Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

ия белковой структуры, сопровождающие превращения зимогена в фермент, были рассмотрены в разд. 8.7.2.1. Во всех случаях при активации происходит специфический протео-лиз в области ?-концевой части зимогена, что и приводит к образованию активного фермента.

21.1.1. Желудочное пищеварение

Факторы, влияющие на количество и состав желудочного и панкреатического секретов, рассматриваются в гл. 34. В данном разделе будут кратко рассмотрены ферменты, участвующие в переваривании белков, и их специфичность при действии на белки пищи. Использование специфичности протеолитичеоких ферментов как инструмента при исследовании структуры белков рассматривалось в гл. 6.

В желудочном соке находится протеолитический фермент пепсин; его предшественник (зимоген) пепсиноген образуется и секре-тируется главными клетками слизистой желудка (гл. 34). Зимоген (?? 40 000) превращается в пепсин (М 32 700) как под действием кислой среды желудочного сока, так и под влиянием самого пепсина; процесс активации является, следовательно, аутокаталитиче-оким. В процессе активации с ?-конца пепсиногена отщепляются 42 аминокислотных остатка в виде смеси пептидов, некоторые из этих пептидов могут действовать как ингибиторы пепсина. Эти пептиды содержат 12 остатков основных аминокислот (нз 16 остатков, имеющихся в пепсиногене); их освобождение снижает изо-

21. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. II

873

электрическую точку от рН 3,7 для пепсиногена до примерно рН 1,0 для пепсина, поскольку в ферменте сильно доминирующими оказываются анионные группы. Карбоксильные группы двух остатков аспарагиновой кислоты входят в состав активного центра пепсина.

Субстратами пепсина в желудке являются либо нативные белки пищи, либо белки, денатурированные при варке пищевых продуктов. Пепсин быстро гидролизует в белках пептидные связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот (фенилаланин, триптофан или тирозин). Несколько медленнее пепсин гидролизует пептидные связи, образованные некоторыми другими аминокислотами, например лейцином и дикарбоновыми аминокислотами.

При гидролизе белков in vitro пепсин способен освобождать свободные аминокислоты, однако этот процесс протекает относительно медленно. Учитывая, что пища находится в желудке ограниченное время, можно считать, что in vivo пепсин гидролизует белки пищи в основном до смеси полипептидов. Если секреция НС1 не обеспечивает поддержания кислотности желудочного содержимого иа уровне значений рН 2—3 (условия оптимального действия пепсина), переваривание белков в желудке может оказаться очень незначительным. Это происходит, например, при пер-нициозной анемии (гл. 32). При желудочной ахилии переваривания белков вообще не происходит вследствие отсутствия в содержимом желудка как пепсина, так и кислоты.

Пепсин, подобно многим растительным и животным протеазам, вызывает свертывание молока, т. е. осуществляет первую стадию его переваривания. У жвачных животных свертывание молока происходит в результате действия специфического фермента химозина, который находится в сычуге (четвертом желудочке) молочных телят. Реакции, происходящие при свертывании молока, рассматриваются ниже (гл. 34).

Из слизистой желудка человека наряду с пепсином был выделен еще один протеолитический фермент — гастриксин. При исследовании структуры гастриксина, химозина и пепсина обнаружена значительная гомология последовательности, указывающая на происхождение всех трех ферментов от общего предшественника. Из слизистой желудка некоторых видов позвоночных были выделены еще три зимогена, названные пепсиногенами В, С и D; при их активации образуются несколько различающиеся пепсиноподобные протеиназы.

21.1.2. Протеолиз в кишечнике

Поступающее в кишечник желудочное содержимое встречает смесь совершенно других протеаз. Панкреас секретирует слегка

22^1358

874

III. МЕТАБОЛИЗМ

щелочную жидкость (гл. 34), содержащую неактивные предшественники ряда протеаз, а именно трипсиноген, три химотрипсиноге-на, прокарбоксипептидазы Л и ? и проэластазу. Фермент кишечника энтеропептидаза опецифично и быстро превращает трипсиноген в трипсин; скорость активации трипсиногена под действием эн-теропептидазы в 2000 раз выше, чем скорость аутокаталитического превращения >под действием трипсина. Функция энтеропептидазы является решающей, поскольку образующийся из трипсиногена трипсин осуществляет активацию всех остальных неактивных зимогенов в соответствующие активные формы.

Трипсиноген образован одиночной полипептидной цепью; в ходе активации происходит гидролиз одной связи, в результате чего освобождается ?-концевой гексапептид Val- (Asp) 4-Lys зимогена. Отщепление пептида сопровождается появлением ферментативной активности и некоторыми изменениями конформации молекулы. Последовательность Val-(Asp) 4-Lys имеется у большинства известных трипсиногенов (от рыб до человека). Химотрипсиногены в результате активации превращаются в химотрипсины; характер наблюдаемых превращений был описан в разд. 8.7.2.

Щелочной панкреатический сок нейтрализует поступающее кислое содержимое желудка и обеспечивает слабощелочную среду, оптимальную для гидролитического действия панкреатических ферментов, каждый из которых имеет характерную специфичность (разд. 6.1.2.2). Трипсин гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами аргинина и лизина. Химотрипсины наиболее активны по отношению к пептидным связям, образованным карбоксильными группами фенилаланина, тирозина и триптофана. Таким образом, действие этих ферментов является аддитивным; оно приводит к более глубокому гидролизу (по сравнению с гидролизом в желудке) белков до небольших пептидов. Карбоксипептидаза А, цинксодержащий фермент, быстро отщепляет С-концевые аминокислотные остатки с ароматическими или алифатическими боковыми цепями. Карбоксипептидаза В действует только на пептиды, имеющие на С-конце остатки аргинина или лизина.

Слизистая кишечника также содержит ферменты, гидролизую-щие пептидные связи. Хотя эти ферменты (могут секретироваться в кишечный сок, они функционируют преимущественно внутрикле-точно. Гидролиз небольших пептидов может происходить после поступления их в клетки слизистой оболочки, а также в процессе транспорта через эпителиальные клетки. Экстракты слизистой кишечника содержат группу аминопептидаз — ферментов, которые при действии на полипептидные цепи поочередно освобождают ?-концевые аминокислоты. Лейцинаминопептидаза, 2п2+-содержа-щий фермент, имеет широкую специфичность по отношению к ?-концевым остаткам полипептида. Путем последовательного гид-

21. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. II

875

ролиза ?-концевых пептидных связей фермент расщепляет пептид до свободных аминокислот. Этот фермент активируется также Мп2+ (последний замещает в ферменте ??2+). Ион металла образует координационный комплекс с ферментом и его субстратом. Экстракты слизистой кишечника содержат также дипептидазы, например активируемую Со2+ или Мп2+ глицилглицин-дипептидазу, которая не атакует трипептид глицилглицилглицин; для действия этого фермента необходимо, следовательно, наличие около гидро-лизуемой связи свободных аминной и карбоксильной групп.

Последовательное действие протеолитических ферментов в желудке и тонком кишечнике приводит к гидролизу большинства пищевых белков до аминокислот. Хотя трипсин и химотрипсин действуют более быстро и эффективно в том случае, если белок предварительно подвергался действию пепсина, однако при совместном действии этих панкреатических ферментов может осуществляться эффективный гидролиз белка и без предшествующего действия пепсина. Следовательно, больные с резецированным желудком сохраняют достаточную способность использовать пищевые белки. В то же время при значительном повреждении ткани панкреаса или при затруднении тока жидкости по панкреатическому протоку количество панкреатического сока, поступающего в двенадцатиперстную кишку, уменьшается; в этих условиях в фекалиях появляются значительные количества непереваренного пищевого белка.

21.2. Всасывание аминокислот из кишечника

Аминокислоты, освобождающиеся из белков пищи и самих пищеварительных секретов, быстро всасываются. Например, через 15 мин после приема человеком меченного 15? дрожжевого белка 151М-аминокиелоты обнаруживаются в крови; максимальная концентрация аминокислот достигается через 30—50 мин после приема белка. Приведенные величины могут быть несколько меньшими, чем в норме, поскольку обследуемым давали очень небольшое количество белка и они не получали при этом углеводов или липидов, которые способствуют задержке эвакуации желудка. Следует также учитывать, что всасывание аминокислот замедляется при наличии в кишечном содержимом фруктозы и галактозы. Приведенные выше данные могут быть, однако, использованы для ориентировочной оценки скорости переваривания принятого с пищей белка и всасывания аминокислот.

Всасывание аминокислот происходит главным образом в тонком кишечнике и является активным, требующим энергии процессом, сходным в ряде отношений с активным транспортом глюкозы (разд. 11.3.2.1). Подобно последнему, транспорт аминокислот в клетки зависит от содержания Na+. Специфические системы транспорта аминокислот были охарактеризованы при исследовании

22*

8.76

III. МЕТАБОЛИЗМ

7- Glu - Cys - ?? ? ^ Vadp + рг

ADP + Pj

Рис. 21.1. ?-Глутамильный цикл. Аминокислота (АА) входит в клетку в результате реакции 1, последующие реакции происходят внутри клетки. / — ¦у-глутамил-трансфераза; 2 — ?-глутамилциклотрансфераза; 3 — пептидаза; 4 — 5-оксопроли-иаза; 5 — глутамилцистеин-синтетаза; 6 — глутатион-синтетаза.

различных изолированных клеток и тканевых препаратов, а также в опытах in vivo. Полученные данные указывают на наличие пяти или более специфических транспортных систем, каждая из которых функционирует при переносе определенной группы близких по строению аминокислот: 1) нейтральных аминокислот с небольшой боковой цепью, 2) нейтральных аминокислот с объемистой боковой цепью, 3) основных аминокислот, 4) кислых аминокислот и 5) пролина. Аминокислоты конкурируют друг с другом за

страница 68
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.10.2019)