Detaljno predavanje o metabolizmu proteina, biokemiji. Metabolizam aminokiselina

Došli smo do najvažnijeg aspekta u planiranju prehrane sportaša. Tema našeg članka su metabolički procesi proteina. U novom materijalu pronaći ćete odgovore na pitanja: što je metabolizam proteina, kakvu ulogu imaju proteini i aminokiseline u tijelu i što se događa ako se metabolizam proteina poremeti.

Opća suština

Većina naših stanica izgrađena je od proteina. To je osnova vitalne aktivnosti tijela i njegov građevinski materijal.

Proteini reguliraju sljedeće procese:

• aktivnost mozga;
• probava trihidroglicerida;
• sinteza hormona;
• prijenos i pohranjivanje informacija;
• pokret;
• zaštita od agresivnih čimbenika;

Napomena: prisutnost proteina izravno je povezana sa sintezom inzulina. Bez dovoljne količine iz koje se sintetizira ovaj element, povećanje šećera u krvi postaje samo pitanje vremena.

• stvaranje novih stanica - posebno se stanice jetre regeneriraju zahvaljujući proteinskim strukturama;
• transport lipida i drugih važnih spojeva;
• pretvaranje lipidnih veza u maziva za zglobove;
• metabolička kontrola.



I još desetke različitih funkcija. Zapravo, proteini smo mi. Stoga su ljudi koji odbijaju jesti meso i druge životinjske proizvode i dalje prisiljeni tražiti alternativne izvore proteina. Inače će njihov vegetarijanski život biti popraćen disfunkcijama i patološkim nepovratnim promjenama.

Koliko god čudno zvučalo, mnoge namirnice sadrže mali postotak proteina. Na primjer, žitarice (sve osim krupice) sadrže do 8% proteina, iako s nepotpunim sastavom aminokiselina. Ovo djelomično nadoknađuje nedostatak proteina ako želite uštedjeti na mesu i sportskoj prehrani. Ali zapamtite da tijelo treba različite bjelančevine - sama heljda neće zadovoljiti potrebe za aminokiselinama. Ne razgrađuju se svi proteini jednako i svi imaju različite učinke na tjelesne aktivnosti.




U probavnom traktu protein se razgrađuje pod utjecajem posebnih enzima, koji se također sastoje od proteinskih struktura. Zapravo, radi se o začaranom krugu: ako tijelo ima dugotrajni nedostatak proteinskih tkiva, tada se novi proteini neće moći denaturirati u jednostavne aminokiseline, što će uzrokovati još veći nedostatak.

Važna činjenica: proteini mogu sudjelovati u energetskom metabolizmu zajedno s lipidima i ugljikohidratima. Činjenica je da je glukoza ireverzibilna i najjednostavnija struktura koja se pretvara u energiju. S druge strane, protein se, iako uz značajne gubitke energije u procesu konačne denaturacije, može pretvoriti u. Drugim riječima, tijelo u kritičnoj situaciji može koristiti proteine ​​kao gorivo.

Za razliku od ugljikohidrata i masti, proteini se apsorbiraju točno u količini potrebnoj za funkcioniranje tijela (uključujući održavanje konstantne anaboličke pozadine). Tijelo ne skladišti višak proteina. Jedino što može promijeniti ovu ravnotežu je uzimanje analoga hormona testosterona (anabolički steroidi). Primarni zadatak takvih lijekova uopće nije povećanje pokazatelja snage, već povećanje sinteze ATP-a i proteinskih struktura, zbog čega.

Faze metabolizma proteina

Metabolički procesi proteina mnogo su složeniji od metabolizma ugljikohidrata i. Uostalom, ako su ugljikohidrati samo energija, a masne kiseline ulaze u stanice gotovo nepromijenjene, tada glavni graditelj mišićnog tkiva prolazi niz promjena u tijelu. U nekim fazama, protein se čak može metabolizirati u ugljikohidrate i, sukladno tome, u energiju.



Razmotrimo glavne faze metabolizma proteina u ljudskom tijelu, počevši od njihovog ulaska i zatvaranja budućih aminokiselina s denaturiranim alkoholom slinom i završavajući konačnim proizvodima vitalne aktivnosti.

Bilješka: Površno ćemo pogledati biokemijske procese koji će nam omogućiti da razumijemo sam princip probave proteina. To će biti dovoljno za postizanje sportskih rezultata. Međutim, u slučaju poremećaja metabolizma proteina, bolje je konzultirati liječnika koji će utvrditi uzrok patologije i pomoći u uklanjanju na razini hormona ili sinteze samih stanica.

Pozornica	Što se događa	Suština
Primarni pogodak proteina	Pod utjecajem sline, glavne glikogenske veze se razgrađuju, pretvarajući se u najjednostavniju glukozu, preostali fragmenti su zapečaćeni za naknadni transport.	U ovoj fazi, glavna proteinska tkiva u hrani su odvojena u zasebne strukture, koje će se zatim probaviti.
Probava bjelančevina	Pod utjecajem pankreatina i drugih enzima dolazi do daljnje denaturacije proteina prvog reda.	Tijelo je konfigurirano tako da može dobiti aminokiseline samo iz najjednostavnijih lanaca proteina, za koje djeluje kiselinom kako bi protein bio razgradiviji.
Razgradnja na aminokiseline	Pod utjecajem stanica unutarnje sluznice crijeva, denaturirane bjelančevine se apsorbiraju u krv.	Tijelo razgrađuje pojednostavljeni protein u aminokiseline.
Cijepanje na energiju	Pod utjecajem ogromne količine zamjena za inzulin i enzima za probavu ugljikohidrata, protein se razgrađuje u najjednostavniju glukozu	U uvjetima kada tijelu nedostaje energije, ono ne denaturira protein, već ga uz pomoć posebnih tvari odmah razgrađuje do razine čiste energije.
Preraspodjela aminokiselinskih tkiva	Cirkulirajući u općem krvotoku, proteinska tkiva pod utjecajem inzulina transportiraju se kroz sve stanice, gradeći potrebne aminokiselinske veze.	Proteini, putujući cijelim tijelom, obnavljaju dijelove koji nedostaju, kako u mišićnim strukturama tako iu strukturama povezanim s hormonskom stimulacijom, moždanom aktivnošću ili naknadnom fermentacijom.
Sastav novih proteinskih tkiva	U mišićnom tkivu, strukture aminokiselina vežu se za mikrorascjepe kako bi formirale novo tkivo, uzrokujući hipertrofiju mišićnih vlakana.	Aminokiseline u pravom sastavu pretvaraju se u mišićno-proteinsko tkivo.
Sekundarni metabolizam proteina	Ako u tijelu postoji višak proteinskog tkiva, ono pod sekundarnim utjecajem inzulina ponovno ulazi u krvotok da bi se pretvorilo u druge strukture.	Tijekom jake napetosti mišića, produljenih razdoblja posta ili tijekom bolesti, tijelo koristi mišićne bjelančevine kako bi nadoknadilo nedostatke aminokiselina u drugim tkivima.
Transport lipidnih tkiva	Slobodno cirkulirajući proteini povezani s enzimom lipazom pomažu u transportu i probavi višestruko nezasićenih masnih kiselina zajedno sa žuči.	Proteini sudjeluju u transportu masti i sintezi kolesterola iz njih. Ovisno o aminokiselinskom sastavu proteina, sintetiziraju se i dobar i loš kolesterol.
Uklanjanje oksidiranih elemenata (krajnji proizvodi)	Potrošene aminokiseline izlučuju se procesom katabolizma s otpadnim produktima tijela.	Mišićno tkivo oštećeno kao posljedica stresa prenosi se iz tijela.

Poremećaj metabolizma proteina

Poremećaji metabolizma proteina nisu manje opasni za tijelo od patologija metabolizma masti i ugljikohidrata. Proteini sudjeluju ne samo u formiranju mišića, već iu gotovo svim fiziološkim procesima.

Što bi moglo poći po zlu? Kao što svi znamo, najvažniji energetski element u tijelu su molekule ATP-a koje, putujući krvlju, distribuiraju potrebnu energiju stanicama. Kada je metabolizam bjelančevina poremećen, sinteza ATP-a se “prekida” i dolazi do poremećaja procesa koji neizravno ili izravno utječu na sintezu novih proteinskih struktura iz aminokiselina.

Među najvjerojatnijim posljedicama metaboličkih poremećaja:

• akutni pankreatitis;
• nekroza želučanog tkiva;
• kancerogeni tumori;
• opće oticanje tijela;
• kršenje ravnoteže vode i soli;
• gubitak težine;
• usporavanje mentalnog razvoja i rasta djece;
• nemogućnost probave masnih kiselina;
• nemogućnost transporta otpadnih tvari kroz crijeva bez iritacije vaskularnih zidova;
• oštar
• uništavanje koštanog i mišićnog tkiva;
• uništavanje veze neurona i mišića;
• pretilost;
• Pod utjecajem promjena u hormonskoj ravnoteži, kataboličke reakcije prevladavaju nad anaboličkim.
• Bez proteina iz hrane, nedostaje osnovnih sintetiziranih aminokiselina.
• U nedostatku dovoljnog unosa ugljikohidrata, zaostali proteini se kataboliziraju u metabolite šećera.
• Potpuni nedostatak masnog sloja.
• Postoje patologije bubrega i jetre.

Poanta

Metabolizam proteina u ljudskom tijelu je složen proces koji zahtijeva proučavanje i pažnju. Međutim, za održavanje sigurne anaboličke pozadine s pravilnom preraspodjelom proteinskih struktura u sljedeće aminokiseline, dovoljno je slijediti jednostavne preporuke:

1. Unos proteina po kilogramu tjelesne mase različit je za treniranu i netreniranu osobu (sportaša i nesportaša).
2. Za puni metabolizam nisu vam potrebni samo ugljikohidrati i bjelančevine, već i masti.
3. Post uvijek dovodi do razaranja proteinskog tkiva kako bi se napunile rezerve energije.
4. Proteini su prvenstveno potrošači, a ne nositelji energije.
5. Procesi optimizacije u tijelu usmjereni su na smanjenje potrošnje energije kako bi se resursi očuvali dulje vrijeme.
6. Proteini nisu samo mišićno tkivo, već i enzimi, aktivnost mozga i mnogi drugi procesi u tijelu.

I glavni savjet za sportaše: nemojte se zanositi sojinim proteinima, jer od svih proteinskih shakeova ima najslabiji aminokiselinski sastav. Štoviše, loše očišćen proizvod može dovesti do katastrofalnih posljedica - promjena u hormonskim razinama i... Dugotrajna konzumacija soje prepuna je nedostatka nezamjenjivih aminokiselina u tijelu, što će biti temeljni uzrok poremećaja sinteze proteina.

U odraslom ljudskom tijelu, metabolizam dušika općenito uravnotežena, odnosno količine ulaznog i izlaznog proteinskog dušika približno su jednake. Ako se oslobodi samo dio novodobavljenog dušika, ravnoteža pozitivan. To se opaža, na primjer, tijekom rasta organizma. Negativan ravnoteža je rijetka, uglavnom kao posljedica bolesti.

Proteini dobiveni iz hrane podvrgavaju se potpunoj hidrolizi u gastrointestinalnom traktu do aminokiselina, koje se apsorbiraju i distribuiraju krvotokom u tijelu (vidi). 8 od 20 proteinskih aminokiselina ne može se sintetizirati u ljudskom tijelu (vidi). ove esencijalne aminokiseline moraju se opskrbiti hranom (vidi).

Tijelo konstantno gubi bjelančevine putem crijeva, a manjim dijelom i putem bubrega. Zbog ovih neizbježnih gubitaka potrebno je iz hrane dnevno unijeti najmanje 30 g bjelančevina. Ovaj minimalni standard jedva da je ispunjen u nekim zemljama, dok je u industrijaliziranim zemljama sadržaj proteina u hrani najčešće značajno viši od norme. Aminokiseline se ne pohranjuju u tijelu, s viškom zaliha aminokiselina u jetri oksidira se ili iskoristi do 100 g aminokiselina dnevno. Dušik koji sadrže pretvara se u ureu (vidi) iu tom obliku se izlučuje urinom, a ugljični kostur se koristi u sintezi ugljikohidrata, lipida (vidi) ili se oksidira u ATP.

Pretpostavlja se da se u tijelu odrasle osobe dnevno razgrađuje 300-400 g proteina na aminokiseline ( proteoliza). Istodobno, približno ista količina aminokiselina uključena je u novostvorene proteinske molekule ( biosinteza proteina). Neophodan je visok promet proteina u tijelu jer su mnogi proteini relativno kratkotrajni: počinju se obnavljati nekoliko sati nakon sinteze, a biokemijski poluživot je 2-8 dana. Ispada da su čak i kraćeg vijeka ključni enzimi posredna razmjena. Ažuriraju se nekoliko sati nakon sinteze. Ova stalna razgradnja i ponovna sinteza omogućuje stanicama da brzo prilagode razine i aktivnost najvažnijih enzima kako bi zadovoljile metaboličke potrebe. Nasuprot tome, strukturni proteini, histoni, hemoglobin ili komponente citoskeleta posebno su izdržljivi.

Gotovo sve stanice sposobne su za izvođenje biosinteza proteini (u dijagramu gore lijevo). Konstrukcija peptidnog lanca po emitiranja na ribosomu raspravlja se u člancima. Međutim, aktivni oblici većine proteina nastaju tek nakon niza daljnjih koraka. Prije svega, uz pomoć pomoćnih šaperonskih proteina, mora se formirati biološki aktivna konformacija peptidnog lanca ( zgrušavanje, cm. , ). S postprevoditeljskim sazrijevanje Mnogim proteinima uklonjeni su dijelovi peptidnog lanca ili su dodane dodatne skupine, poput oligosaharida ili lipida. Ovi se procesi odvijaju u endoplazmatskom retikulumu iu Golgijevom aparatu (vidi.

Proteini su bitna komponenta uravnotežene prehrane.

Glavni izvori proteina za tijelo su prehrambeni proizvodi biljnog i životinjskog podrijetla. Probava proteina u tijelu odvija se uz sudjelovanje proteolitičkih enzima gastrointestinalnog trakta. Proteoliza je hidroliza proteina. Proteolitički enzimi su enzimi koji hidroliziraju proteine. Ovi enzimi se dijele u dvije skupine – egzopepetidaze, katalizirajući cijepanje terminalne peptidne veze s otpuštanjem jedne terminalne aminokiseline, i endopeptidaze, katalizirajući hidrolizu peptidnih veza unutar polipeptidnog lanca.

U usnoj šupljini ne dolazi do razgradnje proteina zbog nedostatka proteolitičkih enzima. Želudac ima sve uvjete za probavu bjelančevina. Proteolitički enzimi želuca - pepsin, gastrixin - pokazuju maksimalnu katalitičku aktivnost u jako kiseloj sredini. Kiselu sredinu stvara želučani sok (pH = 1,0–1,5) koji proizvode parijetalne stanice želučane sluznice, a kao glavnu komponentu sadrži solnu kiselinu. Pod utjecajem klorovodične kiseline želučanog soka dolazi do djelomične denaturacije proteina, bubrenja proteina, što dovodi do raspada njegove tercijarne strukture. Osim toga, klorovodična kiselina pretvara neaktivni proenzim pepsinogen (proizveden u glavnim stanicama želučane sluznice) u aktivni pepsin. Pepsin

katalizira hidrolizu peptidnih veza koje tvore ostaci aromatskih i dikarboksilnih aminokiselina (optimalni pH = 1,5–2,5). Proteolitički učinak pepsina na proteine ​​vezivnog tkiva (kolagen, elastin) je slabiji. Pepsin ne razgrađuje protamine, histone, mukoproteine ​​i keratine (proteine ​​vune i dlake).

Kako se proteinska hrana probavlja uz stvaranje alkalnih proizvoda hidrolize, pH želučanog soka se mijenja na 4,0. Sa smanjenjem kiselosti želučanog soka, očituje se aktivnost drugog proteolitičkog enzima - gastricin

(optimalni pH = 3,5–4,5).

U želučanom soku djece pronađen je kimozin (renin), koji razgrađuje mliječni kazeinogen.

Daljnja probava polipeptida (nastalih u želucu) i neprobavljenih proteina hrane odvija se u tankom crijevu pod djelovanjem enzima gušterače i crijevnih sokova. Proteolitički enzimi crijeva - tripsin, kimotripsin - dolaze sa sokom gušterače. Oba enzima najaktivnija su u blago alkalnoj sredini (7,8–8,2), što odgovara pH vrijednosti tankog crijeva. Proenzim tripsina je tripsinogen, aktivator je enterokinaza (proizvedena u stijenkama crijeva) ili prethodno formirani tripsin. tripsin

hidrolizira peptidne veze koje stvaraju Arg i Lys. Proenzim kimotripsina je kimotripsinogen, aktivator je tripsin. kimotripsin cijepa peptidne veze između aromatskih aminokiselina, kao i veze koje nisu hidrolizirane tripsinom.

Zbog hidrolitičkog učinka na proteine, ndopeptidaze(pepsin, tripsin, kimotripsin) nastaju peptidi različite duljine i određena količina slobodnih aminokiselina. Daljnja hidroliza peptida u slobodne aminokiseline provodi se pod utjecajem skupine enzima - egzopeptidaze. Jedan od njih - karboksipeptidaze – sintetiziran u gušterači u obliku prokarboksipeptidaze, aktiviran tripsinom u crijevima, odcjepljuje aminokiseline s C-kraja peptida; ostalo - aminopeptidaze – sintetizirani u stanicama crijevne sluznice, aktivirani tripsinom, cijepaju aminokiseline s N-kraja.

Metabolizam bjelančevina u ljudskom tijelu karakterizira jedna važna značajka - ni bjelančevine ni aminokiseline ne mogu se pohraniti za buduću upotrebu, poput lipida u masnom tkivu ili ugljikohidrata u obliku glikogena.

Neesencijalne aminokiseline mogu se sintetizirati u ljudskom tijelu. Za to postoji nekoliko načina: aminacija nezasićene kiseline, redukcijska aminacija i transaminacija.

Aluminizacija nezasićene kiseline Asp nastaje iz fumarne kiseline pod utjecajem aspartat:amonijak liaza(vidi sliku 6.40). Reakcija je reverzibilna i stoga se Asp, pretvarajući se u fumarnu kiselinu, može potpuno oksidirati u Krebsovom ciklusu.

Reduktivna aminacija- proces obrnut od oksidativne deaminacije (vidi sl. 3.14 i 12.1). Ali samo Ala i Glu nastaju na ovaj način, jer je aktivnost njihovih dehidrogenaza značajna.

Tako vjeruju Ala, Asp i Glu primarni, a sve druge neesencijalne aminokiseline nastaju u reakcijama transaminacije (vidi sl. 3.15).

Dijetalne aminokiseline (nastale tijekom probave proteina) prenose se iz krvi u različite organe i tkiva, gdje se koriste za sintezu proteina. Procjenjuje se da se u organizmu odrasle osobe dnevno sintetizira 1,3 g proteina na 1 kg tjelesne težine (u prosjeku 90-100 g). Štoviše, izotopskim metodama utvrđeno je da aminokiseline iz hrane čine samo 1/4 ukupnog broja. To ukazuje da se proteini u tkivima tijela stalno obnavljaju. Različiti se proteini obnavljaju različitim brzinama. Na primjer, vrijeme djelovanja inzulina je 20-30 minuta, proteina crijevne sluznice - 2-4 dana, hemoglobina - 100-120 dana, kolagena - 6-8 mjeseci.

Proteinske molekule koje su odslužile svoj vijek trajanja izložene su tkivnim peptidnim hidrolazama i razgrađuju se na slobodne aminokiseline prema sljedećoj shemi:

Protein -? Visoka molekularna težina -? Niska molekularna težina -? Aminokiseline, polipeptidi polipeptidi

Razgradnja proteina događa se na sličan način izvan tijela, u različitim biološkim tkivima, tekućinama i prehrambenim sustavima. Na primjer, kada sirevi sazrijevaju, sve komponente prikazane u ovom dijagramu uvijek su prisutne u gotovom proizvodu. Omjer produkata razgradnje: peptidi, aminokiseline, amini značajno utječe na okus i miris. Peptidi srednje i niske molekularne težine koji imaju gorak okus daju nekim sirevima karakterističan gorak okus.

Procesi metabolizma proteina u ljudskom tijelu regulirani su uz sudjelovanje niza hormona (tablica 12.4).

Tablica 12.4

Regulacija metabolizma proteina i aminokiselina

Kao rezultat metabolizma proteina, neke aminokiseline se razgrađuju. Obavezan korak u ovom slučaju je deaminacija. ili reamii-rovaiy(vidi paragraf 3.2). Najčešća opcija je oksidativna deaminacija. Na sl. Slika 3.14 prikazuje sumarnu jednadžbu. U stvarnosti, reakcija se odvija u dvije faze: dehidrogenacija i hidroliza (vidi sliku 12.1). Kada se oksidira djelovanjem specifičnog NAD-dehidrogenaza nastaje iminokiselina. Tijekom hidrolize dolazi do cijepanja dvostruke veze u imino skupini i oslobađanja NH3.

Ova transformacija je od velike važnosti za metabolizam bjelančevina, budući da su obje faze reverzibilne pa se iz keto kiseline može formirati aminokiselina.

Na temelju smjera korištenja bezdušičnog ostatka aminokiseline se dijele u dvije skupine: ketogene i glikogene (tablica 12.5).

Istovremeno ketogeni i glikogeni - Ile, Liz, Fen, Tyr, Tri.

Trenutno su poznati putevi razgradnje svih proteinogenih aminokiselina.

Primjeri ketogenih i glikogenih aminokiselina

Metabolizam pojedinih aminokiselina

Glicin- najjednostavnija aminokiselina. Sintetizira se uglavnom iz Sera, čiju hidroksimetilnu skupinu uklanja enzim koji sadrži vitamin By. Kao i GABA, Gly je inhibitorni neurotransmiter. Gly je uključen u sintezu purinskih dušičnih baza (vidi sliku 13.9) i pirolnih ciklusa. Sudjeluje u neutralizaciji toksičnih aromatskih spojeva koji nastaju iz biljnih proizvoda, ako prevladavaju u prehrani. Gly stvara spojeve topive u vodi s benzojevom, octenom kiselinom i fenolima, koji se izlučuju putem bubrega. Na primjer, kompleks Gly s benzojevom kiselinom naziva se hiinurična kiselina (slika 12.2).

Riža. 12.2.

S kolnom kiselinom, Gly tvori glikokolnu kiselinu (slika 12.3), koja ima svojstva surfaktanta i uključena je u emulzifikaciju masti tijekom probave.

Gly deaminacija se provodi prema oksidativnom tipu NAD-ovisne dehidrogenaze uz stvaranje glioksilne kiseline (slika 12.4).

Riža. 12.4.

Serin - zamjenjiva hidroksiaminokiselina. Njegov kostur se sastoji od 3-PGA, čiji je izvor glukoza, a NH 2 -rpynna se unosi transaminacijom. Ser je neophodan za sintezu fosfolipida (vidi sl. 11.42 i 11.43), te je prekursor aminoetanola (sl. 12.5) i kolina.

Riža. 12.5.

Ser hidroksi skupina je dio aktivnih mjesta mnogih enzima, kao što su tripsin, kimotripsin, esteraze, fosforilaze, fosfataze.

Tijekom razgradnje Ser se najprije oslobađa od alkoholne hidroksilne, a zatim hidrolitički od amino skupine (sl. 12.6). Kao rezultat toga nastaje PVC, koji se lako uključuje u TCA ciklus i tamo se oksidira u H 2 0 i C0 2.

Riža. 12.6.

metionin - esencijalne aminokiseline koje sadrže sumpor. Prenosi metilnu skupinu na druge spojeve. Kao rezultat toga nastaju kolin, kreatin, adrenalin i dušične baze.

Nakon oslobađanja od metilne skupine, Met sumpor uglavnom prelazi u Cys sumpor.

Zapravo, sve se transformacije događaju kada je Met u svom aktivnom obliku - u obliku 8+-adenozilmetionina (vidi sliku 6.31).

Iako je Met esencijalna aminokiselina, može se regenerirati iz homocisteina u reverzibilnoj reakciji prikazanoj na slici. 12.7. Transformaciju kataliziraju enzimi koji sadrže vitamine B 9 i B 12. Po-

Riža. 12.7.

Budući da je Met jedini izvor homocisteina, opskrba tijela ovom aminokiselinom ovisi isključivo o njenom sadržaju u hrani.

cistein- neesencijalna aminokiselina koja sadrži sumpor, jer se može sintetizirati iz dvije aminokiseline: Ser i Met (vidi sliku 12.7). Cys sadrži visoko reaktivnu sulfhidrilnu skupinu koja se lako može oksidirati u disulfidnu vezu. Ta se transformacija događa između različitih polipeptidnih lanaca ili unutar jednog polipeptidnog lanca tijekom stvaranja tercijarne strukture proteina i naziva se posttranslacijska modifikacija proteina. Tako se molekule inzulina, kimotripsina i drugih proteina stabiliziraju u tercijarnoj strukturi.

Djelovanje sulfhidrilne skupine očituje se u enzimskoj katalizi. Na primjer, mnogi enzimi sadrže SH skupine u aktivnom mjestu, koje su neophodne za katalitičku reakciju. Poznato je da se aktivnost takvih enzima gubi nakon oksidacije SH-rpynn.

Eksperimenti na životinjama su dokazali da se cistein transformira u tripeptid glutation, koji ima redoks svojstva. Pretpostavlja se da glutation održava aktivni reducirani oblik enzima zahvaljujući vlastitoj oksidaciji. Dokazano je pozitivno antioksidativno djelovanje glutationa:

• u poboljšanju procesa neutralizacije teških metala i toksina;
• smanjenje neželjenih učinaka zračenja i kemoterapije u liječenju raka;
• u usporavanju procesa starenja.

U tkivima se cistein može dekarboksilirati u aminoetantiol (Sl. 12.8), koji je neophodan za sintezu Co A ili se oksidira u taurin (Sl. 12.9).

Dakle, cistein je prekursor taurina, koji ima ulogu neurotransmitera i ima antikonvulzivno djelovanje. Taurin pomaže poboljšati energetski metabolizam i potiče regenerativne procese, na primjer, u očnom tkivu.

U jetri taurin stvara taurokolnu kiselinu, sličnu glikokolnoj kiselini (vidi sl. 12.3), koja pridonosi emulgiranju masti u crijevima.

Riža. 12.9.

Često se kompleksi žučnih kiselina s taurinom i glicinom nazivaju konjugati ili upareni spojevi.

Asparaginska kiselina I glutaminska kiselina igraju važnu ulogu u metabolizmu proteina i provode trans- i deaminaciju aminokiselina. Oni mogu prihvatiti NH 3 ne samo u slobodnom obliku, već i kao dio proteina. Kao rezultat toga nastaju odgovarajući amidi: aspragin (Asi) i glutamin (Gln). Dakle, Asi i Glu sudjeluju u neutralizaciji NH 3.

Metabolizam većine aminokiselina prolazi kroz fazu stvaranja asparaginske i glutaminske kiseline u reakcijama transaminacije.

Obje aminokiseline sudjeluju u sintezi dušikovih baza (vidi sl. 13.8 i 13.9).

Dekarboksilacija asparaginske kiseline dovodi do stvaranja a- ili (3-alapina (slika 12.10). Potonji se može uključiti u sintezu pantotetske kiseline (vidi sliku 6.47).

Riža. 12.10.

α-dekarboksilacijom glutaminske kiseline nastaje γ-aminomaslačna kiselina (slika 12.11), koja inhibira procese ekscitacije u sivoj tvari kore velikog mozga i koristi se kao lijek za neke bolesti središnjeg živčanog sustava.

Fenilalanin- esencijalna aromatična aminokiselina. Oksidira se u tirozin, koji se dalje pretvara u kinon (slika 12.12). Kinoni su dio melanonroteina - složenih proteina koji daju boju koži, kosi i krznu.

Riža. 12.12.

1 - reakciju katalizira fenilalanin hidroksilaza;2 - reakcija je katalizirana

tirozinaza

U metabolizmu Fena može se uočiti nasljedni neuspjeh - sinteza niza neispravnih enzima. Na primjer, s defektom sinteze fenilalanin hidroksilaza opaža se bolest fensketonurija. U tom slučaju ne nastaje Tyr, već fenil laktat, fenilpiruvat i fenilacetat, koji se nakupljaju u krvi i izlučuju mokraćom. Ovi proizvodi su toksični za mozak i uzrokuju tešku mentalnu retardaciju kod djece (fenilpiruvična retardacija), čiji se razvoj može spriječiti dijetom koja ne sadrži Phen. Konkretno, glikomakropeptid, koji se odcjepljuje enzimskom hidrolizom kazeina i prelazi u sirutku, ne sadrži Fen, što znači da se može koristiti u prehrani takve djece.

Još jedno kršenje događa se kada postoji nedostatak tirozinaza i zove se albinizam(od lat. albus- bijela). Zbog neuspjeha u sintezi pigmenta melanina, koža i kosa osobe slabo su pigmentirani, a zjenice su crvene, jer su žile fundusa vidljive zbog nedostatka pigmenata u irisu.

Tirozin je neesencijalna aminokiselina, budući da se sintetizira iz Phena (vidi sliku 12.12). Međutim, katalizirana je oksidacija Phena u Tyr fenilalanin hidroksilaza - nepovratan proces, stoga, ako postoji nedostatak fena u proizvodima, Tyr ga ne može nadomjestiti.

Tyr je prethodnik niza važnih spojeva. Najprije se iz Tyra sintetiziraju hormoni štitnjače: tetrajodtironin (T) i trijodtironin (T 3).

Drugo, Tyr, uz sudjelovanje tirozinaze, oksidira se u dioksifenilalanin (DOPA), a zatim u DOPA-kinon, koji je neophodan za sintezu obojenih proteina - melanonroteina.

Konačno, dioksifenilalanin se može podvrgnuti dekarboksilaciji i formirati dopamin (dioksifeniletilamin), koji je prekursor kateholamina (neurotransmitera) norepinefrina i epinefrina (vidi sliku 8.3).

Riža. 12.13.

Triptofan je esencijalna aminokiselina za ljude i životinje. Iz njega se sintetiziraju biološki aktivni spojevi kao što su serotonin (slika 12.14) i ribonukleotid nikotinske kiseline. Serotonin je visoko aktivan biogeni amin s vazokonstriktorskim djelovanjem. Regulira krvni tlak, tjelesnu temperaturu, disanje, bubrežnu filtraciju i posrednik je živčanih procesa u središnjem živčanom sustavu.

Riža. 12.14.

Normalno, ne više od 1% Tri se pretvara u serotonin. Više od 95% Tri se oksidira kroz put koji dovodi do stvaranja NAD, smanjujući tjelesnu potrebu za vitaminom B5.

Prolil je neesencijalna aminokiselina pa u životinjskom tijelu postoji mogućnost njegove sinteze: bilo iz γ-semialdehida glutaminske kiseline (a-amino-γ-oksopentanske kiseline) ili iz ornitina koji nastaje tijekom hidroliza Apr (sl. 12.15).

Riža. 12.15.

Tijekom razgradnje, Pro se prvo oksidira istom NLD dehidrogenazom u 5-pirolin-2-karboksilnu kiselinu, u kojoj se hidrolitički razara ciklus na mjestu dvostruke veze. Kao rezultat nastaje γ-semialdehid. Njegova aldehidna skupina je oksidirana u karboksilnu skupinu. Tako nastaje Glu, načini njegove upotrebe ovise o potrebama stanice.

U jetri se odvijaju procesi deaminacije, transaminacije i sinteze aminokiselina, albumina i većine serumskih globulina, protrombina i fibrinogena. Pretpostavlja se da albumin i α-globuline proizvode poligonalne stanice jetre, β- i γ-globulini nastaju u RES-u, posebice u Kupfferovim stanicama jetre i plazma stanicama koštane srži.

Vodeća uloga jetre u metabolizmu proteina objašnjava veliki interes kliničara za metode određivanja parametara ovog metabolizma. To prije svega uključuje određivanje ukupne količine proteina plazme i njegovih frakcija, uključujući protrombin. Uz određivanje proteinograma, u praksi se koriste i testovi koji samo neizravno ukazuju na prisutnost promjena u bjelančevinama krvi, uključujući i manifestaciju patoloških bjelančevina - paraproteina. To uključuje testove labilnosti i koloidne testove.

Ukupni protein u plazmi zdravih ljudi iznosi 7,0-8,5% (K. I. Stepashkina, 1963). Promjena ukupne količine bjelančevina opaža se samo kod težih poremećaja metabolizma bjelančevina. Nasuprot tome, promjene u omjeru pojedinih frakcija vrlo su suptilan pokazatelj stanja metabolizma proteina.

Metoda koja se u praksi najviše koristi je određivanje proteinskih frakcija elektroforezom na papiru. Nedostatak potonjeg je fluktuacija u dobivenim rezultatima ovisno o verziji korištene metode. Stoga literaturni podaci o normalnom proteinogramu nisu identični.

Tablica 7 prikazuje varijante norme koje su opisali različiti autori (prema V. E. Predtechensky, 1960).

S oštećenjem jetre smanjuje se sinteza albumina i α1-globulina u poligonalnim stanicama jetre, a povećava se sinteza β- i γ-globulina u Kupfferovim stanicama i periportalnim mezenhimalnim stanicama (kao manifestacija iritacije retikuloendotelnih stanica), što rezultira kvantitativnim promjene proteinskih frakcija – disproteinemija.

Za difuzne lezije jetre, akutne i kronične tijekom njihove egzacerbacije, karakteristične su sljedeće promjene u proteinogramu: smanjenje količine albumina i povećanje globulina. Što se tiče potonjeg, frakcija Y-globulina se uglavnom povećava, očito zbog nakupljanja antitijela sličnih u elektroforetskoj mobilnosti Y-globulinima. Manje se povećava sadržaj α2- i β-globulina. Stupanj promjene proteinograma izravno ovisi o težini bolesti. Iznimka je agamaglobulinemija u hepatičkoj komi. Ukupna količina proteina obično je malo povećana zbog hiperglobulinemije.

Pri procjeni proteinograma u bolesnika s oštećenjem jetre ne treba zaboraviti da se kod velikog broja vrlo različitih bolesti uočava značajna promjena proteinskih frakcija, kao na primjer kod kolagenoza, oštećenja bubrega, mijelomatoze itd.

Kod bolesti jetre dolazi do promjena u sustavu zgrušavanja krvi, a određivanje različitih čimbenika zgrušavanja krvi test je za procjenu funkcionalnog stanja jetre. Najkarakterističnije promjene su protrombin i prokonvertin.

Protrombin(faktor koagulacije krvi II) je globulin; u elektroforetskim studijama plazme, protrombinski vrh se nalazi između albumina i u-globulina. Protrombin se stvara u stanicama jetre uz sudjelovanje vitamina K. Tijekom zgrušavanja krvi protrombin se pretvara u trombin. Koncentracija protrombina u krvnoj plazmi je oko 0,03%. U praksi se ne određuje apsolutna količina protrombina, već “protrombinsko vrijeme” i protrombinski indeks. Najčešća metoda za određivanje protrombinskog indeksa u Sovjetskom Savezu je metoda V. N. Tugolukova (1952). Normalno, protrombinski indeks je 80-100%.

Sposobnost hepatocita da sintetiziraju protrombin može biti oštećena u patologiji jetre. Osim toga, oštećenje jetre popraćeno je kršenjem taloženja niza vitamina u njemu, uključujući vitamin K, koji je također uzrok hipoprotrombinemije. Stoga, ako se otkrije smanjenje protrombinskog indeksa, potrebno je ponoviti studiju nakon 3-dnevnog opterećenja vitaminom K - 0,015 vikasola 3 puta dnevno. Ako količina protrombina ostane niska, to ukazuje na oštećenje jetrenog parenhima.

Drugi čimbenik sustava zgrušavanja krvi koji prirodno reagira na oštećenje jetre je prokonvertin (faktor VII, stabilni faktor). Prokonvertin katalizira djelovanje tromboplastina, ubrzavajući stvaranje trombina. Ovaj faktor se formira u jetri, njegov sadržaj u plazmi je 0,015-0,03%. Količina prokonvertina, kao i protrombina, izražava se kao indeks. Normalno prokonvertinsko vrijeme je 30-35 sekundi, indeks je 80-120%.

Kada je parenhim jetre oštećen, protrombinski indeks i prokonvertinski indeks se smanjuju. Postoji paralelizam između ovih pokazatelja i ozbiljnosti oštećenja jetre (K. G. Kapetanaki i M. A. Kotovshchikova, 1959; A. N. Filatov i M. A. Kotovshchikova, 1963).

Predložen je velik broj različitih metoda kojima se neizravno utvrđuje prisutnost disproteinemije i paraproteinemije. Svi se temelje na taloženju patološkog proteina različitim reagensima.

Takata-Ara test (sublimatski test) temelji se na taloženju flokulentnog taloga grubo dispergiranih proteina pod utjecajem Takata reagensa koji sadrži sublimat. Reakcija se procjenjuje prema gustoći sedimenta ili prema razrjeđenju seruma pri kojem dolazi do zamućenja. Uzorak se ocjenjuje pozitivnim ako se u nizu epruveta s Takata reagensom i sve manjom količinom seruma (1,0; 0,5; 0,25; 0,12 ml itd.) u prve tri ili više epruveta pojavi flokulentni talog; ako samo u prva dva - slabo pozitivan. Test postaje pozitivan kada se sadržaj γ-globulina u krvi poveća, osobito s Botkinovom bolešću, s cirozom jetre, ali i s nizom drugih bolesti (pneumonija, sifilis, itd.).

Jedna od modifikacija Takata-Ara testa je Gross test (sublimatno-sedimentna reakcija), u kojem se rezultati izražavaju u mililitrima sublimatnog reagensa potrebnog za postizanje izrazite mutnoće. Norma je 2 ml ili više. U slučaju bolesti jetre, vrijednosti bruto testa smanjuju se na 1,8-1,6 ml, u slučaju teškog oštećenja - na 1,4 ml i niže.

Veltmanov test temelji se na koagulaciji proteina plazme kada se zagrijavaju u prisutnosti otopine kalcijevog klorida različitih koncentracija (od 0,1 do 0,01%). Normalno do koagulacije dolazi kada je koncentracija otopine veća od 0,04%, tj. u prvih 6-7 epruveta. Oštećenje jetre karakterizira pojava sedimenta u nižoj koncentraciji - produljenje koagulacijske "vrpce".

Cefalinski test temelji se na pojavi flokulacije cefalin-kolesterolske emulzije u prisutnosti krvnog seruma bolesnika. Test ima prednost u odnosu na gore navedene jer je izrazito pozitivan u prisutnosti nekroze u jetrenom parenhimu i stoga može biti koristan u određivanju aktivnosti procesa kod Botkinove bolesti i ciroze jetre te u diferencijalnoj dijagnozi između opstruktivne jetre. žutica (u ranim fazama) i oštećenje jetrenog parenhima.

Test zamućenja s timolom temelji se na određivanju zamućenja koje nastaje kada se ispitni serum pomiješa s reagensom s timolom. Stupanj zamućenja određuje se nakon 30 minuta i procjenjuje na spektrofotometru ili kolorimetru. Pomoću standardne krivulje zamućenosti rezultat se dobiva u proizvoljnim jedinicama. Norma se kreće od 0,8 do 5,0 jedinica. Ako je jetra oštećena, vrijednost uzorka se povećava, dosežući 30-35 jedinica. s Botkinovom bolešću (Popper, Schaffner, 1961).

Test zamućenja timola može se nastaviti u obliku testa flokulacije timola: procjenjuje se flokulacija koja se javlja 24 sata nakon spajanja seruma s reagensom timola.

Preostali dušik u krvi Normalno je 20-40 mg%. Teška azotemija (do 100 mg% ili više) javlja se kod teškog oštećenja jetre (akutna distrofija zbog hepatitisa, završni stadij ciroze, zatajenje jetre nakon kirurškog zahvata na jetri i bilijarnom traktu) i ukazuje na razvoj zatajenja jetre.

Amonijak u serumu Obično je 40-100%. Hiperamonijemija se opaža kod zatajenja jetre, kao iu prisutnosti izraženih porto-kavalnih anastomoza (razvijenih prirodno ili stvorenih tijekom operacije), kroz koje krv teče iz crijeva, zaobilazeći jetru. Najizraženije povećanje količine amonijaka u perifernoj krvi opaženo je u bolesnika s zatajenjem jetre nakon opterećenja proteinima (konzumacija velikih količina mesa, krv koja ulazi u crijeva tijekom krvarenja iz jednjaka ili želuca). Za prepoznavanje portalno-hepatičnog zatajenja može se koristiti test s opterećenjem soli amonijaka (A. I. Khazanov, 1968).

Lipoproteini i glikoproteini*. Serumski proteini tvore s lipidima i ugljikohidratima stabilne spojeve: lipo- i glikoproteine. Naravno, kada se promijeni omjer različitih frakcija proteina plazme, mijenja se i sadržaj kompleksa koji su s njima povezani.

Tijekom elektroforeze lipoproteini se razdvajaju u frakcije koje odgovaraju α1-, β i Y-frakcijama globulina. Y-frakcija (“lipidni ostatak”) uključuje proteinske spojeve s neutralnom masnoćom i kolesterilnim esterima, koji su malo pokretljivi u električnom polju. Ova frakcija nije od praktičnog interesa, jer se potonja ne mijenja u patološkim uvjetima. Zdrave osobe imaju sljedeći postotni omjer α- i β-frakcija, lipoproteina (I. E. Tareeva, 1962): α-lipoproteini - 29,0 ± 4,9; β-lipoproteini - 71,0 ± 4,9; omjer β/α-2,45 ± 0,61.

Ustanovljena je veza između promjena u omjeru α- i β-frakcija lipoproteina i težine oštećenja jetrenog parenhima. Ne postoji potpuni paralelizam između promjena lipoproteinograma i drugih funkcionalnih pokazatelja. Međutim, treba napomenuti da je Botkinova bolest i aktivna faza ciroze jetre karakterizirana smanjenjem količine α-lipoproteina do njihovog potpunog nestanka na lipidnom profilu i povećanjem β-lipoproteina s odgovarajućim povećanjem β-lipoproteina. /α omjer nekoliko puta. Kod kroničnog oštećenja jetre te su promjene manje izražene.

Glikoproteini su spojevi različitih ugljikohidrata s proteinima, uglavnom globulinima. Elektroforetska metoda omogućuje odvajanje glikoproteinskih frakcija s odgovarajućim proteinskim frakcijama. Sinteza glikoproteina odvija se u jetri, pa je razumljiv pokušaj korištenja određivanja glikoproteina u svrhu funkcionalne dijagnostike. Međutim, podaci dobiveni od strane različitih autora pri ispitivanju bolesnika s patologijom jetre ostaju vrlo kontradiktorni. Karakterističnije je povećanje udjela α-glikoproteina (N. A. Zaslavskaya, 1961; I. D. Mansurova, V. I. Dronova i M. S. Panasenko, 1962).

* Za metodu određivanja vidi: A. F. Blyuger. Građa i funkcija jetre kod epidemijskog hepatitisa. Riga, 1964.