Биологическая химия - часть 103

 

  Главная      Учебники - Медицина     

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  101  102  103  104   ..

 

 

Биологическая химия - часть 103

 

 

степени снижается масса печени. Многочисленные наблюдения больных

в клиниках также свидетельствуют, что при голодании и тяжелых ин-

фекционных заболеваниях, когда наблюдается интенсивный распад ор-

ганов, в первую очередь снижается масса печени и мышц и существенно не

изменяется масса мозга и сердца. Организм за счет распада белков печени

и мышц обеспечивает нормальную деятельность жизненно важных органов.

На основании этих данных принято считать, что белки плазмы крови,

печени и мышц могут служить в качестве «резервных», хотя эти резервы по

своему существу резко отличаются от резервов углеводов (отложение

гликогена в печени и мышцах) и липидов (отложение триацилглицеролов

в жировых депо).

Следует, однако, подчеркнуть, что существование в организме ме-

ханизма срочной мобилизации белковых ресурсов в экстремальных ус-

ловиях (голодание, тяжелая интоксикация, потеря крови и др.), несомненно,

имеет важное физиологическое значение.

ПАРЕНТЕРАЛЬНОЕ БЕЛКОВОЕ ПИТАНИЕ

Важной для клинической практики является проблема парентерального

белкового питания. Как известно, белки пищи могут быть использованы

организмом человека только после предварительного переваривания и

расщепления их в пищеварительном тракте до свободных аминокислот.

Введение белков парентерально, т.е. минуя кишечный тракт, приводит

к развитию сенсибилизации (повышенная чувствительность организма к

чужеродному белку), а повторное введение белков может вызвать ана-

филаксию – шоковое состояние. Между тем такой метод введения белка

иногда вынуждены использовать, в частности, в хирургической практике

при непроходимости пищевода в результате ожогов и отравлений, при

тяжелых раковых поражениях пищевода и желудка, после операций на

желудке и кишечнике и др. Для предотвращения тяжелых осложнений,

возникающих после парентерального введения белковых растворов, в

настоящее время для белкового питания используют гидролизаты белков

(смесь аминокислот). Введение аминокислотной смеси не вызывает ал-

лергических реакций, поскольку свободные аминокислоты не обладают

в отличие от белков ни видовой, ни тканевой специфичностью. Длительные

наблюдения больных в клинических условиях свидетельствуют, что потреб-

ности организма в белках могут быть полностью компенсированы вве-

дением смеси аминокислот. Нельзя не отметить, однако, ряд побочных

отрицательных реакций организма в ответ на введение гидролизатов

белков, в частности возможность нарушения нормальной психической

деятельности.

ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ

Главными источниками белков для человека являются пищевые продукты

животного и растительного происхождения. В табл. 12.4 представлены

средние данные о содержании белка в основных пищевых продуктах.

Главным образом животные (мясо, рыба, сыр) и только некоторые расти-

тельные (горох, соя) продукты богаты белками, в то время как наиболее

распространенные растительные пищевые продукты содержат небольшие

количества его.

417

Таблица 12.4. Содержание белка в некоторых пищевых продуктах

Продукт

Мясо

Рыба

Сыр

Яйца

Молоко

Хлеб ржаной

Рис

Горох

Соя

Макароны

Содержание

белка, %

18-22

17-22

20-36

13

3,5

7,8

8

26

35

9-13

Продукт

Гречневая крупа

Пшено

Орехи лесные

» кедровые

Картофель

Капуста

Морковь

Свекла

Яблоки

Вишня

Содержание

белка, %

11

10

12

4

1,5-2

1,1-1,6

0,8-1,6

1,6

0,3-0,4

1-1,1

Весь сложный процесс переваривания пищевых белков в пищевари-

тельном тракте «настроен» таким образом, чтобы путем последовательного

действия протеолитических ферментов лишить белки пищи видовой и

тканевой специфичности и придать продуктам распада способность вса-

сываться в кровь через стенку кишечника. Примерно 95–97% белков пищи

всасывается в виде свободных аминокислот. Следовательно, ферментный

аппарат пищеварительного тракта осуществляет поэтапное, строго из-

бирательное расщепление пептидных связей белковой молекулы вплоть до

конечных продуктов гидролиза белков – свободных аминокислот. Гидролиз

заключается в разрыве пептидных связей —СО—NH— белковой мо-

лекулы.

Протеолитические ферменты (протеиназы) обладают широкой специ-

фичностью действия, определяемой как размером полипептида, так и

структурой радикалов аминокислот, участвующих в образовании пептид-

ной связи. Основные ферменты, катализирующие гидролитический распад

пищевых белков и пептидов, приведены в табл. 12.5.

Следует подчеркнуть, что с пищей человек получает огромное разно-

образие белков, однако все они подвергаются воздействию ограниченного

числа протеиназ. Эти ферменты относятся к классу гидролаз (см. главу 4)

и часто называются также пептидазами. Известны две группы пептидаз:

э к з о п е п т и д а з ы , катализирующие разрыв концевой пептидной связи с

освобождением одной какой-либо концевой аминокислоты, и  э н д о п е п -

тидазы, преимущественно гидролизующие пептидные связи внутри поли-

пептидной цепи. Эндопептидазы обладают разной субстратной специфич-

418

Т а б л и ц а 12.5. Протеолитические ферменты пищеварительного тракта

Источник

Желудочный сок

» »

» »

Панкреатический сок

» »
» »
» »
» »

Кишечный сок

» »
» »
» »
» »
» »
» »
» »

Фермент

Пепсин

Реннин

Гастриксин

Трипсин
Химотрипсин
Коллагеназа
Карбоксипептидаза
Эластаза
Аминопептидаза
Лейцинаминопептидаза
Аланинаминопептидаза
Энтеропептидаза
Трипептидазы
Дипептидазы

Пролил-дипептидаза
Пролин-дипептидаза

Примечание

Протеиназа (найден также

в желудочном соке птиц,

рептилий и рыб)

Вызывает свертывание мо-

лока
Пепсиноподобный фермент
Протеиназа

»
»

Пептидаза

»
»

»
»

Гликопротеин
Пептидазы

»
»
»

ностью действия, всецело определяемой природой радикалов аминокислот

по соседству с разрываемой пептидной связью, поэтому белковая молекула

распадается под действием разных эндопептидаз на строго определенное

число пептидов, сравнительно легко идентифицируемых методами хро-

матографии и электрофореза (метод отпечатков пальцев). Это свойство

эндопептидаз нашло широкое применение в исследовательской работе при

выяснении первичной структуры индивидуальных белков.

Эндопептидазы

Пепсин. Одним из хорошо изученных и основных протеолитических фер-

ментов пищеварительного тракта является пепсин. Его наличие в желудке

было установлено еще в 1783 г. Л. Спалланцани, хотя в кристаллическом

виде он был получен только в 1930 г. (см. главу 1). Пепсин вырабатывается

в главных клетках слизистой оболочки желудка в неактивной форме – в виде

пепсиногена. Превращение пепсиногена в активный пепсин происходит в

желудочном содержимом, однако молекулярный механизм этого превра-

щения в деталях еще не выяснен. Наиболее вероятным считается пред-

положение, что этот процесс является последовательным и протекает

в несколько этапов в присутствии соляной кислоты по механизму

419

аутокаталитического действия самого пепсина. Молекулярная масса пеп-

синогена составляет приблизительно 40400, а пепсина – 32700, поэтому

превращение первого во второй связано с отщеплением пептидных фраг-

ментов. Оба фермента можно сравнительно легко получить в кристал-

лическом виде. Следует отметить, что в отличие от других протеиназ

пепсин отличается высокой устойчивостью в сильнокислой среде и ха-

рактеризуется низким значением изоэлектрической точки (рI < 1). Такие

условия обычно создаются в желудочном содержимом, куда поступает

секретируемая париетальными клетками слизистой оболочки соляная кис-

лота *; рН чистого желудочного сока колеблется от 1,0 до 2,0. Эта среда

является оптимальной для каталитического действия пепсина. Имеются

доказательства, что в желудке человека из пепсиногена, вероятно, об-

разуется не только активный пепсин, а несколько близких по строению

пепсинов, включая пепсиноподобный фермент  г а с т р и к с и н , который

имеет отличный от пепсина оптимум рН действия, равный 3,0.

Реннин. Фермент реннин выделен из сока четвертого отдела желудка

телят в кристаллическом виде. Он есть также в желудочном соке детей

грудного возраста. По механизму и специфичности действия реннин сильно

отличается от пепсина, тогда как по структуре близок к нему: так же

состоит из одной полипептидной цепи с мол. массой 40000. Изоэлектри-

ческая точка реннина равна 4,5.

Три другие важные эндопептидазы: трипсин, химотрипсин и эластаза,

а также одна экзопептидаза – карбоксипептидаза, участвующие в даль-

нейшем после действия пепсина в переваривании белков, синтезируются

в поджелудочной железе. Все они вырабатываются в неактивной форме,

в виде проферментов, и их превращение в активные ферменты происходит

в тонкой кишке, куда они поступают с панкреатическим соком.

Трипсин. Трипсиноген и трипсин получены в кристаллическом виде,

полностью расшифрована их первичная структура и известен молекулярный

механизм превращения профермента в активный фермент. В опытах in vitro

превращение трипсиногена в трипсин катализируют не только энтеро-

пептидаза и сам трипсин, но и другие протеиназы и ионы Са

2+

.

Активирование трипсиногена химически выражается в отщеплении с

N-конца полипептидной цепи 6 аминокислотных остатков (Вал–Асп–

Асп–Асп–Асп–Лиз) и соответственно в укорочении полипептидной цепи

(рис. 12.1).

Следует подчеркнуть, что в этом небольшом, казалось бы, химическом

процессе – отщепление гексапептида от предшественника – заключено важ-

ное биологическое значение, поскольку при этом происходят формирование

активного центра и образование трехмерной структуры трипсина, а известно

(см. главы 1 и 4), что и белки биологически активны только в своей

нативной трехмерной конформации. В том, что трипсин, как и другие

протеиназы, вырабатывается в поджелудочной железе в неактивной форме,

также имеется определенный физиологический смысл, поскольку в про-

тивном случае трипсин мог бы оказывать разрушающее протеолитическое

действие не только на клетки самой железы, но и на другие ферменты,

синтезируемые в ней (амилаза, липаза и др.). В то же время поджелудочная

железа защищает себя еще одним механизмом – синтезом специфического

белка ингибитора панкреатического трипсина. Этот ингибитор оказался

* Поступление пищевого белка в желудок стимулирует секрецию гормона гастрина,

который в свою очередь стимулирует секрецию НСl и пепсиногена в клетках слизистой

оболочки.

420

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  101  102  103  104   ..