коллоквиум 2 аминокислоты

Расщепление белков в желудочно-кишечном тракте. (в рукописном конспекте)

Протеолитические ферменты: образование в форме зимогенов, активация. Протеолитические ферменты пищеварительного тракта, а также поджелудочной железы синтезируются в неактивной форме – в виде проферментов (зимогенов). Регуляция в этих случаях сводится к превращению проферментов в активные ферменты под влиянием специфических агентов или других ферментов – протеиназ. Так, трипсин в поджелудочной железе синтезируется в форме неактивного трипсиногена. Поступив в кишечник, он превращается в активный трипсин в результате аутокатализа или под действием других протеиназ. Превращение неактивного пепсиногена в активный пепсин происходит аутокаталитически в результате специфического ограниченного протеолиза в присутствии соляной кислоты и также связано с отщеплением от профермента специфического ингибитора пептидной природы.

Эти превращения зимогенов в активные ферменты связаны с конформационными изменениями молекулы фермента и формированием активного центра или его раскрытием (демаскирование). Синтез протеиназ в неактивной форме и ряда других неактивных белков-предшественников имеет, очевидно, определенный биологический смысл, предотвращая разрушение клеток органов, в которых образуются проферменты. Примерами подобного активирования белков является активирование некоторых гормонов (проинсулин → инсулин), белка соединительной ткани (растворимый проколлаген → в нерастворимый коллаген), белков свертывающей системы крови.

Протеолитические ферменты желудка

Пепсин - главный протеолитический фермент желудочного сока (М.м. 34,6 kDa). Пепсин продуцируется главными клетками в виде неактивного зимогена, пепсиногена (М.м. 40 kDa) . Образуется из пепсиногена при отщеплении N-концевой части молекулы (42 а.о. ) включающей остаточный или структурный пептид и ингибитор пепсина. Оптимум рH - 1,5 - 2,0. Пепсин является эндопептидазой, расщепляющей связи, образованные СООН-группами ароматических АК - фенилаланином, тирозином и триптофаном.

Медленнее гидролизуются связи, образованные алифатическими и дикарбоновыми кислотами. Гастриксин - пепсиноподобный фермент. Оптимум рH - 3,0. Реннин.

Транспорт аминокислот через мембрану кишечного эпителия и других клеток.

Расщепление тканевых белков, биологическое значение тканевого протеолиза.

Убиквитин-протеосомный и лизосомальный пути расщепления тканевых белков

Катаболизм аминокислот. Переаминирование. Роль витамина В6 в этом процессе.

Катаболизм аминокислот включает следующие процессы:

1)удаления α-аминогруппы; 2)удаление СООН-группы; 3)распад углеродного скелета аминокислот.

Универсальными являются первые два процесса, деградация углеродного скелета уникальна для каждой аминокислоты.

Удаление α-аминогруппы из аминокислот осуществляется в результате 2 процессов – трансаминирования и дезаминирования. Трансаминирование (переаминирование) - процесс, в котором происходит перенос α-аминогруппы с аминокислоты (донора) на α-кетокислоту (акцептор) без промежуточного образования аммиака. В результате переаминирования образуется новая кетокислота и новая аминокислота.

Реакция трансаминирования происходит с участием ферментов аминотрансфераз (трансаминаз), которые локализованы в цитозоле и митохондриях клеток практически всех органов. Простетической группой этих ферментов является производное витамина В6 – пиридоксаль-5-фосфат. Витамин B6 выполняет роль промежуточного переносчика аминогруппы, отщепляемой от аминокислоты. Вступать в реакции трансаминирования могут почти все аминокислоты, за исключением лизина, треонина и пролина. В клетках человека найдено более 10 аминотрансфераз, отличающихся по субстратной специфичности. Наиболее распространенными являются: аспартатаминотрансфераза (АСТ) и аланинаминотрансфераза (АЛТ).

Акцептором аминогруппы в реакциях переаминирования служат три кетокислоты: пируват, α–кетоглутарат и оксалоацетат.

α–Кетоглутарат - универсальный акцептор α- аминогруппы. Донором аминогрупп в процессе трансаминирования чаще всего выступают аминокислоты, которых много в организме – Глу, Ала, Асп.

Процесс трансаминирования легко обратим, константа равновесия Кр ≈ 1.

Процесс переаминирования

Процесс переаминирования протекает по механизму «пинг- понг». Это означает, что первый продукт реакции должен уйти из активного центра трансаминазы до того, как второй субстрат сможет к нему присоединиться.

Роль и превращение в этом процессе П5Ф сводится к образованию промежуточных соединений – шиффовых оснований (альдимина и кетимина).

Процесс переаминирования протекает в две стадии. После отщепления молекулы воды образуется альдиминовая связь между остатком аминокислоты и пиридоксальфосфатом. Полученное соединение называется альдимин.

Перемещение двойной связи приводит к образованию кетимина, который гидролизуется водой по месту двойной связи. От фермента отщепляется готовый продукт – кетокислота.

После отщепления кетокислоты к комплексу пиридоксамин-фермент присоединяется новая кетокислота и процесс идет в обратном порядке: сначала образуется кетимин, затем альдимин, после чего от активного центра фермента отделяется новая аминокислота. Фермент возвращается в исходное состояние.

Реакции переаминирования относятся к амфиболическим процессам, то есть выполняют как катаболическую, так и анаболическую функцию.

Роль реакций трансаминирования в организме: 1)путь синтеза заменимых аминокислот; 2)участие в непрямом дезаминировании аминокислот; 3) образующиеся в реакции α-кетокислоты могут включаться в общий путь катаболизма и глюконеогенез.

Дезаминирование аминокислот. Окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты.

Характеристика L-глутаматдегидрогеназы. Окислительное дезаминирование при участии оксидаз D- и L-аминокислот.

Оксидазы L-аминокислот содержат в качестве простетической группы FMN, оксидазы D-аминокислот – FAD.

Трансдезаминирование – непрямое дезаминирование аминокислот. Неокислительное дезаминирование серина и треонина. Внутримолекулярное дезаминирование гистидина.

Гидролитическое дезаминирование цистеина.

Декарбоксилирование аминокислот, образование некоторых биогенных аминов.

Декарбоксилирование - отщепление СООН-группы от аминокислоты осуществляется ферментами декарбоксилазами, относящимися к классу лиаз. группой у декарбоксилаз

Простетической служит пиридоксаль-5-фосфат. Продуктами реакции декарбоксилирования являются СО2 и биогенные амины, участвующие в регуляции обмена веществ и физиологических процессов в организме. Реакции являются необратимыми.

Обезвреживание биогенных аминов. Моно- и диаминооксидазы.

Существуют два способа инактивации биогенных аминов - дезаминирование и метилирование.

Дезаминирование протекает с образованием свободного аммиака и с участием ФАД. Катализирует реакцию моноаминоксидаза, она обнаружена во многих тканях, но наиболее активна в печени, желудке, почках, кишечнике, нервной ткани.

Метилирование биогенного амина происходит при наличии у него гидроксильной группы (дофамин, серотонин). В реакции принимает участие активная форма метионина – S-аденозилметионин (SAM), образуется метилированная форма амина и S-аденозилгомоцистеин (SАГ).

Например, дофамин может обезвреживаться обоими указанными выше способами с образованием промежуточных метаболиов: 3,4-дигидроксифенилуксусной кислоты или 3-метокситирамина. Оба эти вещества превращаются в гомованилиновую кислоту.

Метаболизм аммиака. Пути образования аммиака. Пути обезвреживание аммиака: восстановительное аминирование, образование глутамина и аспарагина, образование аммонийных солей. (рукописный конспект)

Биосинтез мочевины (орнитиновый цикл Кребса) – главный путь детоксикации аммиака. Суммарное уравнение синтеза мочевины. (рукописный конспект)

Компартментализация процесса мочевинообразования. Связь цикла мочевины и цикла лимонной кислоты.

Регуляция синтеза мочевины на уровне карбамоилфосфатсинтетазы I.

Экскретируемые конечные продукты белкового обмена у разных видов животных.

Аммониотелические, уреотелические и урикотелические организмы.