|
|
Основы биохимии. Том 2соответствующие 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, |
< 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] |