ЗАГАЛЬНА БІОХІМІЯ

ІІ частина

Електронний посібник

Головна

Теоретичні відомості

Додатки

Список використаних джерел

Анотація

Укладачі

12. ОБМІН БІЛКІВ

12.1. Обмін білків в організмі людини та його значення.

12.2. Катаболізм амінокислот

12.3. Біосинтез білка

12.1. Обмін білків в організмі людини та його значення

Обмін білків є центральною ланкою усіх біохімічних процесів, що лежать в основі життя. Через це вивчення молекулярних механізмів перетворення білків дозволяє зрозуміти головні закономірності обміну речовин, а також формування структури і функцій організму.

Фундаментальне значення білків для життя полягає в їхній пластичній і біокаталітичній функціях, без яких неможливе саме існування організмів.

Особливістю білкового обміну в організмі вищих тварин і людини є відсутність значних резервів готових білків, які можуть бути мобілізовані у разі потреби. Роль білків у харчуванні дуже важлива, бо в організмі людини немає білкових депо. Людина повинна на добу вживати 110 г повноцінного білка, який містить незамінні амінокислоти, особливо триптофан, лізин та метіонін.

Білки, їх біологічна роль

Your browser does not support the video tag.

У ротовій порожнині білки їжі піддаються тільки механічній обробці, тому що слина не містить протеолітичних ферментів.

Процес хімічного перетворення білків починається в шлунку (працює ендопептидаза пепсин, рН_оптим в кислому середовищі), продовжується в 12-палій кишці за дії протеолітичних ферментів підшлункової залози, які активні в лужному середовищі (працюють ендопептидази трипсин, хімотрипсин, які утворюються з попередників шляхом обмеженого протеолізу внаслідок дії ентерокінази і подальшої самоактивації). У панкреатичному соці міститься також карбокси- та амінопептидази, дипептидази. Всмоктуються стінками кишечника лише амінокислоти, неперетравлені білки та АК, які не всмокталися, надходять у товстий кишечник, де під впливом ферментів мікрофлори утворюють продукти, не характерні для обміну амінокислот в організмі людини і навіть отруйні. Інтенсивність процесу в нормі невелика, але може значно зростати під час порушення діяльності кишечника. Цей процес називається гниттям білків.

Ці аміни (поліаміни) належать до трупних отрут. За дії ферментів мікрофлори товстого кишечнику з амінокислот утворюються токсичні речовини з неприємним запахом (індол, скатол, крезол, фенол та ін.), ці сполуки з кишок через ворітну вену попадають до печінки, де знешкоджуються, взаємодіючи з активними формами сірчаної та глюкуронової кислот і виводяться з організму з сечею. Сірковмісні амінокислоти під час гниття утворюють H₂S. Процеси гниття білків інтенсивно розвиваються під час вживання недоброякісної їжі, порушення режиму харчування та при хворобах травного тракту. Вони мають місце за мікробного псування м'яса та гниття стічних вод м'ясокомбінатів. Ці процеси погіршують якість м'яса під час зберігання в несприятливих умовах:

З амінокислот в організмі синтезуються біологічноактивні сполуки. При декарбоксилюванні гістидину утворюється гістамін, а при декарбоксилюванні з наступним окисленням триптофану – серотонін. Зазначені речовини, разом з поліамінами, відносяться до групи біогенних амінів. Гістамін і серотонін називають гормонами місцевої дії, а серотонін є важливим медіатором ЦНС. Гістамін сприяє виділенню травних соків, підвищує перистальтику кишечника та кров'яний тиск, а в значних кількостях викликає шоковий стан, що спостерігається, зокрема, при тяжких опіках. Нестача в організмі серотоніну викликає цілу низку психічних хвороб, зокрема депресивні стани. Необхідний рівень серотоніну і триптофану міститься в м'ясних продуктах.

У зв'язку з тим, що білки є азотвмісними речовинами, одним з методів, що характеризують стан білкового обміну в організмі, є баланс нітрогену (азотистий баланс).

У здорової людини за нормального харчування відзначається стан білкової рівноваги, коли надходження нітрогену компенсує його витрати. При негативному азотистому балансі кількість виведеного нітрогену перевищує його кількість, що надходить. Такий стан може спостерігатися під час порушення діяльності травної системи, білкового голодування і т. п.

Позитивний азотистий баланс буває в тих випадках, коли кількість виведеного азоту менше того, що надходить у складі білків. Це характерно для зростаючого організму, при вагітності, підвищенні активності процесів біосинтезу білка (наприклад, при фізичних навантаженнях).

12.2. Катаболізм амінокислот

Для розщеплення вуглецевого скелету амінокислоти повинні дезамінуватися (у мікроорганізмів існують 4 способи дезамінування). В організмі теплокровних тварин і людини найважливішу роль має окислювальне дезамінування. Пряме дезамінування властиве лише глутамату і каталізується глутаматдегідрогеназою:

Усі останні амінокислоти дезамінуються в процесі переамінування (вивчав Браунштейн, 1937). Реакція каталізується амінотрансферазою, ферментом, коферментом якого є піридоксальфосфат:

Глютамінова кислота взаємодіє з аміаком з утворенням глютаміну, останній прямує до печінки, в печінці аміак вивільнюється і йде на синтез сечовини, певна його частина утворює також амонійні солі (до 4% всього азоту, який виводиться з організму):

Основним способом знешкодження аміаку в організмі теплокровних тварин і людини є утворення сечовини. Процес синтезу сечовини проходить у кілька стадій і є циклічним (орнітиновий цикл). Сечовина синтезується у циклічному біохімічному шляху, який вперше був описаний у 1932 р. Г.Кребсом і К.Хенселайтом. Одна аміногрупа у молекулі сечовини походять від вільного аміаку, який утворюється при гідролізі глутаміну чи окисному дезамінуванні глутамату, а інша – від амінокислоти аспартату.

12.3. Біосинтез білка

Біосинтез білків включає: біосинтез амінокислот, транскрипцію, процесинг (включаючи сплайсинг), трансляцію та посттрансляційну модифікацію білків. Біосинтез білка належить до процесів анаболізму або асиміляції. Процеси розкладання поглинутих органічних речовин називають катаболізм або дисиміляція.

Участь у синтезі білків є головним призначенням амінокислот. Здатність клітин здійснювати ці синтетичні процеси залежить від наявності фонду вільних амінокислот (амінокислотний пул), збалансованого стосовно потреб клітин в кожній із 20 амінокислот. Клітини ж не мають запасних форм амінокислот, подібно глікогену для цукрів і триацилгліцеринів для жирних кислот. Біосинтез білка – це багатоступеневий ферментативний процес, який здійснюється в клітинах живих організмів і забезпечує постійне оновлення білків тканин та органів. Відбувається на органелах клітин – рибосомах, локалізованих у цитоплазмі. Синтез білка здійснюється за матричним принципом. Матрицею, яка несе інформацію про первинну структуру білка, є ІРНК (інформаційна або матрична РНК). іРНК мають триплетну будову (окремими одиницями є послідовності з 3 – нуклеотидів).

За участі спеціальних ферментів (полімерази) переписується інформація з триплетів ДНК на триплети ІРНК за принципом комплементарності. Це процес транскрипції, який відбувається в ядрі. Синтезована ІРНК складається з екзонів (змістовні ділянки) та інтронів (беззмістовні ділянки), після виходу у цитоплазму відбувається вирізання інтронів та склеювання екзонів за допомогою ферментів – лігаз, так званий сплайсінг.

Інформація, одержана ІРНК у процесі транскрипції, реалізується при трансляції на рибосомному апараті клітини (полісомах шорсткого ендоплазматичного ретикулуму), де за участі спеціальних ферментів здійснюється переписування послідовності чергування триплетів на структурі іРНК в послідовність амінокислотних залишків у поліпептидних ланцюгах білків (триплети відповідають певним амінокислотам). Зазначений процес складається з 3 етапів: ініціація (початок біосинтезу поліпептидного ланцюгу), елонгація (його подовження) та термінація (закінчення процесу). Важливим етапом біосинтезу є транспорт амінокислот до рибосом за участю транспортної РНК (тРНК).

РОСЛИННІ РЕЧОВИНИ ВТОРИННОГО ПОХОДЖЕННЯ

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

1. Яка добова потреба людини в білках?

2. Дайте характеристику перетравлювання білків в організмі людини.

3. Що таке процеси гниття і яке вони мають значення в життєдіяльності людини?

4. Які біологічно активні сполуки синтезуються з амінокислот?

5.Охарактеризуйте види дезамінування у амінокислот. Що таке процеси переамінування амінокислот і як вони відбуваються в клітині?

6. Охарактеризуйте основні етапи біосинтезу білка.

7. Які методи характеризують стан білкового обміну в організмі?

Попередня

На початок