Обмен и функции азотсодержащих соединений
Общая схема источников и путей расходования аминокислот в тканях. Фонд свободных аминокислот. Динамическое состояние белков в организме.
Фонд свободных аминокислот: Внутриклеточное содержание свободных аминокислот относительно постоянно, т.е. в клетках поддерживается определенный фонд свободных аминокислот, который отражает интенсивность процессов поступления и расходования аминокислот.
Динамическое состояние белков в организме (нашел только на студфайл, но тут почти то же самое, что и про азотистый баланс): Динамическое состояние белка в организме - изменение белкового состава без нарушения функции.
Оно может быть:
Равновесное (равновесный азотистый баланс) - скорость катаболизма равна скорости анаболизма белков.
Положительное - скорость анаболизма больше (у детей и во время восстановления организма после заболевания).
Отрицательное - скорость катаболизма больше (у пожилых людей, при голодании, при онкологических заболеваниях).
Понятие об азотистом балансе. Белковый минимум. Азотистое равновесие. Положительный и отрицательный азотистый баланс.
Азотистый баланс – разница между количеством азота, поступающего с пищей, и количеством выделяемого азота (преимущественно в виде мочевины и аммонийных солей).
Если количество поступающего азота равно количеству выделяемого, то наступает
азотистое равновесие. Такое состояние бывает у здорового человека при нормальном питании.
Иначе, азотистое равновесие – состояние, при котором скорость синтеза белков равна скорости их распада.
Количество выделяемого азота равно количеству получаемого: Vпоступ. = Vвывод.
Для поддержания азотистого равновесия требуется как минимум 40-50 грамм животного белка в сутки, что и составляет белковый минимум.
Помимо азотистого равновесия, могут наблюдаться положительный и отрицательный азотистый баланс.
Положительный азотистый баланс – азота поступает больше, чем выводится, иначе, синтез белков превышает скорость их распада.
Наблюдается у детей, при нормальной беременности, у выздоравливающих больных, спортсменов при наборе формы (массы), т.е. в тех случаях, когда усиливается синтез структурных и функциональных белков в клетках.
Отрицательный азотистый баланс – выведение азота преобладает над его поступлением.
Наблюдается при старении, голодании, во время тяжелых заболеваний (протеинурии, инфекционных заболеваний, диарее, ожогах кожи) действием ряда гормонов – глюкокортикоидов, йодтиронинов (последние активируют катепсины и этим самым
увеличивают их протеолитическое действие).
Распад белков в тканях. Виды протеолиза. Протеосомы. Роль убиквитина.
Протеолиз – это гидролитическое расщепление пептидных связей в белках и пептидах.
Протеолитические ферменты называются протеиназами или катепсинами.
Виды протеолиза:
Частичный, или ограниченный протеолиз – при этом ферменты воздействуют на одну или ограниченное число пептидных связей, отщепляя часть полиппептидной цепи.
Благодаря частичному протеолизу, осуществляется созревание и активирование неактивных предшественников.
Полный, или тотальный протеолиз – белки при этом расшеляются до отдельных аминокислот.
Протеосомы. Роль убиквитина: Клетки эукариот содержат большое количество различных протеиназ, локализованных практически во всех компонентах клетки и цитоплазмы.
Цитоплазматические долгоживущие белки переносятся для деградации в лизосомы, короткоживущие белки – подвергаются распаду с помощью убиквитиновой системы (цитоплазматических протеолитических систем).
Убиквитин формирует плотноупакованную глобулу с выступающим С-концевым участком, который связывается пептидной связью с аминогруппой боковой цепи лизина в белке,
подвергающемуся распаду.
Это вызывает ковалентную модификацию структуры данного белка. Сам убиквитин – пептид из 76 аминокислотных остатков.
К одной молекуле может быть присоединено несколько молекул убиквитина (как
минимум 4), что служит сигналом для переноса белка на большую высокомолекулярную частицу – протеасому, состоящую из протеаз.
Протеасома (26S) обычно состоит из коровой 20S-протеасомы и одной или двух регуляторных частиц 19S, которые присоединяются к торцам коровой частицы.
Процесс разрушения белков в протеосоме: Белок должен попасть внутрь 20S-
субъединицы, а именно в её активный центр. Поскольку полость 20S-субъединицы очень узкая и закрыта специальными «воротами», субстрат должен быть хотя бы отчасти денатурирован. Кроме того, с него должна быть снята убиквитиновая метка. Данные
процессы выполняет регулирующая субъединица.
Фактическое расщепление убиквитинированных белков происходит во внутренней камере протеасомы – в коровой частице 20S. Субъединица 20S гидролизует входящий
субстрат на пептидные фрагменты, состоящие из 3-30 аминокислотных остатков, которые потом высвобождаются из протеасомы и далее в клетке подвергаются гидролизу другими протеазами и аминопептидазами.
Биологическая роль убиквитина и протеосом: Убиквитин и протеосомы вместе образуют убиквитин-протеосомный путь деградации белка, присутствующий в ядре и в цитоплазме эукариотических клеток и играющий важную роль в распаде нормальных и аномальных белков - 80-90% внутриклеточного распада белков осуществляется данным способом.
Этот путь отвечает за регулируемое расщепление многих белков, в том числе тех, которые необходимы для контроля роста и пролиферации клеток, клеточной
дифференцировки, иммунных и воспалительных реакций, апоптоза и метаболической адаптации.
Убиквитин-протеасомный путь также осуществляет «хозяйственные» функции в основном кругообороте белка и элиминации аномальных белков с неверной кодировкой, неправильно свернутых, локализованных в несвойственных им местах, поврежденных
или иным образом выведенных из действия.
Убиквитин-протеасомный путь играет решающую роль в контроле мышечной массы, и
его активность повышена при кахексии (истощении). Этот путь также играет существенную роль в восстановлении мышц и их ремоделировании.