Функции аминокислот

· Используются для синтеза белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, биогенных аминов (гормонов, нейромедиаторов), других аминокислот

· Служат источником азота при синтезе всех азотсодержащих небелковых соединений (нуклеотиды, гем, креатин, холин и др);

· Выполняют регуляторную функцию (гли, глу - нейромедиаторы);

Пища, поступающая в желудок, стимулирует повышенное образование желудочного сока в течение 4-6 часов. Количество, состав и свойства желудочного сока меняются в зависимости от характера пищи, а также при заболеваниях желудка, кишечника и печени. Наибольшее количество желудочного сока выделяется на белковую пищу, меньше – на углеводную, еще меньше на жирную. Регуляция поджелудочной секреции Регуляция секреции поджелудочного сока осуществляется в 3 фазы: 1. Мозговая (сложнорефлекторная) фаза. Осуществляется через комплекс условных и безусловных рефлексов. Вид, запах и вкус пищи активируют нейроны вагуса в центре регуляции панкреатической секреции. Окончания вагуса в поджелудочной железе выделяют ацетилхолин, который стимулирует синтез панкреатического сока. 2. Желудочная (нейро-гуморальная) фаза. Возникает при нахождении пищи в желудке. За счет вагуса, гастрина, серотонина стимулируется секреция поджелудочного сока. 3. Кишечная фаза. Кислый химус вызывает в кишечнике выделение S-клетками сек­ретина (белковый гормон). Секретин поступают в кровь и стимулирует выделение из подже­лудочной железы в тонкий кишечник панкреа­тического сока, содержащего много НСО₃^-, что нейтрализует НС1 желудочного сока и ингибирует пепсин. В результате рН возрастает от 1,5-2,0 до 7,0. Поступление пептидов в тонкий кишечник вы­зывает секрецию холецистокинина (белкового гормона) в I-клетках, который сти­мулирует выделение панкреатического сока с большим содержанием ферментов. Регуляция кишечной секреции Регуляция деятельности желез тонкой кишки осуществляется местными нервно-рефлекторными механизмами, а также гуморальными влияниями и ингредиентами химуса. Механическое раздражение слизистой оболочки тонкой кишки вызывает выделение жидкого секрета с малым содержанием ферментов. Местное раздражение слизистой кишки продуктами переваривания белков, жиров, соляной кислотой, панкреатическим соком вызывает отделение кишечного сока, богатого ферментами. Усиливают кишечное сокоотделение ГИП, ВИП, мотилин. Гормоны энтерокринин и дуокринин, выделяемые слизистой оболочкой тонкой кишки, стимулируют соответственно секрецию либеркюновых и бруннеровых желез. Тормозное действие оказывает соматостатин. Мотилин (в Мо-клетках) - стимулирует активность гладко-мышечной клеток кишечника. ВСАСЫВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ В КИШЕЧНИКЕ Вса­сывание L-аминокислот (но не D) — активный процесс, в результате которого аминокислоты переносятся через кишечную стенку от слизистой её поверхности в кровь. Известно пять специфических транспортных систем, каждая из которых функционирует для переноса определённой группы близких по строению аминокислот: 1. нейтральных, короткой боковой цепью (аланин, серии, треонин); 2. нейтральных, с длинной или разветвлённой боковой цепью (валин, лейцин, изолейцин); 3. с катионными радикалами (лизин, аргинин); 4. с анионными радикалами (глутаминовая и аспарагиновая кислоты); 5. иминокислот (пролин, оксипролин). Существуют 2 основных механизма переноса аминокислот: симпорт с натрием и γ-глутамильный цикл. · Лейцинаминопептидаза — Zn²⁺- или Мn²⁺-содержащий фермент, обладает широкой специфичностью по отношению к N-концевым аминокислотам. · Аланинаминопептидаза. Трипептидазырасщепляют трипептиды на дипептиды и аминокислоты, а дипептиды гидролизуют на ами­нокислоты дипептидазы. Ферменты кишечного сока функционируют преимущественно в составе гликокаликса щеточной каемки кишечного эпителия, обеспечивая пристеночное и мембранное пищеварение. Защита клеток от действия протеаз Клетки поджелудочной железы защищены от действия пищеварительных ферментов тем, что: · эти ферменты образуются в клетках поджелудочной железы в неактивной формеи активируются только после секре­ции в просвет кишечника. · в клетках поджелудочной железы присутству­ет белок-ингибитор трипсина,образующий с активной формой фермента (в случае преж­девременной активации) прочный комплекс. В полости желудка и кишечника протеазы не контактируют с белками клеток, поскольку сли­зистая оболочка покрыта слоем слизи, а каждая клетка содержит на наружной поверхности плаз­матической мембраны полисахариды, которые не расщепляются протеазами и тем самым за­щищают клетку от их действия. Разрушение клеточных белков протеазами про­исходит при язвенной болезни желудка или две­надцатиперстной кишки. РЕГУЛЯЦИЯ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОЙ СЕКРЕЦИИ Натощак секретируется незначительное количество желудочного сока. Регуляция секреции желудочного сока осуществляется в 3 фазы: 1. Мозговая (сложнорефлекторная) фаза. Осуществляется через комплекс условных и безусловных рефлексов. Вид, запах и вкус пищи активируют нейроны вагуса в центре регуляции желудочной секреции. Окончания вагуса в желудке выделяют ацетилхолин, который через М-холинорецепторы стимулирует синтез желудочного сока (главными, обкладочными и добавочными клетками), а также стимулирует выработку в желудке гормонов гастрина и гистамина; 2. Желудочная (нейро-гуморальная) фаза. Возникает при нахождении пищи в желудке. За счет вагуса, метасимпатической нервной системы, гастрина, гистамина и питательных веществ (белки, пептиды, АК) стимулируется секреция желудочного сока. (Метасимпатическая нервная система (МНС) представляет собой комплекс микроганглиев, расположенных в стенках внутренних органов. МНС координирует и регулирует моторную, секреторную, абсорбционную, эндокринную, иммунную функции полых внутренних органов). 3. Кишечная фаза. При недостаточной обработки пищи из кишечника возникают сигналы, стимулирующие желудочную секрецию (за счет рефлексов местных и центральных, возникающих с рецепторов кишечника и реализующихся через вагус, МСН, гастрин, гистамин). При избытке HCl или чрезмерном разрушении пищевых продуктов, из кишечника возникают сигналы, тормозящие желудочную секрецию (через секретин, холецистокинин, ВИП, ГИП). Гастрин – гормон пептидной природы, производимый G-клетками желудка (гастрин-17 из 17 аминокислот, и гастрин-14 из 14 аминокислот), расположенными в основном в антральном отделе желудка. Секрецию гастрина стимулируют: · Ацетилхолин вагуса; Токсичность аммиака Аммиак — токсичное соединение. Даже небольшое повышение его концентрации оказывает неблагоприятное действие на организм, и, прежде всего на ЦНС. Механизм токсического действия аммиака: 1. Аммиак легко проникает через мембраны в клетки и в митохондриях сдвигает реакцию, катализируемую глу-ДГ, в сторону образования глу: α-Кетоглутарат + НАДH₂ + NH₃ → глу + НАД⁺. Уменьшение концентрации α-кетоглутарата вызывает: · угнетение реакции трансаминирования АК и снижение синтеза из них нейромедиаторов (ацетилхолина, дофамина и др.); · снижения скорости ЦТК и развитие энергодефицита. Недостаточность α-кетоглутарата ускоряет реакции синтеза ЩУК из ПВК, сопровождающейся интенсивным потреблением СО₂ (особенно характерны для клеток головного мозга). 2. Повышение концентрации аммиака в крови сдвигает рН в щелочную сторону, вызывает алкалоз. Алкалоз увеличивает сродство гемоглобина к кислороду, что препятствует отдачи им кислорода. В результате развивается гипоксия тканей, энергодефицит, от которого главным образом страдает головной мозг. 3. Высокие концентрации аммиака, при участии глутаминсинтетазы, стимулируют синтез глутамина из глутамата в нервной ткани: 4. Глу + NH₃ + АТФ → Глн + АДФ + Н₃РО₄. Накопление глн в клетках нейроглии приводит к повышению в них осмотического давления, набуханию астроцитов и в больших концентрациях вызвает отёк мозга. Снижение концентрации глу нарушает обмен АК и нейромедиаторов, в частности синтез γ-аминомасляной кислоты (ГАМК), основного тормозного медиатора. При недостатке ГАМК и других медиаторов нарушается проведение нервного импульса, возникают судороги. 5. Ион NH₄⁺ практически не проникает через цитоплазматические и митохондриальные мембраны. Избыток NH₄⁺ в крови нарушает трансмембранный перенос одновалентных катионов Na⁺ и К⁺, конкурируя с ними за ионные каналы, что также влияет на проведение нервных импульсов. 6. Низкие концентрации аммиака стимулируют дыхательный центр, а высокие – угнетают. Связывание (обезвреживание) аммиака В связи с токсичностью аммиака в тканях происходит его связывание с образованием нетоксичных соединений – АК и мочевины. Процесс образования и обезвреживания аммиака регулируют в основном ферменты глутаматдегидрогеназа и глутаминсинтетаза. Обмен глутамата В мозге и некоторых других органах может протекать восстановительное аминирование α-кетоглутарата под действием глутаматдегидрогеназы, катализирующей обратимую реакцию. ФОРМУЛА!   Можно выделить 4 стадии этого процесса: 1. трансаминирование с а-кетоглутаратом, образование глутамата (аминотрансфераза); 2. трансаминирование глутамата с ЩУК, образование аспартата (АСТ); 3. реакция переноса аминогруппы от аспартата на ИМФ (инозинмонофосфат), образование АМФ и фумарата (аденилосукцинасинтаза и аденилосукцинатлиаза); 4. гидролитическое дезаминирование АМФ (АМФ-дезаминаза). Этот путь дезаминирования преобладает в мышцах при интенсивной работе, в результате которой накапливается молочная кислота. Выделяющийся аммиак предотвращает закисление среды в клетках, вызванное образованием лактата. Пути обмена безазотистого остатка аминокислот За сутки у человека распадаются примерно 100г АК. Катаболизм всех АК сводится к образованию шести веществ, вступающих в общий путь катаболизма: ПВК, ацетил-КоА, α-кетоглутарат, сукцинил-КоА, фумарат и ЩУК. Эти вещества окисляются в ЦТК для образования АТФ или используются для синтеза глюкозы и кетоновых тел. СХЕМА! ФОРМУЛА! Внутримолекулярное дезаминирование Внутримолекулярное дезаминирование характерно для гистидина. Реакцию катализирует гистидаза (гистидин-аммиаклиаза). Эта реакция происходит только в печени и коже. ФОРМУЛА! При избытке аммиака реакция протекает в обратном направлении (как восстановительное аминирование α-кетоглутарата). ФОРМУЛА! Глу + НАД⁺ + Н₂О ↔ α-КГ + НАДН₂ + NH₃ 2. Оксидаза L-аминокислот В печени и почках есть оксидаза L-АК, способная дезаминировать некоторые L-аминокислоты: ФОРМУЛА! ПОНЯТИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ БЕЛКОВ Белки – высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков более чем 100 АК. У человека в организме содержится 15кг белка. По количеству генов, у человека предполагают наличие около 50000 видов белков. Самый распространенный белок у человека - коллаген, на его долю приходиться 30% от общего содержания белка. Пептиды - органические соединения, состоящие из остатков от 2 до 100 АК. Олигопептиды - органические соединения, состоящие из остатков от 2 до 10 АК. Полипептиды - органические соединения, состоящие из остатков от 10 до 100 АК. Белки имеют 3-4 уровня организации: 1. Первичная структура линейна, представлена последовательностью аминокислот, соединенных пептидными связями; 2. Вторичная структура является пространственной, она образуется только водородными связями. Выделяют α-спираль и β-складчатый лист; 3. Третичная структура является пространственной, она образуется ковалентными, водородными, ионными и гидрофобными связями. Образует белковые глобулы; 4. Четвертичная структура является пространственной, она образуется при соединении нескольких белковых глобул слабыми водородными, ионными и гидрофобными связями; Разрушение первичной структуры белка называется гидролиз. Гидролиз пептидной связи идет в кислой и щелочной среде и с участием ферментов пептидаз (класс гидролаз). Разрушение вторичной, третичной и четвертичной структур называется денатурацией. Денатурация бывает обратимой, когда разрушаются слабые связи (водородные, ионные, гидрофобные) и необратимой, когда разрушаются прочные связи (ковалентные). Классификация белков · По составу белки делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды). Простые белки содержат только остатки аминокислот. Сложные белки, кроме аминокислот, содержат небелковый компонент: липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, металлы, витамины, порфирины и т.д. · По форме белки делятся на глобулярные и фибриллярные. Глобулярные белки содержат α-спираль, они как правило водорастворимы. Фибриллярные белки содержат β-складчатую структуру и водонерастворимы (кератин); · Белки делятся по выполняемым в организме функциям. Функции белков · Структурная (коллаген, эластин, кератин); · Каталитическая (ферменты); · Транспортная (гемоглобин, альбумины, глобулины); · Сократительная (актин, миозин); · Защитная (иммуноглобулины, фибриноген, плазминоген, лизоцим); · Регуляторная (гормоны, рецепторы); · Онкотическое давление (белки сыворотки крови); · Буферная (гемоглобин, белки сыворотки крови). Свойства белков · Белки в основном водорастворимые вещества, образующие коллоидный раствор; · Белки способны к денатурации и гидролизу; Положительный азотистый баланс существует, когда азота поступает в организм больше, чем выводится. Характерен для детей, беременных, паци­ентов, выздоравливающих после тяжёлых болез­ней, а также при опухолевом росте. Отрицательный азотистый баланс существует, когда выделение азота преобладает над его поступлением. На­блюдают при старении, голодании, безбелковой диете, во время тяжёлых заболеваний, ожогах и травмах. При длительном голодании организм теряет в сутки около 4г азота при катаболизме 25г белка. Нормы белка в питании Минимальное количество белка в пище составляет 30-50 г/сут (55-60 г/сут, при биологической ценности не ниже 70%). Оно поддерживает азотистое равновесие, но не обеспечивает сохране­ние работоспособности и здоровья человека. Для здорового взрослого человека опти­мальное количество белка в пище составляет - 100-120 (85-90) г/сут (или не менее 1г/кг в сут), из них 55% - белки животного происхождения. Детям до 12 лет доста­точно 50 - 70 г/сут (4,0-1,5 г/кг в сут) (до 3 месяцев - 2,2 г/кг в сут, до 6 месяцев - 2,6 г/кг в сут, старше 6 месяцев - 2,9 г/кг в сут). При беременности 3-4 г/кг белка в сут. Потребность в пищевом белке возрастает при физических нагрузках (при тяжелых до 130-150г), при низких температурах, в период выздоровления после тяжелых заболеваний, при беременности у женщин и росте у детей. Потребность в пищевом белке снижается при старении, при повышении температуры окружающей среды и при тяжелых заболеваниях. Потребность в пищевом белке у мужчин выше, чем у женщин. Белковая недостаточность Продолжитель­ное безбелковое питание вызывает серьёзные нарушения обмена веществ и неизбежно заканчивается гибелью организма. Дефицит в пище даже одной незаменимой АК ведёт к неполно­му усвоению других АК и сопровож­дается развитием отрицательного азотистого баланса, истощением, остановкой роста и нару­шениями функций нервной системы. У животных при отсутствии цистеина возникает острый не­кроз печени, гистидина — катаракта; отсутствие метионина приводит к анемии, ожирению и циррозу печени, облысению и геморрагии в почках. Исключение лизина из рациона моло­дых животных вызывает анемиею и внезап­ную гибель. Заболевание «Квашиоркор», в перево­де означает «золотой (или красный) мальчик», возникает при недостаточности белкового питания. Оно характерно для Центральной Африки. Заболевание развивается у детей, которые лишены молока и других животных белков, а пи­таются исключительно растительной пищей (кукуруза, бананы, таро, просо). Квашиоркор характеризуется задержкой роста, анемией, гипопротеинемией (часто сопро­вождающейся отёками), жировым перерождени­ем печени. У лиц негроидной расы волосы приобретают красно-коричневый оттенок. Часто это заболевание сопровождается атрофией клеток поджелудочной железы. В результате нарушается секреция панкреатических ферментов и не усва­ивается даже то небольшое количество белков, которое поступает с пищей. Происходит пораже­ние почек, вследствие чего резко увеличивается экскреция свободных аминокислот с мочой. Без лечения смертность детей составляет 50—90%. Даже если дети выживают, длительная недоста­точность белка приводит к необратимым нару­шениям не только физиологических функций, но и умственных способностей. Заболевание исче­зает при своевременном переводе больного на бо­гатую белком диету, включающую большие ко­личества мясных и молочных продуктов. Один из путей решения проблемы — добавление в пищу препаратов лизина.

Неорганические вещества	Кол-во	Органические вещества	Кол-во
Свободная НС1	20 ммоль/л, 0,4-0,5% 20-40 ТЕ	Пепсины (8 видов)	0—21 мг%
Связанная НС1	20-30 ТЕ	Ренин (только у грудных детей)
Хлориды	155,1 ммоль/л	Гастриксин
Натрий	31,3-189,3 ммоль/л	Желатиназа
Калий	5,6-35,3 ммоль/л	Липаза
кальций		Муцин
магний		Лизоцим
Азот небелковый	14,3—34,3 ммоль/л	Органические кислоты
Азот мочевины и аммиака	4,99—9,99 ммоль/л
Азот аминокислот	47,6-118,9 мкмоль/л
Сульфаты
фосфаты
бикарбонаты

Желудочный сок синтезируется железами, находящимися в слизистой оболочке желудка. Различают три вида желез: кардиальные, фундальные (собственные железы желудка) и пиллорические (железы привратника). Железы состоят из главных, париетальных (обкладочных), добавочных клеток и мукоцитов.

Главные клетки вырабатывают пепсиногены (пепсин, гастриксин, реннин), обкладочные (париетальные) — соляную кислоту, добавочные и мукоциты — мукоидный секрет. Фундальные железы содержат все три типа клеток.