На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Метаболизм белков

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 30.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 11. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


МЕТАБОЛИЗМ   БЕЛКОВ 

Особая  роль белков в питании
      Белки являются незаменимым компонентом  пищи. В отличие от белков - углеводы и жиры не являются незаменимыми компонентами пищи. Ежесуточно потребляется около 100 граммов белков взрослым здоровым человеком. Пищевые белки – это главный источник азота для организма. В смысле экономическом белки являются самым дорогим пищевым компонентом. Поэтому очень важным в истории биохимии и медицины было установление норм белка в питании.
      В опытах Карла Фойта впервые были установлены нормы потребления пищевого белка - 118г/сутки, углеводов - 500г/сутки, жиров 56г/сутки. М.Рубнер первым определил, что 75% азота в организме находится в составе белков. Он составил азотистый баланс (определил, сколько азота человек теряет за сутки и сколько азота прибавляется).
      У взрослого здорового человека наблюдается  азотистое равновесие – «нулевой азотистый баланс» (суточное количество выведенного из организма азота соответствует количеству усвоенного).
      Положительный азотистый баланс (суточное количество выведенного из организма азота меньше, чем количество усвоенного). Наблюдается только в растущем организме или при восстановлении белковых структур (например, в периоде выздоровления при тяжелых заболеваниях или при наращивании мышечной массы).
      Отрицательный азотистый баланс (суточное количество выведенного из организма азота выше, чем количество усвоенного). Наблюдается при белковой недостаточности в организме. Причины: недостаточное количество белков в пище; заболевания, сопровождающиеся повышенным разрушением белков.
      В истории биохимии проводились эксперименты, когда человека кормили только углеводами и жирами («безбелковая диета»). В  этих условиях измеряли азотистый баланс. Через несколько дней выведение  азота из организма уменьшалось  до определенного значения, и после этого поддерживалось длительное время на постоянном уровне: человек терял ежесуточно 53 мг азота на кг веса в сутки (примерно 4 г азота в сутки). Это количество азота соответствует примерно 23-25г белка в сутки. Эту величину назвали "КОЭФФИЦИЕНТ ИЗНАШИВАНИЯ". Затем ежедневно добавляли в рацион 10г белка, и выведение азота при этом повышалось. Но все равно наблюдался отрицательный азотистый баланс. Тогда в пищу стали добавлять 40-45-50 граммов белка в сутки.  При таком содержании белка в пище наблюдался нулевой азотистый баланс (азотистое равновесие).  Эту величину (40-50 граммов белка в сутки) назвали ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ МИНИМУМ БЕЛКА.
      В 1951 году были предложены нормы белка  в питании: 110-120 граммов белка  в сутки.
      В настоящее  время установлено, что 8 аминокислот являются незаменимыми. Суточная потребность в каждой незаменимой аминокислоте - 1-1.5 гр., а всего организму необходимо 6-9 граммов незаменимых аминокислот в сутки. Содержание незаменимых аминокислот в разных пищевых продуктах различается. Позтому физиологический минимум белка может быть разным для разных продуктов. 
      Сколько необходимо съедать белка для  поддержания азотистого равновесия? 20 гр. яичного белка, либо 26-27 гр. белков мяса или молока, либо 30 гр. белков картофеля, либо 67 гр. белков пшеничной муки. В яичном белке содержится полный набор аминокислот. При питании растительными белками необходимо  гораздо больше белка для восполнения физиологического минимума. Потребности в белке у женщин (58 граммов в сутки) меньше, чем у мужчин (70 г белка в сутки) – данные нормативов США.

ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ БЕЛКОВ В ЖЕЛУДОЧНО-KИШЕЧНОМ  ТРАКТЕ

      Переваривание не относится к процессам метаболизма, поскольку происходит вне организма (по отношению к тканям просвет  желудочно-кишечного тракта является внешней средой). Задача переваривания - раздробить (расщепить) крупные молекулы пищевых веществ до маленьких стандартных мономеров,  которые всасываются в кровь.  Эти вещества,  которые получаются в результате переваривания,  уже лишены видовой специфичности. Но энергетические запасы, имеющиеся в пищевых веществах, сохраняются, и в дальнейшем используются организмом.
      Все пищеварительные процессы являются гидролитическими,  то есть не приводят к большой потери энергии - они  не окислительные. Каждые сутки в организм человека всасывается примерно 100 граммов аминокислот, которые поступают в кровь. Еще 400 граммов аминокислот поступает ежесуточно в кровь в результате распада собственных белков тела.  Все эти  500  г  аминокислот представляют  собой  метаболический  пул аминокислот.  Из этого количества 400 граммов используется для синтеза белков тела человека,  а оставшиеся 100 г ежедневно распадаются до конечных продуктов: мочевина, CO2 .  В процессе распада образуются также необходимые организму метаболиты, способные выполнять функции гормонов, медиаторов различных процессов и другие вещества (например: меланины, гормоны адреналин и  тироксин).
    Для белков печени период полураспада  составляет 10 дней.  Для белков  мышц этот период составляет 80 дней. Для белков плазмы крови - 14 дней, печени - 10 дней. Но есть белки, которые распадаются быстро (для a2-макроглобулина и инсулина период полураспада - 5 мин).
    Ежедневно ресинтезируется около  400 г белков.
      Распад  белков до аминокислот происходит путем гидролиза - присоединяется H2O по месту расщепления пептидных связей под действием протеолитических ферментов. Протеолитические ферменты называются ПРОТЕИНАЗАМИ или ПРОТЕАЗАМИ. Существует много разных протеиназ. Но по структуре каталитического центра все протеиназы делят на 4 класса:
      1. СЕРИНОВЫЕ ПРОТЕИНАЗЫ - у них в  каталитическом центре содержатся  аминокислоты серин и гистидин.
      2. ЦИСТЕИНОВЫЕ ПРОТЕИНАЗЫ -  в каталитическом  центре цистеин и гистидин.
      3. КАРБОКСИЛЬНЫЕ ПРОТЕИНАЗЫ (АСПАРТИЛЬНЫЕ) в каталитическом  центре содержат 2 радикала аспарагиновой кислоты. К ним относится пепсин.
      4.  МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗЫ. В  каталитическом  центре этих ферментов находятся  гистидин, глутаминовая кислота  и ион металла (карбоксипептидаза  ”А”,  коллагеназа содержат Zn2+).
      Все протеиназы различаются по механизму  катализа и по условиям среды, в которой  они работают. В каждой молекуле белка имеются десятки, сотни  и даже тысячи пептидных связей. Протеиназы разрушают не любую пептидную  связь, а строго определенную.
      Как происходит узнавание "своей" связи ? Это определяется структурой адсорбционного центра протеиназ. Пептидные связи  отличаются только тем, какие аминокислоты участвуют в их образовании.
    Структура адсорбционного центра  такова,  что она позволяет распознать радикал той аминокислоты, СООН-группа которой образует эту связь.  В некоторых случаях для субстратной специфичности имеет значение аминокислота, аминогруппа  которой  образует гидролизуемую связь. А  иногда обе аминокислоты имеют значение для определения субстратной специфичности фермента.
    С практической точки зрения  все протеиназы по их субстратной  специфичности могут быть разделены  на 2 группы:
      1. МАЛОСПЕЦИФИЧНЫЕ ПРОТЕИНАЗЫ
      2. ВЫСОКОСПЕЦИФИЧНЫЕ ПРОТЕИНАЗЫ 

МАЛОСПЕЦИФИЧНЫЕ ПРОТЕИНАЗЫ:
      У них адсорбционный центр имеет  простое строение, их действие зависит  только от тех аминокислот, которые  формируют пептидную связь, гидролизуемую  данным ферментом.

 
Пепсин
      Это фермент желудочного сока. Синтезируется  в клетках слизистой оболочки желудка в форме неактивного предшественника - пепсиногена. Превращение неактивного пепсиногена в активный пепсин происходит в полости желудка. При активации отщепляется пептид, закрывающий активный центр фермента.   Активация пепсина происходит под действием двух факторов:
      а) соляной кислоты (HCl)
      б) уже образовавшегося активного  пепсина - это называется      аутокатализом.
      Пепсин  является карбоксильной протеиназой  и катализирует гидролиз связей, образованных аминокислотами фенилаланином (Фен) или тирозином (Тир) в R2-положении (смотрите предыдущий рисунок), а также связь Лей-Глу. pH-оптимум пепсина равен 1.0-2.0 рН, что соответствует рН желудочного сока.
Реннин
      В желудочном соке грудных детей переваривание  белков осуществляет фермент РЕННИН, который расщепляет белок молока казеин. Реннин  похож по строению на пепсин, но его рН-оптимум соответствует рН среды желудка грудного ребенка (рН=4.5). Реннин отличается от пепсина также механизмом и специфичностью действия. 
Химотрипсин.

      Синтезируется в поджелудочной железе в форме неактивного предшественника - химотрипсиногена. Активируется химотрипсин активным трипсином и путем аутокатализа. Разрушает связи, образованные карбоксильной группой тирозина (Тир), фенилаланина (Фен) или триптофана (Три) - в положении R1, либо крупными гидрофобными радикалами лейцина (лей), изолейцина (иле) и валина (вал) в том же положении R1 (смотрите рисунок)
    В активном центре химотрипсина  имеется гидрофобный карман, в  который помещаются эти аминокислоты. 


Трипсин
      Синтезируется в поджелудочной железе в форме неактивного предшественника - трипсиногена. Активируется в полости кишечника ферментом энтеропептидазой при участии ионов кальция, а также способен к аутокатализу. Гидролизует связи, образованные положительно заряженными аминокислотами аргинином (Арг)  и лизином (Лиз) в R1-положении. Его адсорбционный центр похож на адсорбционный центр химотрипсина, но в глубине гидрофобного кармана есть отрицательно заряженная карбоксильная группа.
Эластаза.
      Синтезируется в поджелудочной железе в виде неактивного предшественника - проэластазы. Активируется в полости кишечника трипсином. Гидролизует пептидные связи в R1-положении, образованные глицином, аланином и серином.
      Все перечисленные малоспецифичные  протеиназы относятся к ЭНДОПЕПТИДАЗАМ, потому что гидролизуют связь внутри молекулы белка, а не на концах полипептидной цепи. Под действием этих протеиназ полипептидная цепь белка расщепляется на крупные фрагменты. Затем на эти крупные фрагменты действуют ЭКЗОПЕПТИДАЗЫ, каждая из которых отщепляет одну аминокислоту от концов полипептидной цепи. 

ЭКЗОПЕПТИДАЗЫ. 

Карбоксипептидазы.
      Синтезируются в поджелудочной железе. Активируются трипсином в кишечнике. Являются металлопротеинами. Гидролизуют пептидные связи на “С”-конце молекулы белка. Бывают 2-х видов: карбоксипептидаза “А” и карбоксипептидаза “В”.
      Карбоксипептидаза “А” отщепляет  аминокислоты с ароматическими (циклическими) радикалами, а карбоксипептидаза  “В” отщепляет  лизин и аргинин.
Аминопептидазы.
      Синтезируются в слизистой оболочке кишечника, активируются трипсином  в кишечнике. Гидролизуют пептидные связи на “N”-конце молекулы белка. Существуют 2 таких фермента: аланинаминопептидаза и лейцинаминопептидаза.
Аланинаминопептидаза  отщепляет только аланин, а лейцинаминопептидаза - любые “N”-концевые аминокислоты. 

ДИПЕПТИДАЗЫ
      Расщепляют  пептидные связи только в дипептидах. 

Все описанные  ферменты относятся к МАЛОСПЕЦИФИЧНЫМ  ПРОТЕИНАЗАМ. Они характерны для  желудочно-кишечного тракта.
    Действуя вместе,  они  вызывают  тотальный  протеолиз белковой молекулы до отдельных аминокислот,  которые затем всасываются в кровь из кишечника.
      Всасывание  аминокислот происходит путем вторично-активного  транспорта вместе с Na+(подобно глюкозе).
      Часть аминокислот не всасывается и  подвергается процессам гниения с участием микрофлоры  в толстом кишечнике. Продукты гниения аминокислот могут всасываться и попадают в печень, где подвергаются реакциям обезвреживания. Подробнее об этом - смотрите учебник Коровкина, стр. 333-335.
  Малоспецифичные протеиназы встречаются и в лизосомах. 

ФУНКЦИИ ЛИЗОСОМАЛЬНЫХ  МАЛОСПЕЦИФИЧНЫХ ПРОТЕИНАЗ:
      1. Обеспечивают расщепление чужеродных  белков, попавших в клетку.
      2. Обеспечивают тотальный протеолиз  собственных белков клетки (особенно  при гибели клетки).
      Таким образом, тотальный протеолиз - один из общих биологических процессов, необходимый не только для внутриклеточного пищеварения, но и для обновления стареющих белков клетки, и организма в целом. Но этот процесс находится под строгим контролем, который обеспечивают специальные механизмы, защищающие белки от избыточного действия протеаз. 

МЕХАНИЗМЫ, ЗАЩИЩАЮЩИЕ БЕЛКИ  ОТ ДЕЙСТВИЯ ПРОТЕИНАЗ:
    1. Защита типа "клетки" - пространственная изоляция протеиназ от тех белков,  на которые они могут подействовать.  Внутриклеточные протеиназы сосредоточены внутри лизосом и отделены от белков, которые они могут гидролизовать.
    2. Защита типа "намордника". Заключается в том, что протеиназы вырабатываются в виде неактивных предшественников (проферментов): например, пепсиноген (в желудке) трипсиноген и химотрипсиноген (в pancreas) Во всех этих предшественниках активный центр фермента прикрыт фрагментом полипептидной цепи. После гидролиза определенной связи эта цепочка отрывается и фермент становится активным.
      3. Защита типа “кольчуги“. Защита  белка-субстрата путем включения в его молекулу каких-либо химических структур (защитные группы, прикрывающие пептидные связи). Протекает тремя способами:
    а) Гликозилирование белка.  Включение в белок углеводных компонентов. Образуются гликопротеины. Эти углеводные компоненты выполняют некоторые функции (например, рецепторную функцию). Во всех гликопротеинах с помощью углеводной части обеспечивается также защита от действия протеиназ.
      б) Ацетилирование аминогрупп. Присоединение остатков уксусной кислоты к свободным аминогруппам в молекуле белка.

Если протеиназа узнает место своего действия  по  наличию  аминогруппы,  то  появление  ацетильного  остатка  препятствует действию протеиназы на белок.

      в) Амидирование карбоксильной группы. Защитный эффект аналогичен. 
 

г) Фосфорилирование радикалов серина или тирозина
            

4. Защита типа “сторожа“. Это защита белков с помощью эндогенных ингибиторов   протеиназ.
      Эндогенные  ингибиторы протеиназ - это особые белки или пептиды, которые специально вырабатываются в клетке и могут взаимодействовать с протеиназой и блокируют ее. Хотя  в связывании участвуют слабые типы связей, связывание протеиназы с эндогенным ингибитором прочное. Субстраты с высоким сродством к данной потеиназе могут вытеснять ингибитор из его комплекса с протеиназой, и тогда она начинает действовать.  В плазме крови много таких ингибиторов и если появляется протеиназы, то ингибиторы их обезвреживают.
      Обычно  такие ингибиторы протеиназ являются специфическими по отношению к определенному классу протеиназ. 

Ингибиторы  сериновых  протеиназ.
    Самый активный ингибитор плазмы - альфа1-антитрипсин.  Его концентрация в крови примерно 35 нмоль/л. Ингибирует в первую очередь эластазу,  а при больших концентрациях ингибитора угнетает трипсин.  Бывает,  что его вырабатывается мало.  Также может нарушаться процессинг этого белка.  В результате он накапливается в гранулах,  но не выделяется в активной форме в кровь.  Это генетический дефект, и у гомозиготных по этому признаку больных могут развиться нарушения со стороны легких, а затем в печени (развиваются эмфизема и гепатит). У гетерозигот - склонность к развитию хронических воспалительных процессов.
      В плазме крови есть и другие ингибиторы сериновых протеиназ: альфа1-антихимотрипсин, антитромбин, альфа2-антиплазмин. 

Ингибиторы  тиоловых протеиназ
    Одним из наиболее важных ингибиторов  этой группы - альфа2- макроглобулин.
      альфа2-макроглобулин - универсальный ингибитор (блокирует протеиназы разных типов). Он не блокирует активные центры ферментов,  а лишь захватывает протеиназу в ловушку, которая есть на поверхности макроглобулина. При таком взаимодействии активный центр фермента свободен и низкомолекулярные субстраты продолжают разрушаться протеиназой. Но в "ловушке"  фермент уже не может сблизиться в достаточной степени с белковым субстратом.  То есть альфа2-макроглобулин не просто ингибитор,  а модулятор субстратной специфичности протеиназ. Если макроглобулин захватывает протеиназу в ловушку, то, например, плазмин, продолжает расщеплять молекулы фибрина (небольших размеров). Как только альфа2-макроглобулин захватывает в ловушку протеиназу,  то он сразу изменяется  и в результате  освобождается участок,  для которого многие клетки (лейкоциты,  макрофаги) обладают специфическими рецепторами.  Поэтому они связываются с комплексом “альфа2-макроглобулин-фермент”, фагоцитируют его и в лизосомах поглощенные белки полностью гидролизуются до аминокислот. Поэтому альфа2-макроглобулин называют еще "чистильщиком". 4% всех белков плазмы приходится на долю альфа2-макроглобулина,  который по процентному содержанию является вторым после альбумина.  Период полусуществования молекулы альфа2-макроглобулина составляет около 5-ти минут. Это означает, что за 5 минут обновляется половина содержащегося в плазме крови альфа2-макроглобулина.
  
ВЫСОКОСПЕЦИФИЧНЫЕ ПРОТЕИНАЗЫ
      Адсорбционный центр этих ферментов имеет сложное  строение. Они способны распознавать структуру радикала не только одной  из аминокислот, но целого участка полипептидной  цепи, в составе которого находится пептидная связь, которую гидролизует фермент. Часто высокоспецифичная протеиназа может узнать и гидролизовать только одну связь из сотен других, имеющихся в белке-субстрате. Такое высокоспецифичное расщепление молекулы белка в одном строго определенном месте называется “ограниченный протеолиз”.
      Высокоспецифичные протеиназы можно  разделить на две  группы:
      1. Внутриклеточные высокоспецифичные протеиназы.  Обеспечивают постсинтетическую модификацию белка. Молекулы белка синтезируется в рибосомах в виде единственного полипептида,  в составе которого гораздо больше аминокислот,  чем в том белке, который затем из него образуется.
    Постсинтетическая модификация  белка включает в себя множество  разнообразных процессов, которые  различны для каждого отдельного белка.
    Например, может происходить химическая  модификация некоторых аминокислотных  радикалов (так, пролин в составе  коллагена превращается в оксипролин).
    После синтеза белка к нему  присоединяются углеводные фрагменты.  Так образуются  гликозилированнные  белки.  Постсинтетические превращения, которые сопровождают ограниченный протеолиз, называются "ПРОЦЕССИНГ БЕЛКА".
    Все реакции процессинга можно  разделить на две фазы:
      а) отщепление "сигнального" пептида;
      б) последующая постсинтетическая модификация.
      Обычно  белки  синтезируются  так,  что  на N-конце такого белка имеется  последовательность от 15 до 30 аминокислотных фрагментов,  которые не входят в  состав окончательного белка.  Оказалось,  что в такой СИГНАЛЬНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ (или сигнальном пептиде  очень  много аминокислот с гидрофобными радикалами. Поэтому сигнальная последовательность очень устойчива к действию протеолитических ферментов. Гидрофобность сигнальной последовательности обеспечивает молекуле белка проникновение через мембраны.
      Выделяют  три главные функции сигнальных пептидов:
      а) обеспечивают устойчивость синтезированного белка к протеолизу на всем пути этого белка от рибосом до  места,  где белок выполняет  свою функцию в клетке;
      б) создают условия для переноса белка через мембраны.
      Таким образом, сигнальные пептиды обеспечивают транспорт белка от места синтеза  к месту назначения - обеспечивают адресную функцию.
      Даже  после отщепления сигнального пептида  формирование окончательного белка  еще на закончено: остается длинная полипептидная цепь,  которая еще  должна быть укорочена.
      Опять протекает серия реакций ограниченного  протеолиза, в результате которых  полипептидная цепь укорачивается  по-разному:  иногда происходит укорочение путем гидролиза со стороны С-конца; иногда гидролиз происходит со стороны N-конца;  в некоторых случаях расщепление полипептида происходит в середине цепи в результате  гидролиза в двух местах.
ПРИМЕРЫ РАБОТЫ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ВЫСОКОСПЕЦИФИЧНЫХ  ПРОТЕИНАЗ   

      Пример 1: СОЗРЕВАНИЕ МОЛЕКУЛЫ ГОРМОНА ИНСУЛИНА:

    Созревшая молекула состоит из  двух полипептидных цепей,  которые  соединены двумя дисульфидными  связями.  В одной цепи (А-цепь) содержится 21 аминокислотный остаток,  а во второй (В-цепь) - 30 аминокислотных  остатков.
    Оказалось, что этот белок синтезируется в виде единственной полипептидной цепи (ПРЕПРОИНСУЛИН),  в которой содержится 100 аминокислотных  остатков.  После гидролиза со стороны N-конца от молекулы отрывается сигнальный пептид (16 аминокислот) и образуется ПРОИНСУЛИН.  Наличие сигнальной последовательности в препроинсулине позволяет ему проникать через мембраны трубочек  эндоплазматического ретикулума. А превращение препроинсулина в проинсулин происходит внутри трубочек под действием высокоспецифичной протеиназы.
    Затем, в аппарате Гольджи начинается и в секреторных гранулах завершается вторая группа реакций процессинга. В ходе этих реакций образуется В-цепь,  а затем со стороны С-конца на расстоянии в 20 аминокислотных фрагментов от конца происходит гидролиз связи между  арг79  и  гли80.  В конечном счете от молекулы проинсулина отделяется 33-членный срединный пептид.  В результате образуется ИНСУЛИН. 

Пример 2. СОЗРЕВАНИЕ МОЛЕКУЛЫ АДРЕНОКОРТИКОТРОПНОГО  ГОРМОНА ГИПОФИЗА (АКТГ).
      Белок кортикотропин синтезируется в  составе более крупной молекулы, которая содержит 264 аминокислотных фрагмента и называется ПРООПИОКОРТИН.

      Сам АКТГ состоит из аминокислот от 131-й  до 170-й в составе этого белка,  а остальные участки содержат сигнальную последовательность и в  составе этой же  молекулы содержится полипептид, из которого образуется меланоцитстимулирующий гормон (МСГ). В ходе процессинга от проопиокортина вначале отщепляется сигнальная последовательность и затем после двух реакций протеолиза со стороны N-конца и С-конца отделяется пептид гамма2-МСГ (меланоцитстимулирующий гормон). АКТГ освобождается с N-конца.
      КЛИП - кортикотропинподобный пептид промежуточной  доли гипофиза.  На С-концевой части  этого пептида содержатся  последовательности, из которых образуются ЭНДОРФИНЫ (эндогенные морфины). По структуре они являются пептидами. Например, пептид скотофобин вызывает у животных боязнь темноты (даже если животным, ведущим ночной образ жизни, его ввести, то они начинают бояться темноты).
      Внутриклеточные протеиназы, которые обеспечивают реакции процессинга, обладают высокой субстратной специфичностью. Каждая такая протеиназа действует на один определенный белок, а следующая протеиназа действует только на продукт первой реакции.
      Совсем  по другому организованы системы  внеклеточных протеиназ. 

ВНЕКЛЕТОЧНЫЕ  ПРОТЕИНАЗЫ
    Примером может служить система  свертывания крови. Это совокупность  более чем десяти разных белков. Многие из этих белков являются  неактивными формами протеиназ  (т.е.  проферментами).  Например, среди  белков системы свертывания крови имеется фактор XII. Он вступает в контакт с чужеродной поверхностью (например,  со стеклом при повреждении стенки сосуда) и при этом происходят конформационные изменения.  На поверхность молекулы выступает ее активный центр, который был раньше спрятан. Этот белок уже становится активным и может разрушать одну пептидную связь в другом белке, который тоже в результате этого воздействия из профермента превращается в активный фермент.
    Для этого активного фермента  субстратом является следующий  белок плазмы,  который превращается под действием второго звена  из профермента в активный фермент, пока процесс не дойдет до фибриногена. Очередной протеолитический фермент действует на фибриноген, превращая его в фибрин.  Фибрин - не является ферментом,  он плохо растворим в воде,  образует нити,  которые выпадают в осадок. В этом осадке запутываются форменные элементы крови. Так образуется кровяной сгусток.
    Именно высокая субстратная специфичность  позволяет протеиназам плазмы  образовать в крови систему, звенья которой работают строго последовательно. Эта система - система свертывания крови работает по принципу каскадности. Происходит постепенное усиление первоначально слабого сигнала.  Свертывание крови происходит постоянно,  но оно уравновешивается  процессом  фибринолиза.  Это обеспечивается наличием в плазме крови фермента плазмина,  который образуется из плазминогена и не является звеном каскада свертывания.  Плазмина,  который содержится в крови, достаточно,  чтобы обеспечить гидролиз фибрина внутри сосудов. При нарушениях фибринолиза наблюдается ДВС-синдром (синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания).
      К протеолитическим системам плазмы крови  относятся также    СИСТЕМА  КОМПЛЕМЕНТА и СИСТЕМА РЕГУЛЯЦИИ  СОСУДИСТОГО ТОНУСА (с помощью  вазоактивных пептидов). Подробно об этих системах, а также о работе системы свертывания крови изложено в лекции “ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КРОВИ”. 

КАТАБОЛИЗМ  АМИНОКИСЛОТ.
    80% аминокислот, которые поступают  в организм из желудочно-кишечного  тракта, используются для синтеза белков. Остальные 20% вступают в метаболические процессы. Все эти процессы можно разделить на 2 группы:
      1. Общие пути катаболизма аминокислот (для всех аминокислот они одинаковы). В них принимает участие общая часть молекулы аминокислоты.
      2. Специфические пути метаболизма для каждой отдельной аминокислоты (разные для разных аминокислот) - участвуют радикалы аминокислот. Это - особенности обмена отдельных аминокислот. 

ОБЩИЕ ПУТИ КАТАБОЛИЗМА АМИНОКИСЛОТ
    1. Декарбоксилирование
    2. Дезаминирование
    3. Трансаминирование (переаминирование) 

ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ
      В природе встречаются разные типы декарбоксилирования аминокислот. В организме человека происходит только окислительное декарбоксилирование. Ферменты - декарбоксилазы. Их простетическая группа представлена пиридоксальфосфатом - это активная форма витамина В6:

      В реакциях декарбоксилирования  участвует  альдегидная группа пиридоксальфосфата:
 Аминокислота  соединяется с активным центром  фермента, в состав которого входит альдегидная группа ПФ. Образуются Шиффовы основания (альдимины и кетимины). В результате СООН-группа становится лабильной и отщепляется в виде СО2. Далее происходит гидролиз до соответствующего амина. Эта реакция необратима. Отнятие СО2 происходит без окисления.
      Субстратная специфичность декарбоксилаз очень  разная.

1. ГЛУТАМАТДЕКАРБОКСИЛАЗА - высокоспецифичный фермент. Работает  в клетках серого вещества  головного мозга. Катализирует  реакцию превращения глутаминовой  кислоты в гамма-аминомасляную  кислоту (ГАМК).
      ГАМК  является медиатором тормозных импульсов  в нервной системе. ГАМК и ее аналоги  применяются в медицине как нейротропные средства для лечения эпилепсии  и других заболеваний.
      2. ОРНИТИН-ДЕКАРБОКСИЛАЗА - высокоспецифичный  фермент. Катализирует превращение орнитина в путресцин:

 
 
Образующийся  ПУТРЕСЦИН (диаминобутан) является трупным  ядом. В результате присоединения  остатков пропиламина из путресцина могут образоваться СПЕРМИН и  СПЕРМИДИН, содержащие 3 (у спермина) или 4 (у спермидина) имино- или аминогруппы.

      Спермин и спермидин относятся к группе биогенных полиаминов. Введение полиаминов в организм снижает температуру  тела и кровяное давление. Полиамины  принимают участие в процессах  пролиферации клеток и роста тканей, а также в регуляции биосинтеза белка. Они являются ингибиторами некоторых ферментов, в том числе протеинкиназ.
      Орнитиндекарбоксилаза - это первый фермент на пути образования  путресцина и остальных полиаминов, это регуляторный фермент процесса.
      В культуре клеток добавление некоторых  гормонов ускоряет биосинтез орнитиндекарбоксилазы в 10-200 раз.
      Период  полужизни орнитиндекарбоксилазы - 10 минут.
      Добавление  в культуру клеток самих полиаминов приводит к индукции биосинтеза другого  белка - ингибитора орнитиндекарбоксилазы. При раковых заболеваниях обнаружено резкое увеличение секреции полиаминов и повышение их экскреции с мочой.  

3. ГИСТИДИНДЕКАРБОКСИЛАЗА
      Этот  фермент имеет абсолютную субстратную  специфичность - превращает гистидин в  гистамин:

      Гистамин  является медиатором и содержится в нервных клетках и в тучных клетках. Обладают сильным сосудорасширяющим действием. Особенно много его выделяется в очаге воспаления. Гистамин играет важную роль в проявлении аллергических реакций.
      Известно 2 типа рецепторов к гистамину:H1 и H2.
      Эффекты гистамина:
- расширение  капилляров и повышение сосудистой  проницаемости;
- понижение  артериального давления;
- повышение  тонуса (спазм) гладких мышц - в  том числе гладкой  мускулатуры  бронхов;
- усиление  секреции желудочного сока;
      Некоторые из этих эффектов позволяют гистамину принимать участие в формировании аллергических проявлений.
      Антигистаминные препараты применяются с целью  предотвратить образование гистамина  и обладают противовоспалительным  и антиаллергическим действием.  По механизму действия некоторые из них являются ингибиторами гистидин-декарбоксилазы, а другие конкурируют с гистамином за взаимодействие с рецепторами клеток.
      Например, лекарственный препарат циметидин  и его аналоги блокируют Н2-рецепторы и таким образом понижают секрецию желудочного сока. Применяются при лечении язвенной болезни желудка.
      Блокаторы Н1-рецепторов используются в основном как противоаллергические средства - димедрол, тавегил, супрастин, пипольфен, грандаксин. Некоторые из этих препаратов вызывают сонливость.  

            4. ДЕКАРБОКСИЛАЗА АРОМАТИЧЕСКИХ  АМИНОКИСЛОТ
      Имеет широкую субстратную специфичность. Превращает несколько разных аминокислот:
      а) триптофан - в триптамин
      б) 5-окситриптофан - в триптамин (серотонин)
      в) 3,4-диоксифенилаланин - в дофамин
      г) гистидин - в гистамин

      Серотонин вырабатывается в нервной ткани. Некоторые виды головных болей (мигрени) связаны с избыточной выработкой серотонина. Серотонин сужает сосуды, регулирует свертывание крови. Обладает антиаллергическим действием. Триптамин  обладает сходным эффектом.
      Аминокислота  фенилаланин может в результате окисления присоединять две ОН-группы в кольце  и превращаться в  диоксифенилаланин (ДОФА). Из него под  действием ДЕКАРБОКСИЛАЗЫ АРОМАТИЧЕСКИХ  АМИНОКИСЛОТ образуется дофамин. Дофамин  является предшественником катехоламинов - норадреналина и адреналина. 


 
      Кроме функции предшественника, ДОФАмин  имеет свои специфические функции.  Если ДОФА метилируется, то образуется a-метил-ДОФА.  Это соединение является сильным ингибитором декарбоксилазы ароматических аминокислот.  Применяется как лекарственный препарат для понижения артериального давления (называется - альдомет). 

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РЕАКЦИЙ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ  АМИНОКИСЛОТ
      1. Реакции необратимы - приводят к  необратимому распаду аминокислот.
      2. Образуется значительное количество СО2 - конечного продукта метаболизма, который выводится из организма.
      3. Образуются амины,  которые обладают  высокой биологической активностью.  Поэтому такие амины называют  биологически активными или биогенными аминами. Они являются медиаторами, с помощью которых сигнал передается от одной клетки  к другой и от одной молекулы к другой. 

ИНАКТИВАЦИЯ БИОГЕННЫХ АМИНОВ
      Если  биогенные амины обладают высокой  биологической активностью, то они  должны быстро разрушаться после  выполнения своей функции.
   В  организме имеются механизмы,  позволяющие разрушать биогенные  амины. 
                  МЕХАНИЗМЫ ИНАКТИВАЦИИ:

      1. Метилирование по оксигруппам тех аминов, которые такие группы содержат, либо включают оксигруппы в свою молекулу после гидроксилирования.
      Ферменты - О-МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ. Они переносят  метильную группу на кислород. Источник метильного радикала: S-Аденозилметионин.
      После присоединения аденильного остатка  АДФ к сере метионина,  метильная  группа метионина становится очень  мобильной и легко переносится на разные вещества. В том числе и на кислород оксигрупп.
      2. Окисление амина по аминогруппе с целью дезаминирования.
Главный путь инактивации биогенных аминов - их окисление под действием оксидаз  с отщеплением аминогруппы. В  результате исчезает биологическая активность амина.
 

Оксидазы  биогенных аминов: моноаминооксидаза (МАО), диаминооксидаза (ДАО), полиаминооксидаза.
Оксидазы  отнимают два протона и два  электрона и передают их сразу  на кислород. Образуется перекись водорода, а амин превращается в ИМИН. Этот имин  легко гидролизуется без участия фермента и превращается в альдегид.  Простетической группой ферментов оксидаз является ФАД или ФМН, т.е. они являются флавопротеинами.
      Вторая  реакция (гидролиз) необратима. Образовавшийся в итоге альдегид легко окисляется до карбоновой кислоты,  которая распадается до СО2 и H2O. МАО в клетке больше, чем ДАО.
      Угнетение МАО приволит к замедлению распада  биогенных аминов. Такие лекарства  продлевают период существования биогенных  аминов, что особенно важно при их недостатке.
   Эти  вещества играют роль антидепрессантов  и используются, в частности, при  лечении шизофрении.
      Аминокислоты  декарбоксилируются в цитоплазме, а  окисление аминов происходит в наружной мембране митохондрий. Поскольку реакция  декарбоксилирования аминокислот и разрушение биогенных аминов происходят не одновременно, то биогенные амины могут некоторое время существовать и выполнять свою биологическую функцию. 

ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ
      У человека происходит в основном путем  окислительного дезаминирования. Эти реакции протекают с помощью двух ферментов:
      - оксидаза Д-аминокислот
      - оксидаза L-аминокислот 

      Эти ферменты обладают групповой стереоспецифичностью. Оксидазы отнимают протоны и электроны  от аминокислот с помощью такого же механизма,  как и оксидазы,  обеспечивающие дезаминирование биогенных  аминов. Эти ферменты являются флавопротеинами и содержат в качестве простетической группы ФАД или ФМН:
На первой стадии образуется иминокислота, а  затем, после спонтанного гидролиза  образуется альфа-кетокислота.
      Кроме оксидаз имеется еще один фермент, катализирующий окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты - глутамат-дегидрогеназа (глутаматДГ).
      Этот  фермент является НАД-зависимым  и обладает высокой активностью (как и другие НАД-зависимые дегидрогеназы).  В этом его отличие от оксидаз  аминокислот,  которые медленно превращают аминокислоты в физиологических условиях (поэтому в клетке  сохраняется  большинство аминокислот). Так как глутамат-ДГ является никотинамидной, то отнимаемые протоны и электроны не передаются сразу на кислород, а транспортируются по полной цепи МтО с образованием воды и параллельным образованием трех молекул АТФ.
 Глутамат-ДГ обладает высокой активностью и этим отличается от МАО и ДАО. Глутамат-ДГ является регуляторным ферментом - он ингибируется избытком АТФ, и активируется избытком АДФ.     

    БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РЕАКЦИЙ ДЕЗАМИНИРОВАНИЯ
      1. Реакции дезаминирования необратимы, как и реакции декарбоксилирования  - дезаминирование тоже может  играть роль первого этапа  на путях распада аминокислот.
    2. Один из непосредственных продуктов  дезаминирования -конечный продукт метаболизма аммиак.  Это токсическое вещество.  Поэтому клетки должны  затрачивать энергию, чтобы обезвредить аммиак до безвредных продуктов, которые выводятся из организма.
      3. Другой продукт реакции дезаминирования  - альфа-кетокислота.
    Все образующиеся альфа-кетокислоты  легко расщепляются дальше до  СО2 и Н2О (например, аланин превращается в ПВК (путем дезаминирования; аспартат - в ЩУК; глутаминовая кислота - в альфа-кетоглутаровую). Большинство альфа-кетокислот тем или иным путем превращаются в кислоты, которые являются промежуточными метаболитами ЦТК:
    - в альфа-кетоглутаровую;
    - в янтарную;
    - фумаровую;
    - щавелево-уксусную. Все эти метаболиты  могут в организме трансформироваться  в углеводы, перед этим превращаясь  в ПВК.     Поэтому большинство аминокислот относится к группе,  которая называется ГЛЮКОГЕННЫМИ АМИНОКИСЛОТАМИ (их 17). Только 3 аминокислоты не могут превращаться в ПВК, но превращаются в Ац-КоА - КЕТОГЕННЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ: лейцин, лизин, триптофан). Они могут прямо трансформироваться в жирные кислоты или в кетоновые тела.
 Метаболические  пути,  в которые вступают аминокслоты  после дезаминирования, уже не являются собственно путями метаболизма аминокислот,  а являются универсальными и для  аминокислот,  и для углеводов, и для жиров. 

ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ
    Эта реакция заключается в  том, что аминокислота и кетокислота  обмениваются друг с другом  своими функциональными группами  при альфа-углеродном атоме.  В  результате вступившая в реакцию  аминокислота превращается в соответствующую альфа-кетокислоту, а кетокислота становится аминокислотой.
      Эту реакцию катализируют ферменты под  названием ТРАНСАМИНАЗЫ (АМИНОТРАНСФЕРАЗЫ). Коферментом всех трансаминаз является активная форма витамина В6
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.