|
|
Основы биохимии. Том 2ия 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 |
< 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] |