2. Переваривание белков. Характеристика протеолитических ферментов, механизм активации, специфичность и условия действия.

Основная пищеварительная функция желудка заключается в том, что в нем начинается переваривание белка. Существенную роль в этом процессе играет HCL. Белки, поступающие в желудок, стимулируют выделение гистамина и группы белковых гормонов гастринов, которые в свою очередь вызывают секрецию HCL и профермента – пепсиногена. HCL образуется в обкладочных клетках желудка и выполняет в организме следующие функции:

1. Вызывает денатурацию белков, не подвергшихся термичской обработке, что увеличивает доступность пептидных связей для протеаз.

2. HCL обладает бактерицидным действием и препятствует попадению патогенных бактерий в кишечник

3. HCL активирует пепсиноген и создает оптимум рН для действия пепсина и гастриксина

4. Активирует выработку гастрина и гистамина

5. Участвует в высвобождение железа из комплекса с белками и переводе его в двухвалентную форму, что необходимо для его всасывания.

Активация пепсиногена осуществляется под действием HCL и аутокаталитически. В результате активации пепсиногена от N конца молекулы пепсиногена отщепляется фрагмент полипептидной цепи (ингибирующий пептид), который содержит, в основном, все положительно заряженные АК, имеющиеся в пепсиногене. Т.о. в активном центре пепсина преобладающими оказываются отрицательно заряженные АК, которые участвуют в конформационных перестройках молекулы и формированию активного центра пепсина. Активный пепсин имеет оптимумом действия рН 1,0-2,5.

Пепсин гидролизует пептидные связи в белках, образованные ароматическими аминокислотами (фен, тир,три) и несколько медленнее образованные лейцином и дикарбоновыми АК. Пепсин – эндопептидаза, в результате его действия в желудке образуются более короткие пептиды, а не свободные АК.

Гастриксин вырабатывается главными клетками желудка. По специфичности действия похож на пепсин, отличается от него по молекулярной массе и оптимуму действия. Оптимум рН ок.3,5 Гастриксин гидролизует пептидные связи, образуемые дикарбоновыми аминокислотами.

У детей грудного возраста в желудке находится фермент реннин, вызывающий свертывание молока.

Желудочное содержимое (химус) в процессе переваривания поступает в 12п кишку. Низкое значение рН химуса вызывает в кишечнике выделение белкового гормона секретина, поступающего в кровь. Этот гормон в свою очередь стимулирует выделение из поджелудочной железы в тонкий кишечник панкреатического сока, содержащего НСО₃ , что приводит к нейтрализации HCL желудочного сока и ингибированию пепсина, рН увеличивается до 7,0.

Поступление пептидов в тонкий кишечник вызывает секрецию другого пептидного гормона – холецистокинина, который стимулирует выделение панкреатических ферментов с оптимумом рН 7,5-8,0., а также секрецию желчи. Под действием ферментов поджелудочной железы и клеток кишечника завершается переваривание белков.

В поджелудочной железе синтезируются проферменты ряда протеаз: трипсиноген, химотрипсиноген, проэластаза, прокарбоксипептидаза А и Б. Активация трипсиногена происходит под действием фермента эпителия кишечника – энтеропептидазы. Этот фермент путем частичного протеолиза отщепляет ингибирующий пептид от молекулы трипсиногена с образованием активного трипсина. Остальные проферменты панкреатических протеаз активируются трипсином.

Трипсин преимущественно гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами аргинина и лизина. Химотрипсины наиболее активны в отношении пептидных связей, образованных карбоксильными группами ароматических АК (фен, тир, три).

Карбоксипептидаза А и В – цинксодержащие ферменты, отщепляют С-концевые остатки АК. Карбоксипептидаза А отщепляет преимущественно аминокислоты, содержащие ароматические или гидрофобные радикалы, а карбоксипептидаза В – остатки аргинина и лизина.

Эластаза гидролизует пептидные связи в полипептидах, где находится пролин, гли, ала, сер

Последний этап переваривания-гидролиз небольших пептидов, происходит под действием ферментов аминопептидаз и дипептидаз, которые синтезируются клетками тонкого кишечника в активной форме.

Аминопептидазы последовательно отщепляют N-концевые аминокислоты пептидной цепи.

Дипептидазы расщепляют дипептиды на аминокислоты, но не действуют на трипептиды.

3. Всасывание продуктов переваривания белка. Гамма-глутамил-транспептидазный цикл, его роль в поступлении аминокислот в клетки тканей. Разнообразие протеолитических ферментов приводит к полному расщеплению белков до свободных аминокислот, которые затем всасываются в кишечнике активным путем, т.е. с затратой энергии АТФ, с участием ионов Nа + и специфических переносчиков белковой природы.

1. Транспорт с использованием градиента концентрации ионов Na+ .

В настоящее время известно по крайней мере 5 специфических транспортных систем, каждая из которых функционирует для переноса определенных аминокислот:

• Нейтральных, с короткой боковой цепью (аланин, серин, треонин),

• нейтральных, с длинной боковой цепью (лейцин, изолейцин)

• с катионными радикалами (аргинин, лизин)

• с анионными радикалами (глутаминовая, аспарагиновая)

• иминокислоты (проли, гидроксипролин)

Вторичный активный транспорт основан на использовании низкой концентрации Na+ внутри клетки, создаваемый ферментом Na+ ,K+ -АТФ-азой. Некоторые переносчики функционируют при участии Na⁺ -зависимых механизмов симпорта. L-аминокислоты поступают в энтероцит путем симпорта с ионами Na⁺ . Далее специфическая транслоказа переносит аминокислоты через мембрану в кровь, и ионы Na⁺ «откачиваются назад» с помощью фермента Na⁺ К⁺ -АТФазы.

2. γ- глутамильный цикл. Ключевую роль при данном процессе играет мембранно-связанный фермент γ –глутамилтрансфераза. Этот фермент является гликопротеином и катализирует перенос γ-глутамильной группы от глутатиона (иногда другого γ-глутамильного пептида) на транспортируемую аминокислоту и последующий перенос комплекса в клетку. Коферментом этого фермента является трипептид глутатион (глутаминилцистеинилглицин). На первом этапе фермент осуществляет перенос γ-глутаминила на транспортируемую аминокислоту. Оставшийся дипептид переходит внутрь клетки. Следовательно, для процесса переноса аминокислоты используется энергия разрыва пептидных связей. В этой системе участвуют 6 ферментов, один из которых находится в клеточной мембране, а остальные - в цитозоле. Глутатион представляет собой трипептид - γ-глутамилцистеинилглицин, который находится во всех тканях животных. Аминокислота, связанная с γ-глутамильным остатком, оказывается внутри клетки. В следующей реакции происходит отщепление γ-глутамильного остатка под действием фермента γ-глутамилциклотрансферазы. Дипептид цистеинилглицин расщепляется под действием пептидазы на 2 аминокислоты - цистеин и глицин. В результате этих 3 реакций происходит перенос одной молекулы аминокислоты в клетку (или внутриклеточную структуру). Следующие 3 реакции обеспечивают регенерацию глутатиона, благодаря чему цикл повторяется многократно. Для транспорта в клетку одной молекулы аминокислоты с участием γ-глутамильного цикла затрачиваются 3 молекулы АТФ