Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

соответствующие участки связывания. Так, всасывание лейцина (если он присутствует в относительно высоких концентрациях) уменьшает всасывание изолейцина и валина.

Были получены данные о механизме транспорта некоторых аминокислот в клетки и о функционировании этой системы транспорта в кишечнике, мозге и почках. Рассматриваемый механизм получил название у-глутамильного цикла; в нем участвуют шесть ферментов, один из которых является мембранно-связанным, а остальные находятся в цитозоле. В цикле участвует трипептид глутатион— •у-глутамилцистеинилглицин (разд. 22.1.2), который имеется во всех тканях животных; концентрация его составляет около 5 мМ.

При функционировании ¦у-глутамильного цикла (рис. 21.1) ключевую роль играет мембранно-связанный фермент ?-глутамилтранс-<рераза, которая катализирует следующую реакцию:

аминокислота -|- глутамилцистенилглицин (глутатион) ->¦

->¦ ¦у-глутамиламинокислота + цистенилглицин

(1)

21. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. II

877

В результате реакции происходит перенос глутамильного остатка глутатиона на транспортируемую аминокислоту. В /качестве доноров у-глутамильной группы в реакции (1) могут выступать также другие у-глутамнлпептиды, а все обычные аминокислоты, за исключением пролина, могут функционировать как акцепторы. Свободная аминокислота, участвующая в рассматриваемой реакции, поступает с наружной стороны клетки; глутатион находится внутри клетки. После осуществления реакции ?-глутамиламинокис-лота оказывается в клетке вместе с цистеинилглицином. На следующей стадии ?-глутамиламинокислота расщепляется в результате реакции, катализируемой у-глутамилциклотрансферазой— ферментом, находящимся в цитозоле:

?-глутамиламинокислота -*-

->¦ аминокислота + 5-оксопролин (пирролидонкарбоновая кислота) (2)

Образующийся на первой стадии цистеинилглицин, как предполагают, подвергается гидролизу пептидазой:

цистеинилглицин -4- Н20 ->¦ цистеин -{- глицин (3)

В результате этих трех последовательных реакций происходит перенос одной молекулы аминокислоты в клетку, при этом используется энергия гидролиза пептидных связей глутатиона. Для продолжения процесса глутатион должен быть регенерирован. Это осуществляется в результате трех последовательных реакций. В первой из них 5-оксопролин превращается в L-глутамат ферментом 5-оксопролиназой:

5-оксопролин -f ??? + 2Н20-*- L-глутамат + ADP -f Pi (4)

Реакция l-глутамата с L-цистеином катализируется у-глута-милцистеин-синтазой (разд. 22.1.1):

L-глутамат + L-цистеин -4- АТР -*¦ ?-глутамилцистеин + ADP + Pj (5)

В завершающей реакции цикла синтез глутатиона катализируется глутатион-синтетазой:

?-глутамилцистеинил -}- глицин + АТР ->- глутатион + ADP + Pi (6)

Теперь глутатион может участвовать в следующем цикле с другой аминокислотой. Таким образом, для транспорта в клетку каждой молекулы аминокислоты используются три концевые фосфатные связи АТР.

Все ферменты ?-глутамильного цикла обнаружены в высоких концентрациях в ряде тканей, осуществляющих активный транспорт аминокислот. Ключевой фермент цикла у-глутамилтрансфера-за в больших количествах обнаружен в почках, эпителии ворси-

878

III. МЕТАБОЛИЗМ

нок тонкого кишечника, сосудистом сплетении, слюнных железах, желчном протоке, семенных пузырьках, эпидидимусе и в ресничном теле. Фермент из точек крысы был .получен в высокоочищенном (вероятно, гомогенном) состоянии; кинетические исследования позволяют предполагать, что при функционировании фермента в качестве промежуточного соединения образуется фермент у-глутамил. Широкое распространение глутатиона в тканях было отмечено выше.

Имеющиеся экспериментальные данные позволяют считать, что транспорт ряда аминокислот осуществляется с помощью ?-глут-амильного цикла. Следует, однако, подчеркнуть, что этот механизм является, вероятно, только одним из нескольких механизмов, обеспечивающих транспорт аминокислот в клетки. В пользу такого представления говорит относительно узкая специфичность ферментов рассматриваемого цикла по отношению к аминокислотам. Так, ?-глутамилтранспептидаза более активна по отношению к глутами-ну, цистину и другим нейтральным аминокислотам и менее активна по отношеннию к аспартату и ряду разветвленных и ароматических аминокислот. Пролин не является субстратом этого фермента и поэтому должен транспортироваться другой системой.

Описано врожденное заболевание человека, связанное с отсутствием фермента 5-оксопролиназы [см. реакцию (4) ]; при этом с мочой выделяется 5-оксопролин. У лиц с этим заболеванием наблюдается нарушение транспорта и метаболизма аминокислот. Можно также отметить, что Na+, необходимый для транспорта аминокислот (см. этот раздел), необходим также для оптимальной активности ?-глутамилтрансферазы.

Остающиеся непрогидролизованньши небольшие пептиды обычно составляют весьма незначительную долю продуктов переваривания белка; они также могут всасываться из кишечника. В период переваривания белков и всасывания продуктов гидролиза содержание пептидного азота крови повышается. Иногда через слизистую кишечника в кровь могут проникать нативные белки. Проницаемость слизистой кишечника у новорожденных большинства видов млекопитающих выше, чем у взрослых особей; поэтому в кровь могут проходить антитела молозива молока (гл. 30). Этому благоприятствует наличие в молозиве белка, являющегося мощным ингибитором трипсина. Благодаря этим факторам, а также низкой концентрации протеолитических ферментов в пищеварительных соках новорожденных в их кишечнике может происходить всасывание некоторого количества нативных белков, достаточного для возникновения сенсибилизации организма. Это, возможно, является причиной наблюдаемой иногда индиосинкразии к белкам пищи, например молока и яиц.

¦ Всасываемые в кишечнике аминокислоты попадают в портальную систему и, следовательно, в печень.

21. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. II

879

21.2.1. Переход аминокислот из системы циркуляции в ткани

Концентрация аминокислоте плазме составляет в норме (в расчете на аминоазот) 4—8 мг на 100 мл (35—65 мг смеси аминокислот, см. табл. 29.1). Аминокислоты, поступающие в систему циркуляции в результате всасывания из кишечника или внутривенного введения, быстро удаляются из нее и оказываются во всех тканях и органах тела. Так, после внутривенного введения большого количества аминокислоты (5—10 г) 85—100% ее может оказаться в тканях уже через 5 мин.

Наибольшей способностью поглощать циркулирующие аминокислоты обладает печень, весьма активны в этом отношении также почки; менее активны другие ткани. Некоторые ткани, особенно мозг, поглощают аминокислоты избирательно. Так, после внутривенного введения метионин, гистидин, глицин, аргинин, глутамин и тирозин быстро появляются в мозге; глутаминовая кислота появляется в нем несколько медленнее, а лизин, пролин и лейцин — очень медленно. Скорости поступления в мозг последних трех аминокислот более высоки у молодых животных.

21.3. Незаменимые для человека аминокислоты

В ходе эволюции животный организм утратил способность синтезировать углеродные цепи ряда ?-кетокислот, соответствующих аминокислотам, входящим в состав большинства белков. Аминокислоты, которые не могут синтезироваться в организме со скоростью, достаточной для обеспечения потребностей метаболизма, были названы незаменимыми аминокислотами. Незаменимые аминокислоты приведены в табл. 21.1; в этой таблице приведены также заменимые аминокислоты, т. е. те, которые не обязательно должны иметься в пище. Отнесение аминокислот к незаменимым

Таблица 21.1

Классификация аминокислот по их влиянию на рост белых крыс

Незаменимые

Заменимые

Аргинин8, гистидин, изолей-цин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин

Алании, аспарагин, аспараги-новая кислота, цистин, глутаминовая кислота, глутамин, глицин, пролин, серии, тирозин

а Аргиннн может синтезироваться в организме крысы, но недостаточно быстро, чтобы обеспечить возможность нормального роста.

880

III. МЕТАБОЛИЗМ

или заменимым основывалось первоначально на результатах опытов, проведенных на белых крысах, однако в дальнейшем были учтены результаты исследований азотистого баланса (разд. 11.4) у детей и подростков.

Термины незаменимые и заменимые аминокислоты базируются в основном -на результатах экспериментов, проведенных в лабораторных (искусственных) условиях. Фактически приведенное в таблице разделение аминокислот является их классификацией; при этом дифференцирующим признаком является способность (или неспособность) организма человека или других животных синтезировать de novo углеродные скелеты рассматриваемых аминокислот. Поэтому к числу незаменимых аминокислот следовало бы отнести тирозин и цистеин, поскольку тирозин образуется непосредственно из фенилаланина (разд. 21.4.2.4) в одну стадию, а при синтезе цистеина сера поступает только от метионина (см. ниже). Следовательно, ежесуточная потребность в фенилаланине является в действительности суммарной потребностью в двух аминокислотах, фенилаланине и тирозине, аналогично потребность в метионине является суммарной потребностью в метионине и цистеине. Положение с аргинином является весьма неопределенным, поскольку, как будет показано дальше, эта аминокислота может синтезироваться в организме человека и других животных.

Список заменимых аминокислот оказывается относительно ограниченным. В их число входят: аланин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты, которые могут образоваться в результате переами-нирования (разд. 21.4.1) из а-кетокислот, функционирующих в цикле лимонной кислоты; пролин, образующийся из глутаминовой кислоты (разд. 21.4.2.5), серин (разд. 21.4.2.6), образующийся из промежуточного продукта гликолиза; глицин (разд. 21.4.2.7), синтезируемый из серина, и амиды аминокислот — глутамин и аспарагин, образующиеся соответственно из глутаминовой (разд. 21.4.3.2) и аспарагиновой (разд. 21.4.3.3) кислот.

Речь, следовательно, идет об аминокислотах, которые синтезируются относительно простыми путями и непосредственные предшественники которых всегда доступны в процессе метаболизма всех видов животных,

страница 69
< 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)