Биохимия (стр. 9 )

Инсулин Глюкагон С-пептид

Ферменты поджелудочной железы. Поджелудочная железа является основной железой в системе пищеварения. Она секретирует ферменты в просвет двенадцатиперстной кишки.

Протеазы:
Трипсин является протеазой, аналогичной пепсину желудка. Химотрипсин — также протеаза, расщепляющая белки пищи. Карбоксипептидаза Несколько различных эластаз, расщепляющих эластин и некоторые другие белки.
Нуклеазы, расщепляющие нуклеиновые кислоты ДНК и РНК. Стеапсин, расщепляющий углеводы. Амилазу, расщепляющую крахмал и гликоген, а также другие углеводы. Липаза поджелудочной железы является важнейшим ферментом в переваривании жиров. Она действует на жиры (триглицериды), предварительно эмульгированные желчью, секретируемой в просвет кишечника печенью.

65ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИЕ ФЕРМЕНТЫ (протеазы), ферменты класса гидролаз, катализирующие гидролиз (протео-лиз) пептидных связей. Место расщепления пептидной связи в полипептидной цепи определяется позиционной и субстратной специфичностью фермента и пространств. структурой гидролизуемого субстрата (белка или пептида). Различают экзопептидазы, расщепляющие связи вблизи С - или N-конца цепи (соотв. карбоксипептидазы и аминопеп-тидазы)и эндопептидазы (протеиназы), гидролизующие связи, удаленные от концевых остатков (напр., трипсин). Лишь ограниченное число протеолитических ферментов обладает строгой субстратной специфичностью. К ним относят, напр., ренин, гидроли-зующий связь между остатками лейцина в положениях 10 и 11 в ангиотензиногене (предшественник ангиотензина пептида, участвующего в регуляции кровяного давления), или энтеропептидазу отщепляющую N-концевой гексапептид в трипсиногене (предшественник трипсина). Специфичность большинства протеолитических ферментов определяется в осн. структурой аминокислотного остатка, расположенного рядом с расщепляемой связью. Ферменты трипсинового типа катализируют гидролиз связей, образованных карбоксильной группой основных аминокислот (остатками лизина и аргинина). Для мн. ферментов (химотрипсин, пепсин, субтилизины и др.) важно наличие вблизи расщепляемой связи объемистых гидрофобных остатков (фенилаланина, тирозина, триптофана и лейцина). Протеолитические ферменты типа эластазы (фермент поджелудочной железы) гидролизуют связи, образованные аминокислотными остатками с небольшой боковой группой (напр., остатками аланина и серина). Место расщепления зависит от расположения пептидной связи в пространств. структуре субстрата-легче всего гидролизуются связи на р-изгибах цепи, к-рые расположены на пов-сти молекулы. Углеводные цепи в гликопротеинах могут препятствовать доступу фермента к данной связи. Многие протеолитические ферменты прочно ассоциированы с клеточными мембранами и поэтому действуют только на определенные белки (т. наз. компартментализация). К ним относят, напр., сигнальные протеазы, участвующие в транспорте белков во внеклеточное пространство. В зависимости от локализации фермента протеолиз происходит при разл. рН. Так, протеолитические ферменты желудка (напр., пепсин, гастриксин) функционируют при рН 1,5-2, лизосомные ферменты-при рН 4-5, а протеолитические ферменты сыворотки крови, тонкого кишечника и др.-при нейтральных или слабощелочных значениях рН. Нек-рые протеолитические ферменты используют в качестве кофактора ионы металлов-Са2+, Mg2+ и др. Дефектные и чужеродные белки деградируют в клетке при участии АТФ-зависимой системы протеолиза. У эукариот (все организмы, кроме бактерий и синезеленых водорослей) эта система включает низкомол. белок убикитин, образующий с белками-субстратами конъюгат, и протеазы, расщепляющие этот конъюгат.

Протеолитические ферменты играют важную роль во мн. процессах, происходящих в организме, напр. при оплодотворении, биосинтезе белка, свертывании крови и фибринолизе, иммунном ответе (активации системы комплемента), гормональной регуляции. Во мн. этих случаях фермент расщепляет в субстрате лишь одну или неск. связей (ограниченный протеолиз). Активность протеолитических ферментов регулируется на посттрансляц. стадии путем активации их неактивных предшественников (зи-могенов), а также действием прир. ингибиторов ферментов (a2-макроглобулина, a1антитрипсина, секреторного панк-реатич. ингибитора и др.). Нарушения механизмов регуляции активности протеолитических ферментов-причина мн. тяжелых заболеваний (мышечной дистрофии, аутоиммунных заболеваний, эмфиземы легких, панкреатитов и др.). Протеолитические ферменты применяют в медицине, напр. для коррекции нарушений пищеварения, заживления ран и ожогов и др. Их также используют для получения смесей аминокислот, применяемых для парэнтерального питания, в произ-ве гормональных препаратов и нек-рых антибиотиков, в пищ. и кожевенной пром-сти, произ-ве моющих ср-в.

66Желудочное содержимое (химус) в процессе переваривания поступает в двенадцатиперстную 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 НСl желудочного сока и ингибированию пепсина. В результате рН резко возрастает от 1,5-2,0 до ∼7,0.  Поступление пептидов в тонкий кишечник вызывает секрецию другого белкового гормона - холецистокинина, который стимулирует выделение панкреатических ферментов с оптимумом рН 7,5-8,0. Под действием ферментов поджелудочной железы и клеток кишечника завершается переваривание белков. 1. Активация панкреатических ферментов. В поджелудочной железе синтезируются проферменты ряда протеаз: трипсиноген, химотрипсиноген, проэластаза, прокарбоксипептидазы А и В. В кишечнике они путём частичного протеолиза превращаются в активные ферменты трипсин, химотрипсин, эластазу и карбок-сипептидазы А и В. Активация трипсиногена происходит под действием фермента эпителия кишечника энтеропептидазы. Образуется активный трипсин. Образовавшийся трипсин активирует химотрипсиноген, из которого получается несколько активных ферментов. Остальные проферменты панкреатических протеаз также активируются трипсином путём частичного протеолиза. В результате образуются активные ферменты - эластаза и карбокси-пептидазы А и В. Слизистая оболочка кишечника представляет собой сложно устроенную структуру кот состоит из ворсинок, а так же микроворсинок. На них сорбируются молекулы гидролитических ферментов протеаз, и на этих микроворсинках осущ-ся процессы пристеночного пищеварения. Пристеночное пищеварение функционально сопряжено с механизмами всасывания и отщепившиеся аминокислоты и др. мономеры целенаправленно транспортируются через клеточную мембрану. Протеазы – ферменты гидролизирующие белки, работают не только в пищеварительном тракте, но и явл-ся компонентами различных функциональных систем во внутренней среде организма.

Плазменные факторы свертывания крови, защитная система крови – комплемента –осуществляются за счет процессов протеолиза. Микрофлора кишечника способна использовать мономеры пищи и синтезировать из них ряд токсических продуктов. При сбалансированности эти токсины выступают в роли факторов стимулирующих антитоксические ресурсы печени(тренирует ее на яды).

67Биосинтез белков представляет собой сложный процесс. Принципиальные подходы к биосинтетич-му процессу предполагают:

1. наличие информации кот обеспечивает синтез уникальной структуры белка, при чем эта информация должна иметь возможность передачи из поколения в поколение. Это обеспечивается информационными биополимерами, к ним относ-ся нуклеиновые к-ты (ДНК и РНК).

Белки – мол-лы обеспечивающие передачу фенотипической информации.

2. В клетке должен быть создан специфич. Ферментный комплекс, обеспечивающий три важнейщих механизма передачи инфотрмации: а) Репликация представляющая собой синтез ДНК на матрице РНК. Перенос генетич. Информации от клетки к клетке.

Б) Транскрипция. Синтез матричной РНК (МРНК) на молекуле ДНК. Механизм внутриклеточной реализации информации для биосинтеза белка.

В) трансляция. Входе этого процесса генетич. Информация МРНК используется для синтеза белка в соответствующей последовательности.

68 - 69 1. Рибосомы. Представл. Собой нуклеотиды скомпонованные в струкурно фунциональные компелксы. Каждая клетка эукариот содержит более 100 рибосом.  Каждая рибосома состоит из рибосомальных РНК и специфич. Белков, при чем синтез этих белков и рибосом происходит в цитоплазме,  а «сборка» в объеме ядра. Собраные рибосомы переносяся из ядра в цитоплазму где возможна из группировка в полирибосомальные комплексы. 2. Матричные РНК – это молекула РНК синтезированные на РНК под влиянием фермента ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Отсинтезировавщаяся МРНК переносится в цитоплазму. Далее в цитоплазме МРНК соедин-ся с рибосомами и олна служит матрицей на кот будет  синтезироваться мол-ла белка. 3. Аминоацил - тРНК – синтетазы. Это ферменты кот-е обеспечивают важный процесс. Ои активируют аминокислоту и связывают аминокислоту с траспртными РНК. Обладают абсолютной специфичностью, каждый из них узнает 1 аминокислоту и связывает с 1 тРНК. 4. Транспортные РНК. Их более 60 и каждая из них обеспечивает связывание 1й аминокислоты. Но бывает что для одной кислоты несколько ТРНК. В уч-ке ТРНК есть уч-к кот наз-ся антикодоном. Он сост. Из 7 нуклеотидов при чем 3 из них образуют антикодоновый триплет. Эти триплетом ТРНК взаимодействуют с кодоном на матричной РНК.

70В структуре нуклеиновых кислот содержится 4 вида мононуклеотидов отличающихся от друг друга по азотистому основанию( А, Т, Ц, У). Защифровка последовательности аминокислот в молекуле осуществляется путем сочетания 3 нуклеотидов, т. е. имеет место триплетный код. !й триплет на МРНК – УУУ(уридины) шифует фенил – аланин.

Из 64 теоретич возможных кадонов, 61 кадон имеет смысл, т. е.кодирует одну аминокислоту. Три кадона УАГ, УАА и УГА были названы бессмысленными или нонсенс кадонами.  Они выполняют важную функцию сигналдов окончания синтеза полипептида в рибосоме. Триплетный код является унивесальным для всех организмов.

71Этапы белкового синтеза. 1. Активирование аминокислот. Специфические ферменты амино-ацил тРНК синтетазы  используя энергию АТФ вступают в реакцию с определенное аминокислотой и усаживает эту аминокислоту на на строго определенную тРНК.  В рез-те этого образ-ся аминоацил-тРНК комплекс. 2.  Инициация трансляции. Для ИТ необходимо: а) готовые рибосомы. Б) инициаторный аминоацил тРНК. В) МРНК. Г) инициирующий кадон в составе МРНК. Д) белкове факторы инициации. При взаимодествии всего этого происхидит активция рибосомы и открывается свободный аминоацильный центр к кот присоедин-ся следующая тРНК. 3. Элонгация трансляции.  Подводится аминоацилтРНК  кот будет взаимодействоать своим антикадоном с кадоном на МРНК и на этом этапе нач-сят фотрмирование пептидной связи с участием гуаназин трифосфата.  Происходит транслокация МРНК относительно рибосомы, при этом освобожд-ся новый уч-к на МРНК. ЖЭта стадия повтор-ся до тех пор пока не будут пройдены все триплеты МРНК. 4. Терминация трансляции. Вступает в работу белковый фактор терминации. Он реагирует на появление в  структуре МРНК нонсенс кадона и обеспеч отделение белковой молекулы от рибосомы, а так же освобождение тРНК. Вместе с этим происходит диссоциация работающей рибосомы на 2составные части. 5. Постсинтетическая модификация белковой молекулы. Синтезированный полипептид транслируется через мембраны клеток. Припоступлении полипептидной молекуля в то место, где она должна функионировать происходят с ней так наз-е посттрансляционные модификации. Мол-ла прибретает 3х мерную структуру. Ряд ферментов или гормлной кот выраб-ся в виде проферментов  подверга. тся постсинтетическому протеолизу, кот предполагает отщепление этих полипептидных цепей короткого фрагмента, что активирует данный белок.