100 RUR premija už pirmąjį užsakymą
Pasirinkite darbo tipą Baigiamasis darbas Kursinis darbas Santrauka Magistro baigiamasis darbas Praktikos ataskaita Straipsnis Pranešimas Apžvalga Testinis darbas Monografija Problemų sprendimas Verslo planas Atsakymai į klausimus Kūrybinis darbas Esė Piešimas Esė Vertimai Pristatymai Rašymas Kita Teksto išskirtinumo didinimas Magistro darbas Laboratorinis darbas On-line pagalba
Sužinokite kainą
1. Baltymų apykaitos ypatumai.
2. Aminorūgščių katabolizmas.
3. Universalūs aminorūgščių katabolizmo procesai.
4. Amoniako neutralizavimo metodai.
5. Baltymų biosintezė.
Baltymų apykaita užima pagrindinę vietą tarp įvairių medžiagų apykaitos procesų, būdingų gyvoms medžiagoms. Visos kitos medžiagų apykaitos rūšys – angliavandenių, lipidų, nukleino rūgščių, mineralų ir kt. visų pirma tarnauja baltymų, įskaitant. specifinė baltymų biosintezė. Baltymų apykaita labai griežtai specifinis, užtikrina organizmo baltyminių kūnų dauginimosi ir atsinaujinimo tęstinumą.
Tai baltymų apykaita, kuri koordinuoja, reguliuoja ir integruoja cheminių virsmų įvairovę vientisame gyvame organizme, pajungdama ją rūšies išsaugojimui ir gyvybės tęstinumui. Lyginant su kitomis medžiagų apykaitos rūšimis, baltymų apykaita turi keletą savybių.
Baltymų apykaitos ypatybės
Vienas iš būdingi bruožai baltymų apykaita yra jos kraštutinė šaka. Daugiau nei 20 baltymų molekulių aminorūgščių transformacijos gyvūnų organizme apima kelis šimtus tarpinių produktų, glaudžiai susijusių su angliavandenių ir lipidų apykaitos metabolitais. Užblokavus bet kokį specifinį metabolizmo kelią, net ir vieną aminorūgštį, gali atsirasti visiškai nežinomų produktų.
Baltymų apykaitos būklę lemia daugybė veiksnių – tiek egzogeninių, tiek endogeninių. Didelė svarbašiuo atveju turi įtakos maisto baltymų (pašarų) biologinis naudingumas. Bet kokie nukrypimai nuo normalios fiziologinės organizmo būklės, angliavandenių, lipidų apykaitos sutrikimai ir pan., iš karto įtakoja azoto apykaitą.
Baltymų apykaitos būklę gyvame organizme galima apibūdinti azoto balansu. Šis terminas reiškia kiekybinį skirtumą tarp azoto, patenkančio su maistu, ir galutinių produktų pavidalu išskiriamo azoto, išreikšto tais pačiais vienetais. Kadangi didžiąją azoto dalį maiste sudaro baltymai, o didžioji dalis galutinių azoto produktų yra baltymų skilimo pasekmė, visuotinai priimta, kad norint teisingai įvertinti baltymų apykaitos būklę, reikia nustatyti azoto balansą. gali būti pakankamai tikslus kriterijus. Be to, vidutinis azoto kiekis baltymuose yra daugiau ar mažiau pastovus ir siekia 16%. Norėdami paversti bendrą azotą į baltymą, turite padauginti bendrą rastą kiekį iš koeficiento 6,25. Azoto balanso samprata glaudžiai susijusi su baltymų normų gyvūnų šėrime problema.
Organizme yra 3 azoto balanso tipai: teigiamas, nulinis (azoto balansas) ir neigiamas.
Klinikinėje biochemijoje išskiriamos baltyminio ir nebaltyminio azoto sąvokos. Nebaltyminio azoto kiekis gyvūnų kraujyje nėra didelis ir svyruoja nuo 20-60 mg%. Tai daugiausia apima karbamido azotą, aminorūgštis, šlapimo rūgštį, kreatiną ir kreatininą, indikaną ir kt. Nebaltyminis azotas kraujyje taip pat vadinamas likutiniu azotu, ty liekančiu filtrate po baltymų nusodinimo.
Sveikų gyvūnų nebaltyminio azoto kiekio kraujyje svyravimai yra nežymūs ir daugiausia priklauso nuo su maistu tiekiamų baltymų kiekio. Tačiau daugelis patologinės būklės lydi staigus nebaltyminio azoto kiekio kraujyje padidėjimas. Ši būklė vadinama azotemija.
Pagrindinės baltymų apykaitos ypatybės atsiranda tarpinio metabolizmo stadijoje ir gali būti paaiškintos dviem veiksniais:
Pirma, energetinė vertė amino rūgščių nėra daug ir atlieka ląstelėje, visų pirma, statybinių medžiagų funkcijas. Šiuo atžvilgiu baltymų apykaitoje pagrindinį vaidmenį atlieka ne katabolizmo procesai, o anabolizmas, t.y. baltymų sintezė. Antra, gyvoje ląstelėje nėra vieningų universalių aminorūgščių skaidymo mechanizmų. Kiekviena aminorūgštis suskaidoma pagal individualų mechanizmą.
Aminorūgščių katabolizmas
Jei žinoma 20 baltymų aminorūgščių, tai kiekvienoje ląstelėje veikia mažiausiai 20 jų katabolizmo kelių. Tačiau nepaisant tokios katabolizmo kelių įvairovės, galutinių aminorūgščių metabolizmo produktų audinyje yra nedaug, t.y. 20 aminorūgščių skaidymo būdų tam tikrais etapais susilieja ir susidaro tik 5 skirtingi produktai, kurie vėliau patenka į trikarboksirūgšties ciklą ir visiškai oksiduojasi.
Ryžiai. 21. Aminorūgščių virsmų keliai.
10 aminorūgščių anglies skeletai suskaidomi į acetil-CoA. Be to, 5 iš šių 10 aminorūgščių (alaninas, cisteinas, glicinas, serinas, treoninas) per piruvatą suskaidomos į acetil-CoA. Kiti 5 (fenilalaninas, tirozinas, leucinas, lizinas, triptofanas) – per acetoacetil-CoA. Kaip žinoma, acetoacetil-CoA yra pagrindinis ketoninių kūnų metabolizmo produktas. Kepenyse iš šių aminorūgščių gali susidaryti ketoniniai kūnai, todėl jie vadinami ketogeniniais. Likusieji yra gliukogeniniai, nes Gliukozė lengvai sintetinama iš piruvato. Tačiau toks aminorūgščių skirstymas yra labai sąlyginis, nes apskritai visos aminorūgštys gali būti vadinamos gliukogeninėmis, juolab kad kai kurios aminorūgštys gali suskaidyti, tiek susidarant piruvatui, tiek acetoacetil-CoA.
Be acetil-CoA, vykstant aminorūgščių katabolizmui, gali susidaryti α-ketoglutaratas, sukcinil-CoA, fumaratas ir oksaloacetatas (21 pav.).
Universalūs katabolizmo procesai
amino rūgštys.
Kiekviena aminorūgštis suskaidoma pagal individualų mechanizmą. Kai kurie kataboliniai keliai yra gana sudėtingi, daugiapakopiai (iki 13 nuoseklių reakcijų), susidaro daug metabolitų, kurie savo ruožtu gali dalyvauti įvairiuose biocheminiuose procesuose. Pavyzdžiui, suskaidžius triptofaną, susidaro produktai, kurie gali būti neurohormono serotonino pirmtakai, nikotino rūgštis ir kt.
Yra žinoma nemažai transformacijų, kurios vyksta visų aminorūgščių skaidymo metoduose, t.y. jie būdingi visiems katabolizmo keliams. Tai apima: deamininimą, transamininimą ir dekarboksilinimą. Biologijoje jie geriau žinomi kaip universalūs aminorūgščių skaidymo mechanizmai.
Deaminacija - aminorūgščių amino grupių pašalinimas. Įrodyta, kad egzistuoja keturi deaminacijos tipai. Visais atvejais aminorūgščių NH2 grupė išsiskiria kaip NH3.
1. Redukcinė deaminacija.
2. Hidrolizinis deamininimas.
3. Intramolekulinė deaminacija.
4. Oksidacinis deamininimas.
Vyraujantis gyvūnų audinių, augalų ir daugumos aerobinių mikroorganizmų tipas yra oksidacinis aminorūgščių deamininimas, kuris vyksta dviem etapais, kai susidaro nestabilus tarpinis produktas - imino rūgštis. Tačiau reikia pažymėti, kad dauguma fermentų, kurie katalizuoja oksidacinį aminorūgščių deaminavimą fiziologines vertybes pH lygis neaktyvus. Gyvūnų audiniuose aktyviausias fermentas yra tas, kuris katalizuoja oksidacinį glutamo rūgšties deamininimą – glutamato dehidrogenazę. Galutinis reakcijos produktas yra α-ketoglutaratas.
Transaminacija (transaminacija) - tarpmolekulinio amino grupės perkėlimo iš aminorūgšties į α-keto rūgštį reakcijos be tarpinio amoniako susidarymo.
Transaminacijos reakcijos yra grįžtamos ir universalios visiems gyviems organizmams. Atsiranda dalyvaujant specifiniams fermentams - aminotransferazėms. Bet kuri α-aminorūgštis ir bet kuri α-keto rūgštis gali dalyvauti transaminavime, kad susidarytų nauja amino ir keto rūgštis. Atsižvelgiant į tai, kad glutamo rūgštis dideliu greičiu oksiduojasi gyvūnų audiniuose, galima daryti prielaidą, kad α-ketogutaratas yra vienas iš pagrindinių transaminacijos substratų. Šiuo metu laikoma įrodyta ne tik tai, kad beveik visos aminorūgštys reaguoja su α-ketoglutaro rūgštimi, sudarydamos glutamo rūgštį ir atitinkamą keto rūgštį, bet ir tai, kad transamininimo ir oksidacinio deamininimo reakcijos yra susietos viename procese, kuris vyksta pagal sekanti schema:
Ryžiai. 22. Netiesioginio aminorūgščių deamininimo schema
Kadangi visos šio proceso reakcijos yra grįžtamos, susidaro sąlygos iš esmės bet kurios aminorūgšties sintezei, dalyvaujant atitinkamai α-keto rūgščiai.
Dekarboksilinimas- aminorūgščių karboksilo grupės pašalinimas anglies dioksido pavidalu. Reakcija yra negrįžtama ir ją katalizuoja dekarboksilazės. Yra keletas dekarboksilinimo tipų, tarp kurių labiausiai paplitęs yra α-dekarboksilinimas, t.y. -COOH grupės pašalinimas aminorūgšties α-anglyje. Dekarboksilinimo produktai yra CO2 ir aminai, taip pat gali būti diaminai ir nauja aminorūgštis, priklausomai nuo dekarboksilinamos aminorūgšties pobūdžio.
Kai kurie aminai (triptaminas, histaminas) turi biologinį aktyvumą, tarp diaminų yra žinomos toksinės medžiagos (kadaverinas, putrescinas). Tokiems junginiams neutralizuoti yra specialūs mechanizmai, kurių esmė paprastai susiveda į oksidacinį deaminavimą išskiriant amoniaką.
Amoniako neutralizavimo metodai.
Vienas iš galutinių aminorūgščių apykaitos produktų yra labai toksiškas junginys – amoniakas. Todėl amoniako koncentracija organizme turėtų būti nedidelė. Iš tiesų, amoniako kiekis kraujyje paprastai neviršija 60 µmol/l (tai yra beveik 100 kartų mažiau nei gliukozės koncentracija kraujyje). Žmogaus organizme per parą suskaidoma apie 100 g aminorūgščių, todėl išsiskiria apie 15 g amoniako. Eksperimentai su triušiais parodė, kad 3 mmol/l amoniako koncentracija yra mirtina. Taigi, amoniakas turi būti nuolat neutralizuojamas, kad susidarytų netoksiški junginiai, kurie lengvai pasišalina su šlapimu.
Yra keli pagrindiniai amoniako neutralizavimo būdai.
Dikarboksilinių aminorūgščių amidų susidarymas (redukcinis aminavimas);
Karbamido sintezė;
Amonio druskų susidarymas;
1. Redukcinis aminavimas.
Vienas iš būdų surišti ir neutralizuoti amoniaką organizme, ypač smegenyse, tinklainėje, inkstuose, kepenyse ir raumenyse, yra glutamo ir asparto rūgščių amidų (glutamino arba asparagino) biosintezė.
Glutamino (asparagino) susidarymas, pirma, yra greitas amoniako neutralizavimo būdas ir, antra, amoniako pernešimo iš periferinių audinių į kepenis ir inkstus būdas, kur įvyksta galutinis šių nuodų neutralizavimas ir pašalinimas iš organizmo.
Amoniako neutralizavimas glutamino sintezės būdu taip pat turi anabolinę reikšmę, nes glutaminas naudojamas daugelio junginių sintezei. Glutamino amido grupė gali būti naudojama asparagino, gliukozamino ir kitų amino cukrų, purino ir pirimidino nukleotidų sintezei. Taigi šiose reakcijose amoniakinis azotas yra įtrauktas į įvairius ląstelės struktūrinius ir funkcinius komponentus.
2. Amonio druskų susidarymas.
Apskritai visas amoniakas iš organizmo pašalinamas su šlapimu dviem būdais:
Karbamido pavidalu, kuris sintetinamas kepenyse;
Inkstų kanalėlių epitelyje susidariusių amonio druskų pavidalu;
Amoniako išskyrimas su šlapimu paprastai yra mažas – apie 0,5 g per dieną. Tačiau sergant acidoze jis kelis kartus padidėja.
Amonio druskų sintezė vyksta inkstų kanalėlių spindyje iš čia išskiriamo amoniako ir filtruotų pirminio šlapimo anijonų.
Amoniakas inkstuose susidaro ir dėl kraujyje esančios glutamino amidų grupės, kurios nesilaiko kepenyse. Glutaminas yra hidrolizuojamas glutaminazės, esančios inkstų kanalėlių epitelio ląstelėse.
Amonio druskų susidarymas inkstų kanalėliuose yra svarbus mechanizmas, reguliuojantis organizmo rūgščių-šarmų būklę. Jis smarkiai padidėja esant metabolinei acidozei – rūgščių kaupimuisi organizme ir mažėja, kai organizme netenkama rūgščių (alkalozė).
3. Pagrindinis amoniako neutralizavimo organizme mechanizmas yra karbamido sintezė. Karbamidas išsiskiria iš organizmo su šlapimu kaip pagrindinis galutinis baltymų apykaitos produktas. Karbamidas sudaro iki 80–85% viso iš organizmo pašalinamo azoto. Pagrindinė karbamido sintezės vieta yra kepenys. Karbamido sintezė yra ciklinis metabolinis procesas ir vadinamas ornitino Krebso karbamido ciklu.
Ornitino ciklas yra glaudžiai susijęs su trikarboksirūgšties ciklu (Krebso ciklas). Proceso mechanizmas yra gana paprastas, jis nagrinėjamas tik trimis etapais. Tačiau ciklo ypatybė yra ta, kad reakcijos fermentai pasiskirsto tarp ląstelių citoplazmos ir mitochondrijų.
Kiekvienam ciklo apsisukimui iš dviejų amoniako molekulių susintetinama viena karbamido molekulė ir suvartojamos trys ATP molekulės.
Ryžiai. 23. Karbamido biosintezės schema.
Baltymų biosintezė
Baltymų sintezė nuolat vyksta kiekvienoje gyvoje ląstelėje. Ląstelės baltymų sintezės sistema apima daugiau nei 300 skirtingų makromolekulių koordinuotą sąveiką ir apima visų 20 aminorūgščių, sudarančių baltymų molekules, rinkinį; mažiausiai 20 skirtingų tRNR; ne mažiau kaip 20 skirtingų fermentų rinkinys – aminoacil-tRNR sintetazės; ribosomos; baltymų faktoriai, dalyvaujantys sintezėje skirtinguose vertimo lygiuose; mRNR kaip pagrindinis sistemos komponentas, pernešantis informaciją apie ribosomoje susintetinto baltymo struktūrą.
Nepaisant šio sudėtingumo, baltymai ląstelėje sintetinami gana dideliu greičiu. Pavyzdžiui, E. coli ląstelėse baltymas, susidedantis iš 100 aminorūgščių, susintetinamas per 5 sekundes.
Ryžiai. 24. Baltymų biosintezės schema (pagal A.S. Spirin). Apskritimai žymi laisvas aminorūgštis ir jų liekanas polipeptidinėje grandinėje.
Yra žinoma, kad baltymo aminorūgščių seka (pirminė struktūra) yra užkoduota genuose. Pasiuntinio RNR (mRNR) arba pasiuntinio RNR (mRNR) perneša genetinę informaciją iš DNR, esančios branduolyje, į citoplazmą, kur ji jungiasi su ribosomomis ir yra baltymų sintezės šablonas. RNR sintezės procesas vadinamas transkripcija. Po to, kai tapo žinomos geno struktūrinės savybės, transkripcijos mechanizmas buvo visiškai iššifruotas. Preliminariai susintetinama visa papildoma geno kopija, pro-RNR, kuri vėliau vyksta brendimo procesu (mRNR apdorojimas).
Apdorojimas susideda iš fermentinio pirminio nuorašo pjaustymo, po to pašalinant jo vidines sritis ir sujungiant egzonines sritis, sudarant nenutrūkstamą subrendusios mRNR kodavimo seką, kuri vėliau dalyvauja genetinės informacijos vertime. Apdorojimo metu taip pat keičiasi besiformuojančios brandžios mRNR molekulės 5" ir 3" galai.
Vertimas, kaip kitas genetinės informacijos įgyvendinimo etapas, susideda iš polipeptido sintezės ribosomoje, kurioje mRNR molekulė naudojama kaip šablonas.
Vertimas gali būti laikomas procesu, kai mRNR „nukleotidų kalba“ paverčiama baltymo molekulės „aminorūgšties“ polipeptidine grandine. Šis procesas vyksta dėl to, kad mRNR nukleotidų sekoje yra kiekvienos aminorūgšties kodo „žodžiai“ - genetinis kodas. Kiekvienas iš eilės trigubas nukleotidų derinys koduoja vieną aminorūgštį – kodoną. Genetinis kodas susideda iš 64 kodonų.
Genetinis kodas yra išsigimęs. Tai reiškia, kad daugumą aminorūgščių koduoja keli kodonai. Pirmųjų dviejų nukleotidų seka lemia kiekvieno kodono specifiškumą, t.y. Tą pačią aminorūgštį koduojantys kodonai skiriasi tik trečiaisiais nukleotidais.
Kitas išskirtinis bruožas Genetinis kodas – tai jo tęstinumas, „skyrybos ženklų“ nebuvimas, t.y. signalai, rodantys vieno kodono pabaigą ir kito pradžią. Kitaip tariant, kodas yra linijinis, vienakryptis ir tęstinis. Svarbiausias kodo bruožas yra jo universalumas visiems gyviems organizmams nuo bakterijų iki žmonių. Kodas nepatyrė reikšmingų pokyčių per milijonus metų evoliucijos.
Iš 64 kodonų 3, ty UAG, UAA, UGA, yra „beprasmiai“. Šie kodonai tai daro svarbi funkcija terminacijos signalai polipeptidų sintezėje ribosomose.
Vertimo procesą galima suskirstyti į tris pagrindinius etapus – inicijavimą, pailginimą ir užbaigimą.
Transliacijos inicijavimą užtikrina iRNR molekulės sujungimas su tam tikra disocijuotos ribosomos smulkaus subvieneto sritimi ir inicijavimo komplekso susidarymas.
Pailgėjimo procesas yra tiesiogiai susijęs su dideliu ribosomų subvienetu, kuris turi specifines dalis – A (aminorūgštis) ir P (peptidilas). Jis prasideda nuo peptidinės jungties susidarymo tarp inicijuojančios (pirmoji grandinėje) ir vėlesnių (antrųjų) aminorūgščių. Tada ribosoma perkelia vieną mRNR tripletą kryptimi 5"→ 3", kurį lydi inicijuojančios tRNR atsiskyrimas nuo matricos (mRNR), nuo inicijuojančios aminorūgšties ir jos išskyrimas į citoplazmą. Tokiu atveju antroji aminoacil-tRNR juda iš A vietos į P vietą, o išlaisvintą A vietą užima kita (trečia) aminoacil-tRNR. Kartojamas nuoseklus ribosomos judėjimas „tripletais žingsniais“ išilgai mRNR grandinės, kartu su tRNR, patenkančios į P vietą, išsiskyrimas ir susintetinto polipeptido aminorūgščių sekos padidėjimas.
Vertimo nutraukimas yra susijęs su vieno iš trijų žinomų mRNR stop tripletų patekimu į ribosomos A vietą. Kadangi toks tripletas neneša informacijos apie jokią aminorūgštį, bet yra atpažįstamas atitinkamų terminacinių baltymų, polipeptidų sintezės procesas sustoja ir jis atsijungia nuo matricos (mRNR).
Potransliacinė polipeptido modifikacija yra paskutinis genetinės informacijos diegimo ląstelėje etapas, dėl kurio susintetintas polipeptidas virsta funkciškai aktyvia baltymo molekule. Tokiu atveju pirminis polipeptidas gali būti apdorojamas, susidedantis iš fermentinio inicijuojančių aminorūgščių pašalinimo, kitų (nereikalingų) aminorūgščių liekanų skilimo ir struktūrinės organizacijos lygių formavimo ir kt.
Kepenyse vyksta aminorūgščių, albuminų ir daugumos kraujo serumo globulinų, protrombino ir fibrinogeno deamininimo, transamininimo ir sintezės procesai. Daroma prielaida, kad albuminą ir α-globulinus gamina daugiakampės kepenų ląstelės, β- ir γ-globulinai susidaro RES, ypač kepenų Kupferio ląstelėse ir kaulų čiulpų plazmos ląstelėse.
Pagrindinis kepenų vaidmuo baltymų apykaitoje paaiškina didelį gydytojų susidomėjimą šio metabolizmo parametrų nustatymo metodais. Tai visų pirma apima viso plazmos baltymų ir jo frakcijų, įskaitant protrombiną, kiekio nustatymą. Kartu su proteinogramos nustatymu jie nustato praktinis naudojimas ir tyrimai, kurie tik netiesiogiai rodo kraujo baltymų pakitimų buvimą, įskaitant patologinių baltymų – paraproteinų – pasireiškimą. Tai apima labilumo testus ir koloidinius tyrimus.
Bendras baltymas sveikų žmonių plazmoje yra 7,0-8,5% (K. I. Stepashkina, 1963). Bendro baltymų kiekio pokytis pastebimas tik esant dideliems baltymų apykaitos sutrikimams. Priešingai, atskirų frakcijų santykio pokyčiai yra labai subtilus baltymų apykaitos būklės rodiklis.
Plačiausiai praktikoje naudojamas metodas yra baltymų frakcijų nustatymas popierine elektroforeze. Pastarojo trūkumas – gaunamų rezultatų svyravimai priklausomai nuo naudojamo metodo versijos. Todėl literatūros duomenys apie įprastą proteinogramą nėra identiški.
7 lentelėje pateikiamos aprašytos normos parinktys įvairių autorių(pagal V. E. Predtechenskį, 1960).
Pažeidus kepenis, mažėja albumino ir α1-globulinų sintezė daugiakampėse kepenų ląstelėse, o Kupfferio ląstelėse ir periportalinėse mezenchiminėse ląstelėse padidėja β- ir γ-globulinų sintezė (kaip retikuloendotelinių ląstelių dirginimo pasireiškimas), todėl kiekybinis. baltymų frakcijų pokyčiai – disproteinemija.
Difuziniams kepenų pažeidimams, tiek ūminiams, tiek lėtiniams jų paūmėjimo metu, būdingi šie proteinogramos pokyčiai: sumažėja albumino kiekis ir padaugėja globulinų. Kalbant apie pastarąjį, Y-globulino frakcija daugiausia didėja, matyt, dėl antikūnų, panašių į Y-globulinus, elektroforetinio mobilumo. α2- ir β-globulinų kiekis didėja mažiau. Proteinogramos pasikeitimo laipsnis tiesiogiai priklauso nuo ligos sunkumo. Išimtis yra agamaglobulinemija su kepenų koma. Bendras baltymų kiekis paprastai šiek tiek padidėja dėl hiperglobulinemijos.
Vertinant proteinogramą pacientams, sergantiems kepenų pažeidimu, reikia nepamiršti, kad sergant daugybe labai įvairių ligų, pastebimas reikšmingas baltymų frakcijų pokytis, pavyzdžiui, sergant kolagenoze, inkstų pažeidimu, mielomatoze ir kt.
Sergant kepenų ligomis pakinta kraujo krešėjimo sistema, o įvairių kraujo krešėjimo faktorių nustatymas yra bandymas įvertinti. funkcinė būklė kepenys. Būdingiausi pokyčiai yra protrombinas ir prokonvertinas.
Protrombinas(II kraujo krešėjimo faktorius) yra globulinas; atliekant elektroforetinius plazmos tyrimus, protrombino smailė yra tarp albuminų ir u-globulinų. Protrombinas susidaro kepenų ląstelėse dalyvaujant vitaminui K. Kraujo krešėjimo metu protrombinas virsta trombinu. Protrombino koncentracija kraujo plazmoje yra apie 0,03%. Praktiškai nustatomas ne absoliutus protrombino kiekis, o „protrombino laikas“ ir protrombino indeksas. Sovietų Sąjungoje labiausiai paplitęs protrombino indekso nustatymo metodas yra V. N. Tugolukovo (1952) metodas. Paprastai protrombino indeksas yra 80-100%.
Kepenų patologijų atveju gali sutrikti hepatocitų gebėjimas sintetinti protrombiną. Be to, kepenų pažeidimas yra susijęs su daugelio vitaminų, įskaitant vitaminą K, nusėdimo pažeidimu, kuris taip pat yra hipoprotrombinemijos priežastis. Todėl, jei nustatomas protrombino indekso sumažėjimas, pakartotinis tyrimas turėtų būti atliekamas po 3 dienų vitamino K apkrovos - 0,015 vikasol 3 kartus per dieną. Jei protrombino kiekis išlieka mažas, tai rodo kepenų parenchimos pažeidimą.
Kitas kraujo krešėjimo sistemos veiksnys, kuris natūraliai reaguoja į kepenų pažeidimą, yra prokonvertinas (VII faktorius, stabilus faktorius). Prokonvertinas katalizuoja tromboplastino veikimą, pagreitindamas trombino susidarymą. Šis faktorius susidaro kepenyse, jo kiekis plazmoje yra 0,015-0,03%. Prokonvertino, kaip ir protrombino, kiekis išreiškiamas indeksu. Įprastas prokonvertinimo laikas yra 30-35 sekundės, indeksas yra 80-120%.
Kai pažeidžiama kepenų parenchima, sumažėja ir protrombino indeksas, ir prokonvertino indeksas. Yra lygiagretumas tarp šių rodiklių ir kepenų pažeidimo sunkumo (K. G. Kapetanaki ir M. A. Kotovščikova, 1959; A. N. Filatovas ir M. A. Kotovščikova, 1963).
Siūlomas didelis kiekis įvairių metodų, kurios netiesiogiai lemia disproteinemijos ir paraproteinemijos buvimą. Visi jie yra pagrįsti patologinio baltymo nusodinimu įvairiais reagentais.
Takata-Ara testas (sublimato testas) pagrįstas stambiai išsisklaidžiusių baltymų flokuliuojančių nuosėdų nusodinimu, veikiant Takata reagentui, turinčiam sublimato. Reakcija vertinama pagal nuosėdų tankį arba serumo, kuriame susidaro drumstumas, praskiedimą. Mėginys vertinamas kaip teigiamas, jei mėgintuvėliuose su Takata reagentu ir mažėjančiu serumo kiekiu (1,0; 0,5; 0,25; 0,12 ml ir kt.) pirmuose trijuose ir daugiau mėgintuvėlių atsiranda flokuliuojančių nuosėdų; jei tik pirmuosiuose dviejuose – silpnai teigiamas. Testas tampa teigiamas, kai padidėja γ-globulinų kiekis kraujyje, ypač sergant Botkino liga, kepenų ciroze, bet ir daugeliu kitų ligų (pneumonija, sifiliu ir kt.).
Viena iš Takata-Ara testo modifikacijų yra Gross testas (sublimatinė-nuosėdinė reakcija), kurio metu rezultatai išreiškiami sublimuoto reagento mililitrais, reikalingo ryškiam drumstumui gauti. Norma yra 2 ml ar daugiau. Sergant kepenų ligomis, Gross testo vertės sumažinamos iki 1,8-1,6 ml, esant dideliam pažeidimui - iki 1,4 ml ir mažesnės.
Veltmano testas pagrįstas plazmos baltymų krešėjimu, kai kaitinama esant įvairios koncentracijos (nuo 0,1 iki 0,01%) kalcio chlorido tirpalo. Paprastai krešėjimas įvyksta, kai tirpalo koncentracija yra didesnė nei 0,04%, t.y. pirmuose 6-7 mėgintuvėliuose. Kepenų pažeidimui būdingas mažesnės koncentracijos nuosėdų atsiradimas - krešėjimo „juostelės“ pailgėjimas.
Cefalino testas pagrįstas cefalino-cholesterolio emulsijos flokuliacijos atsiradimu, kai yra paciento kraujo serume. Testas turi pranašumą prieš pirmiau nurodytus, kad jis yra labai teigiamas esant kepenų parenchimos nekrozei, todėl gali būti naudingas nustatant proceso aktyvumą sergant Botkino liga ir kepenų ciroze bei diferencinė diagnostika tarp obstrukcinės geltos (ankstyvosiose stadijose) ir kepenų parenchimos pažeidimo.
Timolio drumstumo testas pagrįstas drumstumo nustatymu, kuris atsiranda, kai tiriamasis serumas sujungiamas su timolio reagentu. Drumstumo laipsnis nustatomas po 30 minučių ir įvertinamas spektrofotometru arba kolorimetru. Naudojant standartinę drumstumo kreivę, rezultatas gaunamas savavališkais vienetais. Norma svyruoja nuo 0,8 iki 5,0 vienetų. Jei kepenys yra pažeistos, mėginio vertė padidėja ir pasiekia 30-35 vienetus. su Botkino liga (Popper, Schaffner, 1961).
Timolio drumstumo testą galima tęsti atliekant timolio flokuliacijos testą: įvertinama flokuliacija, kuri atsiranda praėjus 24 valandoms po serumo sumaišymo su timolio reagentu.
Likęs azotas kraujyje Paprastai tai yra 20-40 mg%. Sunki azotemija (iki 100 mg% ar daugiau) atsiranda esant sunkiam kepenų pažeidimui (ūminė distrofija dėl hepatito, galutinės stadijos cirozė, kepenų nepakankamumas po kepenų ir tulžies takų operacijų) ir rodo kepenų nepakankamumo vystymąsi.
Serumo amoniakas Paprastai tai yra 40-100%. Hiperamonemija stebima esant kepenų nepakankamumui, taip pat esant ryškioms porto-caval anastomozėms (išsivysčiusioms natūraliai arba susidariusioms operacijos metu), per kurias kraujas teka iš žarnyno, aplenkdamas kepenis. Ryškiausias amoniako kiekio padidėjimas periferiniame kraujyje stebimas pacientams, sergantiems kepenų nepakankamumu po baltymų apkrovos (valgant daug mėsos, kraujas patenka į žarnyną kraujavimo iš stemplės ar skrandžio metu). Portalo-kepenų nepakankamumui nustatyti gali būti naudojamas testas su amoniako druskų apkrova (A. I. Khazanov, 1968).
Lipoproteinai ir glikoproteinai*. Serumo baltymai sudaro stabilius junginius su lipidais ir angliavandeniais: lipo- ir glikoproteinus. Natūralu, kad pasikeitus skirtingų plazmos baltymų frakcijų santykiui, kinta ir su jais susijusių kompleksų kiekis.
Elektroforezės metu lipoproteinai išskiriami į frakcijas, atitinkančias globulino α1-, β ir Y frakcijas. Y frakcija („lipidų liekana“) apima baltymų junginius su neutraliais riebalais ir cholesterolio esterius, kurie šiek tiek juda elektriniame lauke. Ši frakcija praktiškai neįdomi, nes pastaroji nesikeičia esant patologinėms sąlygoms. Sveiki asmenys turi tokį procentinį α ir β frakcijų, lipoproteinų santykį (I. E. Tareeva, 1962): α-lipoproteinų - 29,0 ± 4,9; β-lipoproteinai - 71,0 ± 4,9; santykis β/α-2,45 ± 0,61.
Nustatytas ryšys tarp lipoproteinų α ir β frakcijų santykio pokyčių ir kepenų parenchimos pažeidimo sunkumo. Visiško lygiagretumo tarp lipoproteinogramos pokyčių ir kitų funkcinių rodiklių nėra. Tačiau reikia pažymėti, kad Botkino ligai ir aktyviajai kepenų cirozės fazei būdingas α-lipoproteinų kiekio sumažėjimas, kol jie visiškai išnyksta lipidų profilyje, ir β-lipoproteinų padidėjimas, atitinkamai padidėjus β. /α santykis kelis kartus. Sergant lėtiniu kepenų pažeidimu, šie pokyčiai ne tokie ryškūs.
Glikoproteinai yra įvairių angliavandenių junginiai su baltymais, daugiausia globulinais. Elektroforezinis metodas leidžia atskirti glikoproteinų frakcijas su atitinkamomis baltymų frakcijomis. Glikoproteinų sintezė vyksta kepenyse, todėl suprantama bandyti glikoproteinų nustatymą panaudoti funkcinė diagnostika. Tačiau įvairių autorių gauti duomenys tiriant pacientus, sergančius kepenų patologija, išlieka labai prieštaringi. Labiau būdingas α-glikoproteinų frakcijos padidėjimas (N. A. Zaslavskaya, 1961; I. D. Mansurova, V. I. Dronova ir M. S. Panasenko, 1962).
* Dėl nustatymo metodo žr.: A. F. Blyuger. Kepenų struktūra ir funkcija sergant epideminiu hepatitu. Ryga, 1964 m.
Baltymų apykaita
Baltymų apykaita yra pagrindinė visų biocheminių procesų, kuriais grindžiamas gyvas organizmas, grandis. Apibūdinamas baltymų apykaitos intensyvumas azoto balansas, nes didžioji dalis organizmo azoto gaunama iš baltymų. Taip atsižvelgiama į pašarų azotą, organizmo azotą ir šalinimo produktų azotą. Azoto balansas gali būti teigiamas (kai padidėja gyvūno svoris ir organizme susilaiko azoto), lygus nuliui arba stebimas azoto balansas (iš organizmo pasišalina tiek azoto, kiek tiekiama su pašarais). ), ir neigiamas (baltymų skilimo nekompensuoja pašariniai baltymai). Būdingas azoto balansas baltymų minimumas– mažiausias baltymų kiekis pašaruose, būtinas azoto balansui organizme palaikyti. Baltymų minimumas, skaičiuojamas 1 kg gyvojo svorio, turi šias vidutines vertes, g:
| Laktuojanti karvė | 1 |
| Nelaktuojanti karvė | 0,6-0,7 |
| Avis | 1 |
| Ožka | 1 |
| Kiaulė | 1 |
| Darbinis arklys | 1,24,42 |
| Arklys neveikia | 0,7-0,8 |
Pašariniai baltymai skirstomi į visavertis Ir prastesnis. Visaverčiuose pašaruose yra nepakeičiamų aminorūgščių likučių, kurių gyvūno organizmas negali susintetinti: valino, izoleucino, leucino, lizino, metionino, treonino, triptofano ir fenilalanino. Sąlygiškai nepakeičiamos aminorūgštys apima
histidino, nes nedidelį jo trūkumą pašaruose kompensuoja virškinimo trakto mikrofloros sintezė. Likusios aminorūgštys yra pakeičiamos ir gali būti susintetintos gyvūno organizme: alanino, asparto ir glutamo rūgštys, serijos. Penkios aminorūgštys laikomos iš dalies nepakeičiamomis: argininas, glicinas, tirozinas, cistinas ir cisteinas. Imino rūgštys prolinas ir hidroksiprolinas gali būti sintetinami organizme.
IN įvairūs pašarai ir maisto produktuose yra nevienodas baltymų kiekis, %:
| Žirnių pupelės | 26 | Pašarinės mielės | 16 |
| Sojos pupelės | 35 | Bulvė | 2,0-5 |
| kviečių grūdai | 13 | Kopūstai | 1,1-1,6 |
| kukurūzų grūdai | 9,5 | Morkos | 0,8-1 |
| ryžių grūdų | 7,5 | Runkeliai | 1,6 |
Gyvūninės kilmės produktuose gausu visaverčių baltymų, %:
| Liesos jautienos | 21,5 | Varškė | 14,6 |
| Liesa aviena | 19,8 | Sūriai | 20-36 |
| Riebi ėriena | 25 | Vištienos kiaušinis | 12,6 |
| Kiauliena riebi | 16,5 | Karvės pienas | 3,5 |
| Žuvis | 9-20 | Karvės sviestas | 0,5 |
Visaverčio baltymo standartas dažniausiai yra kazeinas, kuriame yra visos nepakeičiamos aminorūgštys.
Baltymų virškinimas. Virškinimo kanale baltymai suskaidomi į aminorūgštis ir prostatos grupes.
IN burnos ertmė pašarai, kuriuose yra baltymų, mechaniškai susmulkinami, sudrėkinami seilėmis ir susidaro maisto boliusas, kuris per stemplę patenka į skrandį (atrajotojams – į proventrikulą ir pilvo žarną, paukščiams – į liaukinius ir raumeninius skrandžius). Seilėse nėra fermentų, galinčių skaidyti maisto baltymus. Sukramtytas pašaras patenka į skrandį (atrajotojams – į pilvo ertmę), sumaišomas ir mirkomas skrandžio sultimis.
Skrandžio sultys- bespalvis ir šiek tiek opalinis skystis, kurio tankis yra 1,002–1,010. Žmogus per dieną pagamina apie 2 litrus, didelis galvijai- 30, arkliui - 20, kiaulei - 4, šuniui - 2-3, avys ir ožka - 4 litrai skrandžio sulčių. Skrandžio sulčių sekrecija pirmoje
(sudėtingo reflekso) fazę lemia maisto išvaizda, kvapas ir skonis, antroje (neurohumoralinėje) fazėje - jo cheminė sudėtis ir mechaninis gleivinės receptorių dirginimas. Skrandžio sulčių sudėtyje yra 99,5% vandens ir 0,5% kietųjų medžiagų. Tankioms medžiagoms priskiriami fermentai pepsinas, reninas, gastriksinas, želatinazė, lipazė (kiaulėms ir amilazė); baltymai - serumo albuminai ir globulinai, mukoproteinai, Castle faktorius; iš mineralinių medžiagų, rūgščių (daugiausia druskos) ir druskų.
Pagrindinis skrandžio sulčių fermentas yra pepsinas, o rūgštis, kuri sukuria sąlygas jo kataliziniam veikimui, yra druskos rūgštis. Pagrindinės skrandžio dugno liaukų ląstelės dalyvauja formuojant pepsiną, o parietalinės – druskos rūgštį. Chlorido jonų šaltinis yra NaCl, H + jonai – protonai, dėl redokso reakcijų patenkantys iš kraujo į parietalinių ląstelių citoplazmą (G. D. Kovbasyuk, 1978).
Vandenilio chlorido rūgštis sukuria reikiamą rūgštingumą kataliziniam fermentų veikimui. Taigi žmonėms skrandžio sulčių pH yra 1,5-2,0, galvijų - 2,17-3,14, arklio - 1,2-3,1, kiaulių - 1,1-2,0, avių - 1,9-5,6, paukščių - 3,8. Vandenilio chlorido rūgštis taip pat sudaro sąlygas pepsinogenui virsti pepsinu, pagreitina baltymų skilimą į sudedamąsias dalis, denatūravimą, patinimą ir atsipalaidavimą, neleidžia skrandyje vystytis puvimo ir fermentacijos procesams, skatina žarnyno hormonų sintezę ir kt. Laboratorinėje praktikoje skrandžio sulčių bendras, laisvas ir surištas rūgštingumas.
Reniną (chimoziną arba šliužo fermentą) gamina jaunų atrajotojų pilvo gleivinės liaukos. Jis sintetinamas prorenino pavidalu, kurio pH
IN skrandis Daugumos pašarų baltymų skilimas vyksta hidroliziniu būdu. Taigi nukleoproteinai, veikiami druskos rūgšties ir pepsino, skyla į
nukleino rūgštys ir paprasti baltymai. Čia vyksta ir kitų proteidų skilimas. Veikiant pepsinui, suskaidomi peptidiniai ryšiai baltymų molekulių pakraščiuose. Lengviausia nutraukti ryšius, kuriuos sudaro aromatinės ir dikarboksirūgštys. Pepsinas lengvai skaido gyvūninės kilmės baltymus (kazeiną, mioglobiną, miogeną, mioziną) ir kai kuriuos augalinius baltymus, daugiausia sudarytus iš monoaminodikarboksirūgščių (javų gliadiną ir gluteliną), išskyrus vilnos keratinus, šilko fibroinus, gleivių gleives, ovomukoidus, kai kurių kaulų baltymų ir kremzlių.
Kai kuriuos baltymus skaido kiti skrandžio sulčių proteolitiniai fermentai, pavyzdžiui, kolagenai – želatinazė, kazenas – reninas.
Skrandžio sulčių sudedamųjų dalių, pirmiausia druskos rūgšties ir fermentų, įtakoje baltymai skrandyje hidrolizuojasi iki protezinių grupių, albuminų, peptonų, polipeptidų ir net aminorūgščių.
Skrandžio sekreciją skatina virškinamojo trakto gleivinės hormonoidai: gastrinas (pylorus), enterogastrinas (žarnyne), histaminas (skrande) ir kt.
Atrajotojų baltymų virškinimo ypatumai. Atrajotojams maisto boliusas iš stemplės patenka į proventrikulą, kur papildomai apdorojamas mechaniškai; kramtant stemplę grįžta į burnos ertmę, vėl sutraiškoma, tada patenka į prieskrandį, tinklelį, knygą ir pilvuką, kur pirmasis. virškinimo etapas baigtas.
Proventriculus cheminis pašarinių medžiagų apdorojimas vyksta veikiant ten simbiotuojančių bakterijų, blakstienų ir grybų fermentams. Iki 38% galvijų prieskrandžio mikrobų ir 10% avių prieskrandžio mikrobų pasižymi proteolitiniu aktyvumu, 70-80% tokių fermentų yra susitelkę ląstelių viduje, 20-30% - prieskrandžio skystyje. Fermentai veikia panašiai kaip tripsinas, skaidydami peptidinius ryšius tarp arginino arba lizino karboksilo grupės ir kitų aminorūgščių amino grupės, kai pH 5,5-6 ir pH 6,5-7. Peptidinių hidrolazių veikiami baltymai skaidomi į peptidus, peptidai peptidazėmis į oligopeptidus, oligopeptidai į aminorūgštis. Taigi, kukurūzų zeinas 60% hidrolizuojasi iki aminorūgščių ir
kazeinas - 90%. Kai kurias aminorūgštis deaminuoja bakterijų fermentai.
Įspūdingas virškinimo ypatumas proventriculus yra baltymų sintezė mikroorganizmams iš nebaltyminių pašarų ir jo perdirbtų produktų medžiagų. Didžiąją augalinio maisto dalį sudaro angliavandeniai ir pirmiausia skaidulos. Skaidulos priekiniame skrandyje, veikiamos mikrobų fermentų celiulazės ir celobiazės, suskaidomos į α-D(+)-gliukozės ir β-D(+)-gliukozė.
Monozėse vyksta įvairių rūšių fermentacija, dėl kurios susidaro mažos molekulinės masės riebalų rūgštys. Taigi, pieno fermentacijos metu, kurią sukelia Bact. lactis, pieno rūgštis susidaro iš gliukozės: C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 → CHOH - COOH. Vykstant sviesto rūgšties fermentacijai, kurią sukelia Clostridium genties bakterijos, susidaro sviesto rūgštis: C 6 H 12 O 6 → CH 3 - CH 2 - CH 2 - COOH + 2H 2 + 2CO 2 ir kt.
Lakiųjų riebalų rūgščių kiekis karvės prieskrandyje gali siekti 7 kg per dieną. Laikant koncentruotą šieną, karvių prieskrandyje yra: acto rūgšties - 850-1650 g, propiono rūgšties - 340-1160, sviesto rūgšties - 240-450 g.
Kalbant apie acto rūgštis Avies prieskrandyje per parą susidaro 200-500 g lakiųjų riebalų rūgščių. Jų procentinė sudėtis yra tokia:
Dalis šių rūgščių yra naudojamos pieno riebalų, glikogeno ir kitų medžiagų sintezei (22 pav.), o kai kurios – kaip medžiaga mikroflorai sintetinti aminorūgštis ir savo baltymus.
Aminorūgščių sintezė mikrofloroje atrajotojų priekiniame skrandyje vyksta dėl fermentacijos produktų be azoto ir amoniako. Amoniako šaltinis yra karbamido skilimo produktai, amonio druskos ir
kiti azoto turintys priedai prie dietos. Taigi, karbamidas, veikiamas didžiojo prieskrandžio mikrofloros gaminamo fermento ureazės, suskaidomas į amoniaką ir anglies dioksidą:
Azoto neturinčių produktų šaltinis dažniausiai yra keto rūgštys, kurios susidaro iš riebalų rūgščių (žr. aukščiau). Ši biosintezė paprastai yra redukcinio aminavimo pobūdžio:
Iš aminorūgščių mikroorganizmai sintetina baltymus, reikalingus jų egzistavimui. Priklausomai nuo dietos, karvių prieskrandyje per dieną gali susintetinti 300-700 g bakterinių baltymų.
Iš proventriculus pašarų masės patenka į pilvuką, kur, veikiami rūgščių šliužo fermento sulčių, žūva mikroorganizmai, o jų baltymai suskaidomi į aminorūgštis.
Iš skrandžio (abomasumo) pašaro masė mažomis porcijomis patenka į plonoji žarna, kur baigiamas baltymų skaidymas. Jame dalyvauja kasos sekreto ir žarnyno sulčių proteolitiniai fermentai. Šios reakcijos vyksta neutralioje ir silpnai šarminėje aplinkoje (pH 7-8,7). Plonojoje žarnoje vandenilio chlorido rūgštį neutralizuoja kasos sekrecijos bikarbonatai ir žarnyno sultys: HCl + NaHCO 3 → NaCl + H 2 CO 3.
Anglies rūgštis, veikiama fermento karboanhidrazės, suskaidoma į CO 2 ir H 2 O. CO 2 buvimas prisideda prie stabilios emulsijos susidarymo chyme, o tai palengvina virškinimą.
Apie 30% baltymų peptidinių jungčių suskaido tripsinas. Jis išsiskiria neaktyvaus tripsinogeno pavidalu ir, veikiamas žarnyno gleivinės fermento enterokinazės, paverčiamas aktyviu tripsinu, prarasdamas heksapeptidą, kuris anksčiau dengė aktyvųjį centrą (23 pav.) Tripsinas skaido peptidines jungtis. kurias sudaro - arginino ir lizino COOH grupės ir - kitų aminorūgščių NH 2 grupės.
Beveik 50% peptidinių jungčių suskaido chimotripsinas. Jis išsiskiria chimotripsinogeno pavidalu, kuris, veikiamas tripsino, paverčiamas chemotripsinu. Fermentas skaido peptidinius ryšius, sudarytus iš fenilalanino, tirozino ir triptofano COOH grupių bei kitų aminorūgščių NH 2 grupių. Likusias peptidines jungtis skaido žarnyno sulčių ir kasos sulčių peptidazės – karboksipeptidazės ir aminopeptidazės.
Kasos sultyse yra kolagenazės (skaido kolageną) ir elastinazės (hidrolizuoja elastiną). Fermentų veiklą aktyvina mikroelementai: Mg 2+, Mn 2+, Co 2+ ir kt. Galutinis etapas Baltymų virškinimas parodytas diagramoje:
Baltymų virškinimas vyksta žarnyno ertmėje ir gleivinės paviršiuje (parietalinis virškinimas).
Žarnyno ertmėje suskaidomos baltymų molekulės, o gleivinės paviršiuje - jų „fragmentai“: albumozės, peptonai, polipeptidai, tripeptidai ir dipeptidai.
Baltymai ir jų dariniai, kurie nebuvo suirę plonojoje žarnoje, yra vėliau dvitaškis veikiami puvimo. Puvimas – daugiapakopis
procesas, kuriame tam tikrose stadijose dalyvauja įvairūs mikroorganizmai: anaerobinės ir aerobinės Bacillus ir Pseudomonas genčių bakterijos, blakstienėlės ir kt. Bakterijų peptidinių hidrolazių įtakoje kompleksiniai baltymai suskaidomi į baltymus ir protezų grupes. Baltymai savo ruožtu hidrolizuojami iki amino rūgščių ir vyksta deamininimas, dekarboksilinimas, intramolekulinis skilimas, oksidacija, redukcija, metilinimas, demetilinimas ir kt. Atsiranda daug toksiškų produktų, kurie per žarnyno gleivinę absorbuojami į kraujotakos ir limfos sistemas. ir yra pernešami visame kūne, nuodydami jo organus, audinius ir ląsteles.
Taigi, skilimo storojoje žarnoje metu aminorūgštys dekarboksilinamos, todėl susidaro toksiški aminai, pavyzdžiui, kadaverinas ir putrescinas.
Deamininimo (redukcinio, intramolekulinio, hidrolizinio, oksidacinio) metu susidaro amoniakas, sočiosios ir nesočiosios karboksirūgštys, hidroksi rūgštys ir keto rūgštys.
Bakterijų dekarboksilazės gali sukelti tolesnį karboksirūgščių skilimą, susidarant angliavandeniliams, aldehidams, alkoholiams ir kt.: CH 3 -CH 2 - COOH → CH 3 -CH 3 + CO 2;
Šie procesai dažniausiai vyksta kartu ir etapais, o tai galiausiai lemia įvairių puvimo produktų atsiradimą. Taigi ciklinių aminorūgščių puvimo metu susidaro šie fenoliai.
Triptofano puvimo metu susidaro skatolis ir indolas.
Puvimo cistino ir cisteino skilimo metu susidaro merkaptanai, vandenilio sulfidas, metanas, anglies dioksidas.
Baltymų puvimo procesai intensyviai vystosi, kai gyvuliai šeriami nekokybiškais pašarais, pažeidžiamas šėrimo režimas, sergant virškinimo trakto ligomis (proventrikulo atonija, vidurių užkietėjimu), infekcinėmis (kolibacilozė) ir invazinėmis (askaridozė) ligomis. Tai neigiamai veikia gyvūnų sveikatą ir produktyvumą.
Baltymų įsisavinimas. Baltymai absorbuojami aminorūgščių, mažos molekulinės masės peptidų ir protezinių grupių pavidalu. Naujagimiams gyvūnams pasisavinama dalis nesuvirškintų priešpienio ir pieno baltymų. Rezorbcijos vieta – gleivinės gaurelinio epitelio mikrovileliai plonoji žarna. Aminorūgštys patenka į ląstelę per submikroskopinius mikrovilliukų kanalėlius ir egzoplazminę membraną dėl difuzijos, osmoso procesų, baltymų nešėjų pagalba nuo koncentracijos ir elektrocheminių gradientų. Visų pirma, aminorūgštis jungiasi su transporteriu. Tai daugiavalentis jonas, turintis keturias vietas
jungiasi prie neutralių, rūgščių ir bazinių aminorūgščių, taip pat su Na + jonu. Praėjusi membraną, aminorūgštis atsiskiria nuo nešiklio ir palaipsniui juda per endoplazminį tinklą ir sluoksninį kompleksą nuo viršūninio krašto iki enterocito bazinės srities (24 pav.). Argininas, metioninas, leucinas pasisavinami greičiau; lėčiau – fenilalaninas, cisteinas, tirozinas; lėtai – alaninas, serinas ir glutamo rūgštis.
Natrio siurblys vaidina svarbų vaidmenį absorbcijos procesuose, nes natrio chloridas pagreitina absorbciją.
Šiam procesui sunaudojamą cheminę energiją suteikia mitochondrijos.
Baltymų nešiklis dalyvauja aminorūgščių judėjime visoje ląstelėje. Bazinėje ir šoninėje ląstelės srityse yra suskaidomas transporterio + aminorūgščių kompleksas.
Aminorūgštis difunduoja į tarpląstelinę erdvę ir patenka į kraują arba
gaurelių limfinė sistema, o Na + jonai grįžta į ląstelės paviršių ir sąveikauja su naujomis aminorūgščių dalimis. Šiuos procesus reguliuoja nervų ir humoralinės sistemos.
Storojoje žarnoje absorbuojami puvimo produktai: fenolis, krezolis, indolas, skatolis ir kt.
Tarpiniai mainai. Baltymų absorbcijos produktai patenka į kepenis per vartų venų sistemą. Aminorūgštys, likusios kraujyje po to, kai praeina per kepenis iš kepenų venos, patenka į didelis ratas kraujotaką ir yra pernešamos į atskirus organus, audinius ir ląsteles. Dalis aminorūgščių patenka iš tarpląstelinio skysčio Limfinė sistema, tada sisteminė kraujotaka.
Kraujo plazmoje yra tam tikras kiekis aminorūgščių ir polipeptidų. Jų kiekis padidėja po šėrimo.
Kraujo plazmoje gausu glutamino ir glutamo rūgšties.
Didžioji dalis aminorūgščių išleidžiama baltymų biosintezei, dalis – biologinei biosintezei. veikliosios medžiagos(nebaltyminiai hormonai, peptidai, aminai ir kt.), kai kurie iš jų, deaminuoti, naudojami kaip energetinės žaliavos ir medžiaga lipidų, angliavandenių, nukleorūgščių ir kt. biosintezei.
Baltymų biosintezė
Baltymų biosintezė vyksta visuose organuose, audiniuose ir ląstelėse. Didžiausias kiekis Baltymai sintetinami kepenyse. Jo sintezę vykdo ribosomos. Pagal cheminę prigimtį ribosomos yra nukleoproteinai, susidedantys iš RNR (50-65%) ir baltymų (35-50%).
Ribosomos susidaro savaime susirenkant iš iš anksto susintetintos RNR ir baltymų. Jie yra granuliuoto endoplazminio tinklo komponentai, kuriuose vyksta biosintezė ir susintetintų baltymų molekulių judėjimas.
Ribosomos ląstelėje yra nuo 3 iki 100 vienetų - polisomų (poliribosomų, ergosomų) - klasterio pavidalu. Ribosomos viena su kita dažniausiai jungiasi savotišku siūlu, matomu elektroniniu mikroskopu – mRNR (25 pav.).
Kiekviena ribosoma gali sintetinti
nepriklausomai viena polipeptidinė grandinė, grupė – kelios tokios grandinės ir baltymų molekulės. Didelės poliribosominės sistemos pavyzdys yra raumeninio audinio polisomos, sintetinančios mioziną. Polisoma susideda iš 60-100 ribosomų ir vykdo baltymo molekulės, kurią sudaro 1800 aminorūgščių liekanų, biosintezę.
Baltymų biosintezė ląstelėje vyksta keliais etapais.
Aminorūgščių aktyvinimas. Aminorūgštys patenka į hialoplazmą iš tarpląstelinio skysčio dėl difuzijos, osmoso ar aktyvaus pernešimo. Kiekvienas amino ir imino rūgšties tipas sąveikauja su savo aktyvuojančiu fermentu - aminoacil sintetaze. Reakciją aktyvina Mg 2+, Mn 2+ ir Co 2+ katijonai. Atsiranda aktyvuota aminorūgštis.
Aktyvuotų aminorūgščių junginys su tRNR. Antrajame baltymų biosintezės etape aktyvuotos aminorūgštys (aminoaciladenilatai) iš jų junginių su
atitinkami fermentai pernešami į citoplazmos tRNR. Procesą katalizuoja aminoacil-RNR sintetazės.
Aminorūgščių liekana karboksilo grupe yra sujungta su tRNR ribozės nukleotido antrojo anglies atomo hidroksilo grupe.
Suaktyvintos aminorūgšties komplekso su tRNR pernešimas į ląstelės ribosomą. Aktyvuota aminorūgštis kartu su jos tRNR perkeliama iš hialoplazmos į ribosomą. Procesą katalizuoja specifiniai fermentai, kurių organizme yra mažiausiai 20,
Nemažai aminorūgščių perneša kelios tRNR (pavyzdžiui, valinas ir leucinas – trimis tRNR). Šiam procesui naudojama GTP ir ATP energija.
Aminoacil-tRNR prisijungimas prie mRNR-ribosomų komplekso. Aminoacil-tRNR, artėdamas prie ribosomos, sąveikauja su mRNR. Kiekviena tRNR turi sritį, kurią sudaro trys nukleotidai - antigzodonas. MRNR jis atitinka sritį su trimis nukleotidais - kodonas. Kiekvienas kodonas turi tRNR antikodoną ir vieną aminorūgštį. Biosintezės metu aminorūgštys pridedamos prie ribosomos aminoacil-tRNR pavidalu, kurios vėliau sujungiamos į polipeptidinę grandinę tokia tvarka, kokia nustatoma pagal ko-donų išdėstymą mRNR.
Polipeptidinės grandinės inicijavimas. Po to, kai dvi kaimyninės aminoacil-tRNR sujungia mRNR kodonus su savo antikodonais, susidaro sąlygos polipeptidinės grandinės sintezei. Susidaro pirmoji peptidinė jungtis. Šiuos procesus katalizuoja peptidų sintetazės, o aktyvuoja Mg 2+ katijonai ir baltymų iniciacijos faktoriai – F 1, F 2 ir F 3. Cheminės energijos šaltinis yra
GTF. Ryšys atsiranda dėl pirmosios CO grupės ir antrosios aminoacil-tRNR NH 2 grupės.
Šios reakcijos vyksta laisvajame 30S subvienete. 50S subvienetas prisijungia prie iniciacijos komplekso ir jie susijungia sudarydami ribosomą, susietą su mRNR. Kiekvienam inicijavimo žingsniui reikia vienos GTP molekulės.
Polipeptidinės grandinės pailgėjimas. Polipeptidinės grandinės iniciacija prasideda nuo N-galo, nes susidariusiame dipeptide išlieka pirmosios aminorūgšties -NH2 -grupė. Pirmoji tRNR, kuri atneša savo aminorūgštį, yra atskiriama nuo mRNR-ribosomų komplekso ir „siunčiama“ į hialoplazmą naujos aminorūgšties paieškai. Dipeptidas, susijęs su antrąja tRNR (žr. aukščiau), sąveikauja su trečiąja aminoacilo-tRNR, susidaro tripeptidas, o antroji tRNR palieka ribosomą į hialoplazmą ir kt. Peptidų grandinė pailgėja (pailgėja) dėl nuoseklus naujų aminorūgščių liekanų pridėjimas. Ribosoma palaipsniui juda išilgai mRNR, joje užkoduotą informaciją paversdama aiškiai organizuota polipeptidine grandine. Su kiekvienu ribosomos žingsniu susidaro nauja peptidil-tRNR, kurią padidina viena aminorūgšties liekana. Procesą katalizuoja peptidiltransferazė, o aktyvuoja Mg 2+ katijonai ir baltymų faktoriai (EF-Tu, EF-Ts, EF-G). Energijos šaltinis yra GTP. Kelios peptidinės grandinės sinchroniškai sintezuojamos polisomoje. Taip sukuriama pirminė baltymo molekulės struktūra.
Polipeptidinės grandinės nutraukimas. Ribosoma, kurios paviršiuje buvo susintetinta polipeptidinė grandinė, pasiekia mRNR grandinės galą ir nuo jos „nušoka“; prie priešingo iRNR galo vietoje jos prisitvirtina nauja ribosoma, sintetindama kitą polipeptido molekulę. Polipeptidinė grandinė atsiskiria nuo ribosomos ir patenka į hialoplazmą. Šią reakciją vykdo specifinis atpalaidavimo faktorius (R faktorius), susietas su ribosoma ir palengvinantis esterio jungties tarp polipeptido ir tRNR hidrolizę. Visi etapai apibendrinti diagrama (spalva, III lentelė).
Hialoplazmoje iš polipeptidinių grandinių susidaro paprasti ir sudėtingi baltymai. Susidaro antrinės, tretinės ir kai kuriais atvejais ketvirtinės baltymo molekulės struktūros.
Baltymų atsinaujinimas organizme. Baltymai yra dinamiškoje būsenoje, nuolat vyksta sintezės ir skaidymosi procesai. Per savo gyvenimą jie palaipsniui „susidėvi“ - sunaikinamos jų ketvirtinės, tretinės, antrinės ir pirminės struktūros. Baltymų funkcinės grupės yra inaktyvuotos, o ryšiai baltymo molekulėje sunaikinami. „Nusidėvėjusias“ baltymų molekules reikia pakeisti naujomis.
Priklausomai nuo baltymo molekulės pažeidimo laipsnio, ji iš dalies arba visiškai atnaujinama. Pirmuoju atveju, veikiant specialiems fermentams, atnaujinamos nedidelės polipeptidinių grandinių dalys arba atskiros aminorūgščių liekanos (transpeptidacija). Antruoju atveju „susidėvėjusi“ baltymo molekulė visiškai pakeičiama nauja. Pažeista baltymo molekulė suyra veikiama audinių proteazių arba I, II, III ir IV katepsinų, lokalizuotų lizosomose. Baltymų molekulėje vyksta įprastos šių medžiagų transformacijos.
Baltymai žmogaus organizme paprastai atsinaujina per 135-155 dienas. Kepenų, kasos, žarnyno sienelių ir kraujo plazmos baltymai atsinaujina per 10 dienų, raumenų – 30 dienų, kolagenas – per 300 dienų. Baltymų molekulės sintezė ląstelėje vyksta greitai – per 2-5 s. Suaugusio žmogaus organizme kasdien susintetinama 90-100 g baltymų (1,3 g 1 kg.
masės). Atnaujinimo laipsnis mažėja senstant, sergant ir pan.
Peptidų biosintezė
Kai kurios endo- ir egzogeninės aminorūgštys naudojamos peptidų sintezei.
Glutationas. Tai tripeptidas, sudarytas iš glutamo rūgšties, cisteino ir glicino likučių.
Biosintezė vyksta dviem etapais. Taigi, iš pradžių, veikiant fermentui γ - glutamilcisteino sintetazė sudaro dipeptidą, tada dalyvaujant tripeptido sintetazei - tripeptidas-glutationas:
Jis yra neatsiejama daugelio fermentų dalis ir apsaugo baltymų SH grupes nuo oksidacijos.
Karnozinas ir anserinas. Raumenų audinio dipeptidai. Karnozinas susidaro iš histidino ir β -alaninas, anserinas - iš 1-metilhistidino ir β -alaninas.
Peptidai sintetinami veikiant specifiniams fermentams, dalyvaujant ATP ir Mg 2+ jonams. Reakcijos vyksta dviem etapais, pavyzdžiui, karnozino sintezė.
Atskirų aminorūgščių biosintezė ir metabolizmas
Neesminės aminorūgštys sintetinamos kūno audiniuose; būtinieji patenka į organizmą kaip maisto dalis; sąlygiškai esminiai yra sintetinami audiniuose ribotai (argininas ir histidinas) arba esant pirmtakams (tirozinui ir cisteinui). Tam tikrą kiekį aminorūgščių sintezuoja simbiotinė mikroflora virškinimo kanale.
Dažniausiai aminorūgščių sintezei naudojama medžiaga yra α -keto- ir α -hidroksirūgštys, kurios susidaro audiniuose vykstant tarpiniam angliavandenių, lipidų ir kitų junginių metabolizmui. Azoto šaltinis yra amoniakas ir amonio druskos, o vandenilio šaltinis yra NAD∙H 2 arba NADP∙H 2 .
Jei aminorūgšties šaltinis yra keto rūgštis, tada ji gali būti aminuojama, kuri vyksta dviem etapais: pirmiausia susidaro imino rūgštis, tada amino rūgštis.
Taip iš piruvinės rūgšties susidaro alaninas, iš oksaloacto rūgšties – asparto ir glutamo rūgštys ir kt.
Kai kurios glutamo rūgšties gali būti susintetintos iš α -ketoglutaro rūgštis veikiant fermentui L- glutamato dehidrogenazė.
Glutamo rūgštį audiniai naudoja kaip amino grupių donorą.
Atskiros aminorūgštys gali būti suformuotos iš kitų aminorūgščių transaminuojant (A.E. Braunstein ir M.G. Kritsman, 1937), veikiant aminoferazės fermentams, kurių sudedamoji dalis yra vitamino B 6 darinys – piridoksalio fosfatas, kuris atlieka a. NH 2 grupių nešėjas (p. 271).
Taip iš serino arba treonino susidaro glicinas; alaninas – iš glutamo ir asparto rūgščių, triptofano arba cisteino; tirozinas iš fenilalanino; cisteinas ir cistinas - iš serino arba metionino; glutamo rūgštis susidaro iš prolino arba arginino ir kt.
Atskirų aminorūgščių metabolizmas turi tam tikrų savybių.
Glicinas. Dalyvauja daugelyje svarbių biosintetinių reakcijų. Taigi, iš jo susidaro:
Kepenų audiniuose glicinas dalyvauja neutralizuojant toksiškus junginius - benzoiną,
fenilacto rūgštys ir fenoliai, sudaro porinius junginius, kurie išsiskiria su šlapimu.
Alaninas. Susidaro piruvo rūgšties transaminuojant (žr. aukščiau). Egzistuoja formoje α - Ir β -formos Dalyvauja biosintezėje.
Asparto rūgštis. Paprastai jis susidaro transaminuojant oksaloacto rūgštį (žr. aukščiau). Kartu su glutamo rūgštimi jis užtikrina ryšį tarp baltymų, angliavandenių ir lipidų apykaitos. Tarnauja kaip amino grupių donoras
transaminacijos reakcijos. Pagrindinės reakcijos parodytos diagramoje.
Glutamo rūgštis. Yra audiniuose kaip baltymų dalis, laisvos būsenos ir amido pavidalu. Amino grupių donoras transaminacijos reakcijose. Pagrindinės medžiagos, kurių sintezėje dalyvauja rūgštis:
Serinas ir treoninas. Jų metabolizmas yra glaudžiai susijęs su glicino metabolizmu. Serinas audiniuose susidaro iš 3-fosfoglicerino rūgšties. Glicinas susidaro iš serino, kai vienos anglies fragmentas (C 1) perkeliamas į tetrahidrofolio rūgštį (THFA, žr. p. 311). Iš treonino gali susidaryti glicinas. C1 fragmentas naudojamas histidino ir purinų sintezei. Piruvo rūgštis susidaro iš serino ir treonino, kuris įtraukiamas į TCA ciklą acetil-CoA pagalba.
Kai kurios transformacijos atsispindi diagramoje:
Serino hidroksilo grupė yra daugelio fermentų aktyvaus centro dalis: tripsino, chemotripsino, esterazių, fosforilazių.
Metioninas. Tai daugelio baltymų sudedamoji dalis. Tarnauja kaip donoras metalo grupei. Metilo grupės perkėlimas remetilinimo proceso metu vyksta veikiant atitinkamoms metilo transferazėms per S-adenozilmetioniną:
Metionino pirmtakas yra asparto rūgštis, kuri keliais etapais (homoserinas, 0-sukcinil-homoserinas, cisteinas, cistationinas, homocisteinas) virsta metioninu.
Cisteinas ir cistinas. Daugelio baltymų, peptidų, hormonų ir kitų junginių komponentai. Cisteino SH grupė yra daugelio fermentų aktyvių centrų dalis. Cisteino dalyvavimas metabolizme iš dalies atsispindi diagramoje:
Argininas ir ornitinas. Argininas susidaro anglies dioksidui ir amoniakui paverčiant karbamidą.
Abi aminorūgštys dalyvauja formuojant daugybę gyvybiškai svarbių medžiagų.
Lizinas. Svarbiausia aminorūgštis. Dalyvauja daugelio medžiagų sintezėje.
Lizino liekanos Σ-amino grupė dalyvauja formuojant ryšį tarp apo- ir kofermentų, ypač formuojantis biotino fermentui. Lizinas atlieka svarbų vaidmenį surišant fosforą mineralizacijos metu kaulinis audinys ir kitus procesus.
Fenilalaninas ir tirozinas. Jų virsmai organizme vyksta šiomis kryptimis: baltymų ir peptidų biosintezė, formavimasis.
proteinogeniniai aminai, hormonai ir pigmentai, oksidacija iki galutinių produktų su šerdies plyšimu ir kt.:
Triptofanas. Svarbiausia aminorūgštis. Jo transformacijas iliustruoja diagrama:
Histidinas. Nurodo nepakeičiamas aminorūgštis. Dalyvauja daugelio gyvybiškai svarbių medžiagų biosintezėje ir metabolizme:
Prolinas ir hidroksiprolinas. Hidroksiprolinas susidaro iš prolino. Procesas yra negrįžtamas. Abi imino rūgštys naudojamos baltymų biosintezei ir kt.
Aminorūgščių liekanos be azoto pavertimas
Kai kurios aminorūgštys, nepanaudotos baltymų ir jų darinių sintezei, suskaidomos į amoniaką ir karboksirūgštis. Amoniakas neutralizuojamas kepenyse ornitino cikle. Iš kelių deamininimo rūšių vyrauja oksidacinis deamininimas. Gautas keto rūgštis audiniai naudoja įvairiems poreikiams tenkinti. Pagal azoto neturinčios liekanos naudojimo kryptį aminorūgštys skirstomos į dvi rūšis: gliukoplastines ir lipoplastines. Gliukoplastinės aminorūgštys (alaninas, serinas, cisteinas ir kt.) dažniausiai sudaro piruvo rūgštį, kuri yra pradinė gliukozės ir glikogeno biosintezės medžiaga.
Iš lipoplastinių aminorūgščių (leucino, izoleucino, arginino, ornitino, lizino ir kt.) po deamininimo susidaro acetoacto rūgštis – aukštesniųjų riebalų rūgščių biosintezės šaltinis.
α -Keto rūgštys, susidariusios oksidacinio aminorūgščių deamininimo metu, yra dekarboksilinamos ir kartu oksiduojamos į riebalų rūgštis.
Susidariusią riebalų rūgštį galima paveikti β -oksidacija, atsiranda acetil-CoA - cheminės energijos šaltinis arba žaliava daugelio medžiagų biosintezei.
Sudėtingų baltymų tarpinio metabolizmo ypatybės
Sudėtingų baltymų biosintezė vyksta panašiai kaip baltymų biosintezė. Tokiu atveju baltymo molekulės pirminė, antrinė, tretinė ir ketvirtinė struktūra susidaro pridedant atitinkamą protezinę grupę.
Chromoproteinų metabolizmas. Gyvūno organizme yra nemažai chromoproteinų: hemoglobino, mioglobino, citochromų, hemino fermentų ir kt.
Jiems būdingas hemo molekulės buvimas. Išsamiausiai ištirta hemoglobino biosintezė.
Pagrindiniai hemoglobino molekulės komponentai susidaro kraujodaros organuose: raudonuosiuose kaulų čiulpuose, blužnyje, kepenyse. Globinas sintetinamas iš aminorūgščių įprastu baltymams būdu. Hemas susidaro dalyvaujant fermentams keliais etapais.
Iš dviejų molekulių δ -aminolevulino rūgštis gamina porfobilinogeną, kuriame yra pirolio žiedas.
Tada porfobilinogenas sudaro ciklinį keturių pirolio žiedų junginį – uroporfiriną.
Tolesnėse transformacijose protoporfirinas susidaro iš uroporfirino. Veikiant fermentui hemosintetazei, į protoporfirino molekulę įsijungia geležis (Fe 2+) ir susidaro hemas, kuris per histidino liekaną jungiasi prie paprasto baltymo globino, sudarydamas hemoglobino molekulės subvienetą.
Hemoglobinas sudaro 90–95% sausos raudonųjų kraujo kūnelių masės.
Lipoproteinų, glikoproteinų ir fosfoproteinų metabolizmas nedaug skiriasi nuo paprastų baltymų metabolizmo. Jų sintezė vyksta panašiai kaip kitų baltymų – susidaro pirminės, antrinės, tretinės ir ketvirtinės struktūros. Skirtumas tas, kad sintezės metu skirtingos protezinės grupės yra prijungiamos prie molekulių baltyminės dalies. Suskaidžius kompleksinę baltymo molekulę, baltyminė dalis suskaidoma į aminorūgštis, o protezinės grupės (aminorūgščių lipidų, angliavandenių, fosforo esteriai) – į paprastus junginius.
Didžiausi mainai. Tarpinio mainų metu susidaro serija cheminiai junginiai, kurie išsiskiria iš organizmo kaip baltymų skilimo produktai. Visų pirma, anglies dioksidas išsiskiria per plaučius, vanduo – per inkstus, su prakaitu, su išmatomis ir iškvepiamu oru. Daugelis kitų baltymų apykaitos produktų, ypač azoto, išsiskiria karbamido, porinių junginių ir kt.
Amoniako konversija. Amoniakas susidaro deamininant aminorūgštis, purino ir pirimidino bazes, nikotino rūgštį ir jos darinius bei kitus azoto turinčius junginius. Per dieną žmogaus organizme deamininama 100-120 g aminorūgščių, susidaro 16-19 g azoto arba 18-23 g amoniako. Iš esmės ūkinių gyvūnų organizme esantis amoniakas neutralizuojamas karbamido, iš dalies alantoino, šlapimo rūgšties ir amonio druskų pavidalu. Paukščių ir roplių pagrindinis galutinis azoto metabolizmo produktas yra šlapimo rūgštis.
Karbamidas- pagrindinis galutinis azoto metabolizmo produktas daugumoje stuburinių gyvūnų ir žmonių. Jis sudaro 80-90% visų azotinių medžiagų šlapime. Sukurta šiuolaikinė teorija karbamido susidarymas kepenyse – ornitino Krebso ciklas.
1. NH 3 ir CO 2, kurie atsiskiria deamininimo ir dekarboksilinimo metu, veikiami fermento karbamoilfosfato sintetazės, susijungia ir sudaro karbamoilfosfatą.
2. Karbamoilfosfatas su ornitinu, dalyvaujant ornitino karbamoiltransferazei, sudaro citruliną.
3. Veikiamas argininosukcinato sintetazės, jis sąveikauja su asparto rūgštimi, sudarydamas arginino gintaro rūgštį.
4. Arginino gintaro rūgštis, veikiama argininosukcinato liazės, suskaidoma į argininą ir fumaro rūgštį.
5. Argininas, veikiamas arginazės, skyla į ornitiną ir karbamidą, kuris pašalinamas iš organizmo su šlapimu ir prakaitu:
Ornitinas reaguoja su naujomis karbamoilo fosfato dalimis ir ciklas kartojasi.
Dalis audiniuose esančio amoniako surišama proceso metu amidų susidarymas – asparaginas arba glutaminas kurios pernešamos į kepenis. Jie hidrolizuojasi kepenyse, po to iš amoniako susidaro karbamidas. Dalį amoniako audiniai naudoja redukciniam keto rūgščių amininimui, dėl kurio susidaro aminorūgštys.
Be to, inkstų audinyje amoniakas dalyvauja organinių ir neorganinių rūgščių neutralizavimo procese:
Kitų galutinio baltymų apykaitos produktų konversijos. Baltymų apykaitos procese taip pat susidaro kiti galutiniai medžiagų apykaitos produktai, ypač purino ir pirimidino bazių dariniai, dujos (išsiskiriančios tuštinimosi metu), fenoliai, indolas, skatolis, sieros rūgšties ir tt Ypač daug tokių medžiagų susidaro storojoje žarnoje irstant baltymams.
Šie toksiški junginiai kepenyse neutralizuojami susidarant vadinamosioms porinėms rūgštims, kurios išsiskiria su šlapimu, iš dalies su prakaitu ir išmatomis.
Indolas ir skatolis, susidarę puvimo triptofano skilimo metu, paverčiami indoksilu ir skatoksilu. Jie sudaro porinius junginius su gliukurono arba sieros rūgštimis.
Chromoproteinų skilimo produktų transformacijos. Kai chromoproteinai yra skaidomi, susidaro globinas ir hemas. Globinas patiria įprastas baltymams būdingas transformacijas. Hemas tarnauja kaip formavimosi šaltinis
tulžies, šlapimo ir išmatų pigmentai. Hemoglobinas, oksiduodamasis, virsta verdohemoglobinas(choleglobinas). Verdohemoglobinas praranda baltymų dalį ir geležies atomus, todėl susidaro žalia medžiaga - biliverdinas. Biliverdinas paverčiamas raudonu pigmentu - bilirubino. Bilirubinas susidaro iš mezobilirubinas, kuris po kito restauravimo tampa urobilinogenas. Urobilinogenas žarnyne virsta išmatų pigmentais - sterkobilinogenas Ir sterkobilinas, inkstuose – į šlapimo pigmentą urobilinas.
Hemo skilimo produktus organizmas naudoja įvairiems poreikiams tenkinti. Taigi geležis nusėda organuose kaip feritinai. Biliverdinas ir bilirubinas yra tulžies pigmentai, likusios medžiagos yra šlapimo ir išmatų pigmentai. Mioglobino skilimas vyksta panašiai.
Baltymų apykaitos reguliavimas. Ypatinga reguliavimo vieta priklauso žievei smegenų pusrutuliai smegenų ir subkortikiniai centrai. Pagumburyje yra baltymų apykaitos centras. Reguliavimas atliekamas refleksiškai, reaguojant į dirginimą.
Hormonų poveikis baltymų biosintezei vykdomas skatinant mRNR susidarymą. Somatotropinas sustiprina baltymų sintezės procesus. Baltymų biosintezę suaktyvina insulinas, kai kurie
andro- ir estrogenai, tiroksinas. Gliukokortikoidai iš antinksčių žievės skatina baltymų skilimą ir azotinių medžiagų išsiskyrimą.
Hormonų poveikis baltymų apykaitai yra susijęs su fermentinių reakcijų greičio ir krypties pokyčiais. Baltymų apykaitoje dalyvaujančių fermentų biosintezė ir atitinkamai aktyvumas priklauso nuo to, ar pašaruose yra pakankamai vitaminų. Visų pirma, piridoksalio fosfatas yra aminorūgščių dekarboksilazių kofermentas, vitaminas B 2 yra aminooksidazių kofermento komponentas, vitaminas PP yra glutamo rūgšties dehidrazės pagrindas, be vitamino C negali vykti prolino ir hidroksiprolino biosintezė ir kt. .
Baltymų apykaitos patologija. Baltymų apykaita sutrinka infekcinių, invazinių ir neužkrečiamos ligos. Baltymų apykaitos sutrikimus gali sukelti netinkamai suformuluota mityba, šėrimas nekokybiškais pašarais, šėrimo režimo nesilaikymas ir pan. Dėl to mažėja gyvulių produktyvumo lygis, pablogėja jų sveikata, o kartais net pablogėja. mirtis.
Baltymų apykaitos patologija pasireiškia įvairiomis formomis.
Baltymų badavimas. Baltymų badas būna dviejų tipų: pirminis, kai pašaruose nėra pakankamai nepakeičiamų aminorūgščių, ir antrinis, kurį sukelia virškinimo trakto, kepenų, kasos ligos. Gyvūnams sulėtėja augimas, atsiranda bendras silpnumas ir patinimas, sutrinka kaulų formavimasis, stebimas apetito praradimas, viduriavimas. Atsiranda neigiamas azoto balansas, hipoproteinemija (baltymų kiekis kraujyje sumažėja 30-50%).
Aminorūgščių apykaitos sutrikimas. Jis pasirodo keliomis formomis. Taigi, sergant kai kuriomis kepenų ligomis (hepatitu, ciroze, ūmine geltona distrofija), aminorūgščių kiekis kraujyje ir šlapime smarkiai padidėja – atsiranda alkaptonurija. Visų pirma, kai sutrinka tirozino apykaita, išsivysto alkaptonurija, kurią lydi staigus šlapimo patamsėjimas po stovėjimo ore. Sergant cistinoze, cistinas nusėda kepenyse, inkstuose, blužnyje, limfmazgiai, žarnų ir
Šlapime yra cistino perteklius (cistinurija). Sergant fenilketonurija, šlapime atsiranda daug fenilpiruvinės rūgšties. Dažnai tokių sutrikimų priežastis yra vitaminų trūkumas.
Sudėtingų baltymų metabolizmo pažeidimas. Dažniausiai jie pasireiškia nukleorūgščių ir porfirinų apykaitos sutrikimais. Pastaruoju atveju sutrinka hemoglobino, mioglobino ir kitų baltymų mainai. Taigi, esant įvairiems kepenų pažeidimams (hepatitui, fascioliozei ir kt.), atsiranda hiperbilirubinemija – bilirubino kiekis kraujyje padidėja iki 0,3 – 0,35 g/l. Šlapimas tamsėja, jame atsiranda daug urobilino, atsiranda urobilinurija. Kartais stebima porfirija - porfirinų kiekio kraujyje ir audiniuose padidėjimas. Dėl to atsiranda porfinurija ir šlapimas tampa raudonas.
Kontroliniai klausimai
1. Kas yra baltymai, kokia jų reikšmė? cheminė sudėtis, fizikines ir chemines savybes, struktūra (pirminė, antrinė, tretinė, ketvirtinė)? Jų klasifikacija.
2. Aprašykite pagrindines aminorūgščių grupes ir pogrupius, pateikite svarbiausių iš jų struktūrines formules, išanalizuokite jų savybes.
3. Kas yra azoto balansas, baltymų minimumas, visaverčiai ir nevisaverčiai baltymai, neesminės, sąlyginai būtinos ir nepakeičiamos aminorūgštys? Parašykite nepakeičiamų aminorūgščių formules.
4. Išanalizuoti pagrindinius baltymų apykaitos etapus organizme įvairių tipųūkiniai gyvūnai – virškinimas, pasisavinimas, tarpinis (biosintezė ir skilimas) ir galutinis metabolizmas.
5. Kaip gyvūnų organizme reguliuojama baltymų apykaita ir kaip pasireiškia baltymų apykaitos patologija?
Suaugusio žmogaus organizme azoto apykaita apskritai subalansuotas, tai yra, gaunamo ir išeinančio baltyminio azoto kiekiai yra maždaug vienodi. Jei išleidžiama tik dalis naujai tiekto azoto, likutis teigiamas. Tai pastebima, pavyzdžiui, organizmo augimo metu. Neigiamas pusiausvyra yra reta, daugiausia dėl ligos.
Iš maisto gauti baltymai virškinimo trakte visiškai hidrolizuojami iki amino rūgščių, kurios pasisavinamos ir pasiskirsto kraujotakoje organizme (žr.). 8 iš 20 baltymų aminorūgščių negali būti susintetintos žmogaus organizme (žr.). Šie nepakeičiamos aminorūgštys turi būti tiekiamas su maistu (žr.).
Kūnas nuolat netenka baltymų per žarnyną, o šiek tiek – ir per inkstus. Dėl šių neišvengiamų nuostolių kasdien su maistu būtina gauti ne mažiau kaip 30 g baltymų. Kai kuriose šalyse šio minimalaus standarto beveik nesilaikoma, o išsivysčiusiose šalyse baltymų kiekis maiste dažniausiai gerokai viršija normą. Amino rūgštys organizme nesikaupia, esant aminorūgščių pertekliui kepenyse, oksiduojama arba panaudojama iki 100 g aminorūgščių per dieną. Juose esantis azotas paverčiamas karbamidu (žr.) ir tokia forma išsiskiria su šlapimu, o anglies skeletas naudojamas angliavandenių, lipidų sintezei (žr.) arba oksiduojamas, kad susidarytų ATP.
Manoma, kad suaugusio žmogaus organizme kasdien 300–400 g baltymų suskaidoma iki aminorūgščių ( proteolizė). Tuo pačiu metu maždaug toks pat aminorūgščių kiekis yra įtrauktas į naujai susidariusias baltymų molekules ( baltymų biosintezė). Didelė baltymų apykaita organizme yra būtina, nes daugelis baltymų yra santykinai trumpalaikis: jie pradeda atsinaujinti praėjus kelioms valandoms po sintezės, o biocheminis pusinės eliminacijos laikas yra 2-8 dienos. Pasirodo, jie dar trumpiau gyvena pagrindiniai fermentai tarpiniai mainai. Jie atnaujinami praėjus kelioms valandoms po sintezės. Šis nuolatinis skaidymas ir pakartotinė sintezė leidžia ląstelėms greitai reguliuoti svarbiausių fermentų lygį ir aktyvumą, kad atitiktų medžiagų apykaitos poreikius. Priešingai, struktūriniai baltymai, histonai, hemoglobinas arba citoskeleto komponentai yra ypač patvarūs.
Beveik visos ląstelės gali atlikti biosintezė baltymų (viršutinėje diagramoje kairėje). Peptidinės grandinės konstravimas pagal transliacijos apie ribosomas yra aptariamas straipsniuose. Tačiau daugumos baltymų aktyvios formos atsiranda tik po kelių tolesnių veiksmų. Visų pirma, pagalbinių chaperono baltymų pagalba turi susidaryti biologiškai aktyvi peptidinės grandinės konformacija ( krešėjimo, cm. , ). Su po vertimo brendimas daugelio baltymų peptidinės grandinės dalys yra pašalintos arba pridėtos papildomos grupės, pavyzdžiui, oligosacharidai ar lipidai. Šie procesai vyksta endoplazminiame tinkle ir Golgi aparate (žr.). Galiausiai baltymai turi būti transportuojami į atitinkamą audinį ar organą ( rūšiavimas, cm. ).
Tarpląstelinis baltymų sunaikinimas ( proteolizė) iš dalies atsiranda liposomose. Be to, citoplazmoje yra organelių, vadinamųjų proteasomos, kuriame sunaikinami neteisingai susilankstę ar denatūruoti baltymai. Tokios molekulės atpažįstamos naudojant specialius žymekliai(cm. ).
Straipsniai skyriuje „Baltymų apykaita: bendra informacija“:
- A. Baltymų apykaita: Bendra informacija
Biologinis senėjimas: metodai ir protokolai tiria įvairius procesus, kuriuos veikia organizmo amžius. Keletas naujų įrankių, skirtų...
Baltymai yra būtina subalansuotos mitybos sudedamoji dalis.
Pagrindiniai baltymų šaltiniai organizmui yra maisto produktai augalinės ir gyvulinės kilmės. Baltymų virškinimas organizme vyksta dalyvaujant proteolitiniams fermentams virškinimo trakto. Proteolizė yra baltymų hidrolizė. Proteolitiniai fermentai yra fermentai, hidrolizuojantys baltymus. Šie fermentai skirstomi į dvi grupes: expopetidazės, katalizuojantis galinės peptidinės jungties skilimą, atpalaiduojant vieną galinę aminorūgštį, ir endopeptidazės, katalizuojanti peptidinių jungčių hidrolizę polipeptidinėje grandinėje.
Burnos ertmėje baltymų skilimas nevyksta dėl proteolitinių fermentų trūkumo. Skrandyje yra visos sąlygos baltymams virškinti. Proteolitiniai skrandžio fermentai – pepsinas, gastriksinas – pasižymi didžiausiu kataliziniu aktyvumu stipriai rūgščioje aplinkoje. Rūgščią aplinką sukuria skrandžio sultys (pH = 1,0–1,5), kurias gamina skrandžio gleivinės parietalinės ląstelės ir kurių pagrindinė sudedamoji dalis yra druskos rūgštis. Skrandžio sulčių druskos rūgšties įtakoje vyksta dalinis baltymų denatūravimas, baltymų patinimas, dėl kurio suyra jo tretinė struktūra. Be to, vandenilio chlorido rūgštis paverčia neaktyvų profermentą pepsinogeną (gaminamą pagrindinėse skrandžio gleivinės ląstelėse) į aktyvų pepsiną. Pepsinas
katalizuoja peptidinių ryšių, susidarančių aromatinių ir dikarboksilinių aminorūgščių liekanų, hidrolizę (optimalus pH = 1,5-2,5). Proteolitinis pepsino poveikis baltymams yra silpnesnis jungiamasis audinys(kolagenas, elastinas). Protaminai, histonai, mukoproteinai ir keratinai (vilnos ir plaukų baltymai) neskaidomi pepsino.
Kadangi baltyminis maistas virškinamas susidarant šarminiams hidrolizės produktams, skrandžio sulčių pH pakinta iki 4,0. Sumažėjus skrandžio sulčių rūgštingumui, pasireiškia kito proteolitinio fermento aktyvumas - skrandžio sulčių
(optimalus pH = 3,5–4,5).
IN skrandžio sulčių vaikų, buvo aptiktas chimozinas (reninas), skaidantis pieno kazeinogeną.
Tolesnis polipeptidų (susidarančių skrandyje) ir nesuvirškintų maisto baltymų virškinimas atliekamas plonojoje žarnoje, veikiant kasos ir žarnyno sulčių fermentams. Žarnyno proteolitiniai fermentai – tripsinas, chimotripsinas – ateina su kasos sultimis. Abu fermentai aktyviausi silpnai šarminėje aplinkoje (7,8–8,2), kuri atitinka pH plonoji žarna. Tripsino profermentas yra tripsinogenas, aktyvatorius – enterokinazė (gaminama žarnyno sienelių) arba anksčiau susidaręs tripsinas. Tripsinas
hidrolizuoja Arg ir Lys suformuotus peptidinius ryšius. Chimotripsino profermentas yra chimotripsinogenas, aktyvatorius – tripsinas. Chimotripsinas suskaido peptidinius ryšius tarp aromatinių aminorūgščių, taip pat ryšius, kurių nehidrolizavo tripsinas.
Dėl hidrolizinio poveikio baltymams, ndopeptidazės(pepsinas, tripsinas, chimotripsinas) susidaro įvairaus ilgio peptidai ir tam tikras kiekis laisvųjų aminorūgščių. Tolesnė peptidų hidrolizė į laisvas aminorūgštis vyksta veikiant fermentų grupei - egzopeptidazės. Vienas iš jų - karboksipeptidazės – sintetinamas kasoje prokarboksipeptidazės pavidalu, žarnyne aktyvuojamas tripsino, atskiria aminorūgštis nuo peptido C-galo; kita - aminopeptidazės – sintetinamas žarnyno gleivinės ląstelėse, aktyvuojamas tripsinu, skaido aminorūgštis iš N galo.
