Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курс лекций по биохимии.doc
Скачиваний:
2030
Добавлен:
13.05.2015
Размер:
729.6 Кб
Скачать

Раздел 8.Обмен азота Лекция 13.Ферментативный распад и синтез белков

Азотистый обмен организма – обмен веществ, содержащих азот (белки, витамины, нуклеиновые кислоты). Рассмотрим особенности азотистого обмена на примере обмена белков и аминокислот.

1. Распад белков

Белки, входящие в состав продуктов питания, в желудочно-кишечном тракте подвергаются гидролизу до аминокислот. Этот процесс начинается в желудке, а продолжается в тонком кишечнике. Образовавшиеся аминокислоты всасываются в кровь, с кровью разносятся по организму; часть идет на синтез белков, пептидов, азотистых оснований, витаминов, гормонов и других важных веществ организма; другая часть расщепляется и выводится или превращается в углеводы и липиды.

Белки, входящие в состав тела (собственные белки организма), постоянно обновляются (с разной скоростью). В зависимости от продолжительности их функционирования их можно разделить на:

  • долгоживущие (обновляются 1 раз в 2-3 месяца);

  • короткоживущие (обновляются 1 раз в 1-5 дней).

Таким образом, распад белков (путем гидролиза) идет не только в желудочно-кишечном тракте, но и во всех тканях и клетках, при участии соответствующих протеолитических ферментов (или протеаз).

Гидролиз белков осуществляется в 2 этапа:

  • Частичный гидролиз (образуются более низкомолекулярные азотсодержащие вещества – пептиды).

Ферменты, катализирующие реакции частичного гидролиза, называются протеиназами (поскольку их субстратами являются белки, или протеины). К ним относятся:

  1. пепсин (входит в состав желудочного сока);

  2. трипсин (действует в 12-перстной кишке);

  3. химотрипсин (также действует в 12-перстной кишке).

  • Полный гидролиз (из пептидов образуются аминокислоты).

Ферменты, катализирующие реакции полного гидролиза, называются пептидазами. К ним относятся:

  1. карбоксипептидаза (катализирует отщепление аминокислоты с С-конца);

  2. аминопептидаза (катализирует отщепление аминокислоты с N-конца);

  3. дипептидаза (катализирует расщепление пептидной связи в молекулах дипептидов).

Гидролиз белков начинается в желудке под действием пепсина рН=1,5 – 3, а затем продолжается в тонком кишечнике в среде, близкой к нейтральной.

Пепсин, трипсин и химотрипсин выделяются железистыми клетками в виде неактивных проферментов – зимогенов: пепсиногена, трипсиногена, химотрипсиногена, т.к. их активные центры заблокированы фрагментами полипептидной цепи, после гидролитического отщепления которых фермент приобретает активность. Например, активатором пепсиногена является HCl, которая входит в состав желудочного сока, именно под ее действием неактивный пепсиноген превращается в активный пепсин.

Важной особенностью протеиназ является выборочный (селективный) характер их действия на пептидные связи в белковой молекуле.

Специфичность действия пепсина заключается в том, что он расщепляет пептидные связи, образованные аминогруппами ароматических аминокислот (быстрее) и образованные лейцином и дикарбоновыми аминокислотами (медленнее).

Трипсин катализирует гидролиз пептидных связей, образованных карбоксильными группами основных аминокислот – аргинина и лизина.

В результате индивидуальный белок под действием определенной протеиназы расщепляется всегда на строго ограниченное число пептидов.

Аминопептидазы отщепляют аминокислоты от пептида, начиная с аминокислоты, обладающей свободной аминогруппой, а карбоксипептидазы – начиная с аминокислоты, имеющей свободную карбоксильную группу.

Дипептидазы (их известно около 10) завершают гидролиз белков.

Таким образом, ферменты, катализирующие гидролиз белков, бывают двух типов:

1-й тип – эндопептидазы (катализируют расщепление внутренних пептидных связей);

2-й тип – экзопептидазы (катализируют расщепление наружных пептидных связей).

Протеиназы являются эндопептидазами, а пептидазы – экзопептидазами.

Протеолитические ферменты, катализирующие гидролиз собственных (тканевых) белков, называются катепсинами. Они в основном локализуются в специальных клеточных органеллах – лизосомах (у животных). У растений большая часть гидролитических (в том числе протеолитических) ферментов находится в вакуолях.

В клетках растений тоже есть протеолитические ферменты. Их активность наиболее высока в семенах (при прорастании), поскольку продукты их гидролиза используются как пластический и энергетический материал. В листьях деревьев активность протеолитических ферментов резко повышается перед листопадом, поскольку образующиеся при этом аминокислоты из листьев перемещаются в другие органы растения для того чтобы уменьшить потери азота.