых клеток. Белковый синтез является постоянной характеристикой зрелых неделящнхся клеток.
Даже конститутивные ферменты (например, альдолаза) нормальных неделящихся клеток печени взрослого животного содержат введенные в организм меченные изотопами аминокислоты; этн белки характеризуются пернодамп полураспада порядка нескольких недель. Менее 2!. ЫВТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. П лабильными являются структурные белки, такие, как мпознн мышц (гл. 36), период полураспада которых составляет более 6 месяцев. Это, однако, не отражает различий между печенью и мышцами в отношении всех конститутивных белков этих органов.
Через 30 мин после инъекции кролику восьми меченых аминокислот удельные активности этих аминокислот оказались одинаковыми в трех различных кристаллических ферментах, выделенных из скелетной мышцы. Это показывает, что: !) мышечные клетки постоянно синтезируют новые белки; 2) синтетический процесс является быстрым; 3) в данной клетке все белки образуются из общего пула свободных аминокислот; 4) рассматриваемый процесс является синтезом йе попо всей белковой молекулы; ресинтеза белков из продуктов их частичной деградации не происходит; 5) индивидуальные белки данного типа клеток могут знательно различаться по скоростям обновления. Белки, которые обычно находятся вне клеток, также обновляются с различными скоростями (гл. 29). В общем растворимые белки, уходящие из клеток, заменяются новыми белками относительно быстрее, чем белки, которые остаются внутри клеток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
