Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Так, у человека, находящегося и состоянии азотистого равновесия, период полураспада сывороточных белков составляет примерно 10 дней. Однако главный внеклеточный белок соединительной ткани коллаген у взрослых животных почти не включает меченых аминокислот; при этом меченые аминокислоты, включившиеся в коллаген в период роста животного, не уходят в дальнейшем из этого белка.
Введение меченых аминокислот позволило определить общую скорость синтеза белка. У человека, собаки и крысы скорости синтеза белка, вырдженные в граммах азота на килограмм веса в день, составляют 0,6 — 1,О, 0,6 и 2,0 соответственно. Так, у взрослого человека весом 70 кг за сутки синтезируется н расщепляется около 400 г белка. Для сопоставления следует иметь в виду, что житель СШЛ получает в среднем ежедневно с пищей около 100 г аминокислот и что общее количество свободных аминокислот в жидкостях организма составляет примерно 30 г. Особенно примечательно то, что высокая скорость синтеза белка точно уравновешивается Скоростью его деградации. Факторы, регулирующие синтез белков, в самом обгцем виде рассмотрены в гл.
26. Очевидно, что ие имеется единой системы регуляция, а осуществляется независимая регуляция синтеза каждого белка, так что синтезы определенных бел~ков протекают со скоростями, обеспечивающими соответствующие физиологические потребности. Синтез каждого белка весьма точно сбалансирован с его распадом. Однако факторы, регулирующие скорости синтеза и деградации белков, выяснены не до копна.
Очевидно, однако, что в обгцем случае поступление аминокислот не является лимитирующим скорость снн- 24 †!Звв н! метзволпзз! теза процессом, поскольку масштаб синтеза не может быть ускорен при увеличении поступления аминокислот (если оно уже является адекватным). Влияние различных эндокринных факторов на синтез белка будет рассмотрено в пятой части книги.
В то время как аппарат синтеза белка обеспечивается энергией и информацией, внутриклеточный распад белка протекает, по-видимому, в результате простого гидролиза, катализируемого протсолитическими ферментами, находящимися в лизосомах, и другими цитоплазматическими протеиназами.
Все клетки, по.видимому, содержат большой набор протеолитпческих ферментов; печень, почки и селезенка особенно богаты протеиназами. Следует, однако, иметь и виду, что внутриклеточные лротеиназы этих тканей, часто называемые кагепсинами, отличаются по характеру от образующихся (в форме зимогенов) в слизистой желудка и в панкреасе протеглчитических ферментов, которые гидролизуют белки пищи в желудочно кишечном тракте (равд. 21.1).
С другой стороны, большинство пептидаз, обнаруженных в слизистой кишечника (разд. 21.2), широко распространены в тканях млекопитающих, например в почках, печени, мозге, мышцах и матке. Протеиназы и пептидазы всех клеток служат, следовательно, для деградации денатурированных внутриклеточных белков. Клетки печени и некоторых других тканей могут улавливать белки гемолизироваиных эритроцитов, денатурированные белки плазмы и др. и после гидролиза возвращать аминокислоты в общий пул организма.
Далее, поскольку белковые и пептидные гормоны должны быть инактивированы после завершения нми своей функции, эти соединения также в основном гидролизуются до аминокислот. Следовательно, внутриклеточные протеолнтнчеокие ферменты могут выполнять также регуляторные функции, удаляя биологически активные молекулы. 21.5.2. Регуляция метаболизма аминокислот Рассматриваемые в этом разделе процессы являются в значительной мере саморегулируемыми. Синтез белка рассматриваться ие будет; его механизм н регуляции описаны в гл. 26. Как отмечалось выше, синтез различных азотсодержаших соединений, не являющихся аминокислотами, но образующихся из них, должен протекать со скоростью, определяемой ключевой стадией на цутн синтеза данного соединения, н, следовательно, не должен практически зависеть от уровня содержания исходной аминокислоты. Об этом свидетельствует относительно постоянное количестйо рассматриваемых азотсодержащих соединений в моче.
Другой процесс удаляет азот из небелкового азотистого пула; это образование и экскрецня почками М11з, которые наблюдаются в метаболических условиях, требующих экскреции кислой мочи. Аммиак образуется главным образом в резчльтате гидролиза глутамнна, 907 ГЬ МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. 1! Очевидно, что поддержание азотистого равновесия связано с регуляцией синтеза мочевииы; азотистое равновесие достигается в условиях, при которых количество мочевины в моче соответствует разности между суммарным количеством потребленного азота и количеством азота всех других (помимо мочевины) соединений в моче.
Учитывая изложенные, выше сведения, можно считать„что азотистое равновесие саморегулируется; действительно, накопление аминокислот способствует их переамикированию с и-кетоглутаровой кислотой. Образуюгцийся глутамат окисляется с освобождением )тНа, последний участвует в образовании карбаиоилфосфата и аспартата и таким образом стимулирует образование аргинина — предшественника мочевнны.
Рассмотренные выше соотношения являются, однако, не кипетическими, а термодниамическими. Другой уровень регуляции обеспечивает протекание рассматриваемых процессов соскоростями, соответствующими потребностям организма. Действительно, суммарная активность вовлекаемых ферментов зависит от нагрузки, создаваемой потребленным с пищей белком. При богатой белками диете активность многих (по-видимому, большинства) аминотрансфераз в печени значительно увеличивается.
Их активность повышается также в ответ на вызываемое богатой белкамн диетой увеличение секреции кортикостероидов. Следовательно, эффект может быть опосредован через кору надпочечников; однако остается неясным, на какой именно стимул отвечает эндокринпая железа. Такого же характера влияние оказывает диета на ферменты, участвующие в биосинтезе аргинина. При богатой белками диете концентрация всех пяти ферментов биосинтеза медленно повышается. Учитывая наличие двух изоферментов аспартат-глутамат-аминотрансферазы, можно предполагать, что митохондриальный фермент, локализованный в одном компартменте с ферментами первых двух реакций системы синтеза мочевипы, находится под индивидуальным контролем.
При малобелковой диете количество всех рассмотрештых ферментов уменьшается. Примечательно, что в условиях, когда экспериментальная диета бедна всеми аминокислотами, за исключением аргиинна, наблюдается увеличение количества только двух «финальных» ферментов синтеза мочевины — аргинииосукциназы и аргиназы. Суммируя, можно отметить полный контраст между животными и микроорганизмами в отношении регуляции метаболизма аминокислот. У микроорганизмов, когда они попадают в среду, богатую всеми аминокислотами, происходит репрессия синтеза тех ферментов, которые вовлекаются в синтез аминокислот.
Когда же подобную богатую аминокислотами пищу получают животные, они отвечают повышением способности деградировать аминокислоты. См. литературу к гл. 23. 24* Глава 22 МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. 11! Синтез амидов и олигопептидов. Переамидинирование. Перемети гирование. Синтез порфиринов. Декарбокеилирование алгинокислот. Синтез полиаминов Основная судьба аминокислот — вклгочение в белки (гл. 26). Аминокислоты необходимы также для синтеза соединений, выполняющих различные функции в метаболизме. Подобные примеры уже встречалпсь при синтезе самих аминокислот; так, глутаминоиая кислота является донором аминогрупп при переаминироваиии, глутамин является донором аммиака, метионин — источником метильных групп, а серии — источником активных — СНгОН- и — СНО-групп. Использование определенных аминокислот в синтезе пуринов и пиримидпнов рассмотрено в гл. 24.
В данной главе приведены другие примеры, показывающие участие аминокислот в синтезе различных азотсодержащих соединений. 22.1. Синтез авгидов и олигопептидов Все живые клетки синтезируют различные амиды аминокислот и олигопептиды. Во всех случаях необходимая энергия поступает за счет АТР, это осуществляется, однако, несколькими путями. 22 !.1.
Амиды Синтез глугамина можно рассматривать как прототип синтеза амидов; сначала образуется связанный с ферментом ацилфосфат ЛТР+ КЕООН+ ŠŠ— КСООРОЗН + ЛггР который реагирует с аммиаком, образуя амид. 22.!.2. Олигопептиды Механизм, подобный рассмотренному выше, попользуется ири сиггтезе гмутотионо (у-глутамнлцистеингглглицина).
Этот трнаептид имеется во всех изученных клетках, н на его долю прнходатся до еи митаивлизм аминокислот. ш 90% небелковых тиоловых групп (до 10 мМ), имеющихся в клетках млекопитающих. Предполагаемая роль глутатнона в транспорте аминокислот была рассмотрена выше (разд. 2.1.2); он может также участвовать в качестве восстановителя при синтезе дезоксирибонуклеопротеидов в бесклеточных препаратах из Е. сой (равд 2.4.1.7) . В глутатноне имеется одна у-пептидная связь (а не обычная аепептидная связь).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
