Переваривание белков в ЖКТ, биосинтез соляной кислоты и пепсиногена в желудке. Протеазы панкреаса и кишечника. Активирование зимогенов в ЖКТ, специфика действия каждой из протеаз

Переваривание белков, то есть расщепление их до отдельных аминокислот, начинается в желудке и заканчивается в тонком кишечнике. Переваривание происходит под действием желудочного, панкреатического и кишечного соков, которые содержат протеолитические ферменты (протеазы или пептидазы). Протеолитические ферменты относятся к классу гидролаз. Они катализируют гидролиз пептидных связей СО—NН белковой молекулы.

Все протеолитические ферменты можно разделить на две группы:

1. экзопептидазы – катализируют разрыв концевой пептидной связи с освобождением N- или С-концевой аминокислоты;

2. эндопептидазы – гидролизуют пептидные связи внутри полипептидной цепи, продуктами реакции являются пептиды с меньшей молекулярной массой.

10.1.3. Большинство протеолитических ферментов, участвующих в переваривании белков и пептидов, синтезируются и выделяются в полость пищеварительного тракта в виде неактивных предшественников – проферментов (зимогенов). Поэтому не происходит переваривания белков клеток, вырабатывающих проферменты. Активация проферментов осуществляется в просвете желудочно-кишечного тракта путём частичного протеолиза – отщепления части пептидной цепи зимогена. Активирование зимогенов осуществл-ся в 12перстной кишке начиная с трипсиногена. Трипсиноген актив-ся избирательным протеолизом. Энтеропетидаза гидролизует определенную пептидную связь в трипсиногене. Трипсин активирует другие панкреатические зимогены(избирательный протеолиз) в том числе и трипсиноген. Трипсин катализирует гидролиз пептидных связей, образованных карбоксильной группой аргинина и лизина.

химотрипсин присутствует в нескольких формах и действует на пептидные связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокисот (фенилаланин, тирозин, триптофан).

Кардоксипептидазы – цинксодержащие ферменты, расщепляют пептидные связи коротких пептидов с С-конца. Карбоксипептидаза А отщепляет преимущественно аминокислоты с гидрофобными и ароматическими радикалами, карбоксипептидаза В- остатки аргинина и лизина.

Эластаза имеет более широкий спектр действия, гидролизуя пептидные вязи, образованные аминокислотам с небольшими гидрофобными радикалами. Окончательный гидролиз пептидов осуществляется аминопептидазами(расщепляют пептидные связи в коротких пептидах с N-конца)., ди- и трипептидазми (расщепляют ди- и трипептиды). Эти ферменты вырабатываемые эпителиоцитами тонкого кишечника, локализованы на мембранах клеток со стороны просвета кишки.

 

 

Протеолиз белков в клетках, роль лизосом и протеосом. Пути использования продуктов гидролиза. Реакции трансаминирования и дезаминирования, их роль в обмене аминокислот и других соединений. Диагностическое значение определения активности трансаминаз в крови.

А) Протеолиз белков в клетках различных тканей и органов осуществляется в основном в лизосомах и протеасомах и в других клеточных компартментах.

Лизосомы -внутриклеточные, органеллы содержащие различные гидролитические ферменты с оптимумом рН в кислой области (4,5-5). Низкие значения рН создаются и поддерживаются АТФ-зависимой протонной помпой, локализованной в мембране, которая перекачивает протоны из цитозоля в лизосому в обмен на ион Na+. В лизосомах деградируют бактерии, клеточные органеллы (митохондрии), клеточные белки, имеющие на N-конце сигнальную последовательность, поступающие из внеклеточного пространства путем эндоцитоза или пиноцитоза, липопротеины, пептидные гормоны.

Свободные белки и содерж-ся в составе полимолекулярных комплексов гидролизуются лизосомальными протеазами до свободных аминокислот. Небелковые компоненты сложных белков расщепляются кислыми гидролазами.

Протеасомы представлены РНК-белковым комплексом в форме бочонка. В протеасомах деградируют “состарившиеся” внутриклеточные белки, участвующие в регуляторных процессах, а также белки метятся путем образования ковалентного комплекса с низкомолекулярным белком убиквитином. Убиквитин присоединяется к остатку лизина на N-конце белка при участии фермента убиквитинлигазы. Комплекс убиквитин-белок узнается 19 S-частицей (с потреблением АТФ) и поступает внутрь протеасомы, где белок подвергается гидролизу с участием ферментов, образующих тело бочонка. Убиквитин не гидролизуется и после активации используется снова.

Избирательый протеоли осуществляется и в других клеточных компартментах. Например, в процессе синтеза белка на рибосоме сначала образуется первичный полипептид, несущий на N-конце сигнальную последовательность, определяющую адрес его доставки. Далее сигнальная последовательность удаляется после гидролиза протеиназой. Избирательный протеолиз используется при образовании пептидных гормонов из более длинных молекул –предшественниц.

Еще одним местом использования избирательного протеолиза является кровь. Белковые факторы свертывания крови являютсянеактивными формами протеолитических ферментов. При запускании механизма свертывания крови идет последовательное активирование факторов свертывания по механизму цепных реакций.

Б) Протеолиз используется для реализации программируемой смерти клеток – апоптоза. В осуществлении этой программы участвует каскад сериновых протеаз-каспаз. Эти ферменты расположены в различных клеточных компартментах. До запуска программы апоптоза эти белки существуют в виде неактивных предшественников-прокаспаз. Каспазы расщепляют различные клеточные белки (прокаспазы, антиапоптозные белки, ингибитор ДНК-азы и др.) после остатка аспартата.

В) Катаболизм протеиногенныхаминокислот(20аминок-т,участвующих в синтезе белка) начинается с утраты аминогрупп в реакциях дезаминирования или трансаминирования.

Реакция трансаминирования Трансаминирование - реакция переноса α-аминогруппы с аминокислоты на α-кетокислоту, в результате чего образуются новая кетокислота и новая аминокислота. Реакции трансаминирования играют большую роль в обмене аминокислот. Поскольку этот процесс обратим, ферменты аминотрансферазы функционируют как в процессах катаболизма, так и биосинтеза аминокислот.

Реакция дезаминирования( осуществляется в 4 вариантах: окислительное, восстановительное, гидролитическое и внутримолекулярное) Дезаминирование аминокислот - реакция отщепления α-аминогруппы от аминокислоты, в результате чего образуется соответствующая α-кетокислота (безазотистый остаток) и выделяется молекула аммиака.. Биологическая роль непрямого дезаминирования. А - при катаболизме почти все природные аминокислоты сначала передают аминогруппу на а-кетоглутарат в реакции трансаминирования с образованием глутамата и соответствующей кетокислоты. Затем глутамат подвергается прямому окислительному дезаминированию под действием глутаматдегидрогена-зы, в результате чего получаются а-кетоглутарат и аммиак; Б - при необходимости синтеза аминокислот и наличии необходимых а-кетокислот обе стадии непрямого дезаминирования протекают в обратном направлении. В результате восстановительного аминирования а-кетоглутарата образуется глутамат, который вступает в трансаминирование с соответствующей а-кетокислотой, что приводит к синтезу новой аминокислоты.