1 Вопрос. Содержание белков в органах и тканях.Функции белков в организме.

• Структурная функция.вещество соединительной ткани и межклеточный матрикс формируют белки коллаген, эластин, кератин, протеогликаны.Непосредственно участвуют в построении мембран и цитоскелета – спектрин .К данной функции можно отнести участие в создании органелл – рибосомы.

• Ферментативная функция.Все ферменты являются белками. В то же время есть данные о существовании рибозимов, т.е. рибонуклеиновых кислот, обладающих каталитической активностью.

• Гормональная функция.Регуляцию и согласование обмена веществ в разных клетках организма осуществляют гормоны. Такие гормоны как инсулин и глюкагон являются белками, все гормоны гипофиза являются пептидами или небольшими белками.

• Рецепторная функция.Эта функция заключается в избирательном связывании гормонов, биологически активных веществ и медиаторов на поверхности мембран или внутри клеток.

• Транспортная функция.Только белки осуществляют перенос веществ в крови, например, липопротеины , гемоглобин , гаптоглобин , трансферрин . Белки транспортируют в крови катионы кальция, магния, железа, меди и другие ионы.

• Резервная функция.В качестве примера депонированного белка можно привести производство и накопление в яйце яичного альбумина.У животных и человека таких специализированных депо нет, но при длительном голодании используются белки мышц, лимфоидных органов, эпителиальных тканей и печени.

• Сократительная функция.Существует ряд внутриклеточных белков, предназначенных для изменения формы клетки и движения самой клетки или ее органелл.

• Защитная функция.Защитную функцию, предупреждая инфекционный процесс и сохраняя устойчивость организма, выполняют иммуноглобулины крови, факторы системы комплемента (пропердин), при повреждении тканей работают белки свертывающей системы крови - например, фибриноген, протромбин, антигемофильный глобулин.

К данной функции также можно отнести поддержание постоянства коллоидно-осмотического давления крови, интерстиция и внутриклеточных пространств, а также иные функции белков крови.

белковая буферная система участвует в поддержании кислотно-щелочного состояния.

Вопрос 2.Роль белков в питании. Факторы,определяющие пищевую ценность белков.

Основные задачи белков – обеспечение роста, построения и развития организма. Белковый состав имеют почти все энзимы и часть гормонов. Белки активно участвуют в производстве антител и обеспечивают крепость и активность иммунной системы, а также участвуют в транспортировке многих соединений.

Биологическая ценность белков определяется, главным образом, следующими факторами:

• –Близостью аминокислотного состава пищевого белка к аминокислотному составу белков тела. Чем ближе аминокислотный состав принимаемого пищевого белка к аминокислотному составу белков организма, тем выше его биологическая ценность. Для человека, например, белки мяса, молока, яиц биологически более ценны, поскольку их аминокислотный состав ближе к аминокислотному составу органов и тканей человека.

• Степенью усвоения пищевого белка. Степень усвоения любого пищевого продукта зависит также от эффективности его распада под влиянием ферментов желудочно-кишечного тракта. Ряд белковых веществ, например, фиброин шелка, кератин волос, рогов, копыт и др., несмотря на их близкий аминокислотный состав к белкам тела человека, почти не используются в качестве пищевого белка, поскольку они не гидролизуются протеиназами желудочно-кишечного тракта человека и большинства животных.

• Содержанием в белках незаменимых аминокислот. Известно, что из 20 аминокислот, входящих в состав белков, только 10 способны синтезироваться в организме человека и животных – это заменимые аминокислоты, остальные 10 аминокислот (валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, триптофан, фенилаланин, лизин, гистидин, аргинин) не синтезируются в организме и являются незаменимыми. Такие аминокислоты, как гистидин и аргинин относятся к полузаменимым (частично заменимым), т.е. они могут синтезироваться в организме, но в количестве, недостаточном для сохранения нормальной жизнедеятельности человека. Следовательно, незаменимые аминокислоты должны быть обязательно введены в организм человека или животного с пищей

• Также следует отметить, что недостаток в пище одной незаменимой аминокислоты ведет к неполному усвоению других аминокислот.

• Вместе с тем было доказано, что потребности отдельных незаменимых аминокислот могут быть частично компенсированы заменимыми аминокислотами.

Вопрос 3. Азотистый баланс организма.

• Если скорость синтеза белков равна скорости их распада, наступает азотистое равновесие, или, по другому, это состояние, когда количество выводимого азота равно количеству получаемого (Vпоступ= Vвывод).

• Если синтез белков превышает скорость их распада, то количество выводимого азота снижается и разность между поступающим азотом и выводимым (Vпоступ – Vвывод) становится положительной. В этом случае говорят о положительном азотистом балансе. Положительный азотистый баланс наблюдается у здоровых детей, при нормальной беременности, выздоравливающих больных, спортсменов при наборе формы, т.е. в тех случаях, когда усиливается синтез структурных и функциональных белков в клетках.

• При возрастании доли выводимого азота наблюдается отрицательный азотистый баланс. Отрицательный баланс отмечается у больных и голодающих.

Всемирная организация здравоохранения рекомендует принимать не менее 42 г полноценного белка в сутки – это физиологический минимум. Только в этом случае в организме наступает азотистое равновесие.

4 Вопрос. Коэффициент изнашивания, физиологический минимум белка,нормы белка в питании.

Коэффициент изнашивания - показатель интенсивности процессов распада белка в организме при отсутствии белков в пище, определяемый как количество выделяемого за сутки азота, приходящееся на 1 кг веса.

Физиологическая потребность в белке для взрослого населения со- ставляет 12—14 % от энергетической суточной потребности: от 75 до 114 г/сутки для мужчин и от 60 до 90 г/сутки для женщин.

Вопрос 5. Переваривание белков в желудке и кишечнике: протеиназы желудочного сока и тонкого кишечника,оптимальные условия и спецефичность их действия

Протеолитические ферменты подразделяют по особенности их действия на экзопептидазы, отщепляющие концевые аминокислоты, и эндопептидазы, действующие на внутренние пептидные связи.

В желудке пища подвергается воздействию желудочного сока, включающего соляную кислоту и ферменты. К ферментам желудка относятся две группы протеаз с разным оптимумом рН, которые упрощенно называют пепсин и гастриксин. У грудных детей основным ферментом является реннин.

Регуляция желудочного пищеварения

Регуляция осуществляется нервными и гуморальными механизмами. К гуморальным регуляторам желудочной секреции относятся гастрин и гистамин.

Гастрин секретируется специфичными G-клетками пилорического отдела:

• в ответ на раздражение механорецепторов,

• в ответ на раздражение хеморецепторов (продукты первичного гидролиза белков),

• под влиянием n.vagus.

Далее гастрин через системный кровоток достигает и стимулирует главные, обкладочные и добавочные клетки, что вызывает секрецию желудочного сока, в большей мере соляной кислоты. Также он обеспечивает секрецию гистамина, влияя на ECL-клетки.

Гистамин, образующийся в энтерохромаффиноподобных клетках слизистой оболочки желудка , выходит в кровоток, взаимодействует с Н2-рецепторами на обкладочных клетках и увеличивает в них синтез и секрецию соляной кислоты.

Закисление желудочного содержимого (pH 1,0) по механизму обратной отрицательной связи подавляет активность G-клеток, снижает секрецию гастрина и желудочного сока.

Соляная кислота

Одним из важнейших компонентов желудочного сока является соляная кислота. В образовании соляной кислоты принимают участие париетальные клетки желудка, секретирующие ионы Н+. Источником ионов Н+ является угольная кислота, образуемая ферментом карбоангидразой. При ее диссоциациии , кроме ионов водорода, образуются карбонат-ионы НСО3–. Они по градиенту концентрации движутся в кровь в обмен на ионы Сl–. В полость желудка ионы Н+ попадают энергозависимым антипортом с ионами К+, хлорид-ионы перекачиваются в просвет желудка также с затратой энергии.

При нарушении нормальной секреции HCl возникают гипоацидный или гиперацидный гастрит, отличающиеся друг от друга по клиническим проявлениям, последствиям и требуемой схеме лечения.

Схема синтеза соляной кислоты

Функции соляной кислоты

• Денатурация белков пищи.

• Бактерицидное действие.

• Высвобождение железа из комплекса с белками, что необходимо для его всасывания. Аналогично высвобождаются и другие металлы.

• Высвобождение различных органических молекул, прочно связанных с белковой частью (гем, коферменты - тиаминдифосфат, ФАД, ФМН, пиридоксальфосфат, кобаламин, биотин), что позволяет витаминам впоследствии всасываться.

• Превращение неактивного пепсиногена в активный пепсин.

• Снижение рН желудочного содержимого до 1,5-2,5 и создание оптимума рН для работы пепсина.

• После перехода в 12-перстную кишку – стимуляция секреции кишечных гормонов и, следовательно, выделения панкреатического сока и желчи

Изменение кислотности в желудке

Гипоацидное состояние развивается при снижении активности и/или количества обкладочных клеток, синтезирующих HCl. В результате могут развиваться самые разнообразные последствия, прямо или косвенно связанные с невыполнением соляной кислотой ее функций:

• снижение переваривания белков как в желудке, так и в кишечнике,

• активация процессов брожения в желудке, запах изо рта,

• активация процесса гниения белков в толстой кишке, бурление в кишечнике и метеоризм,

• проникновение недопереваренных продуктов в кровь и, как следствие, аллергические реакции,

• уменьшение высвобождения от белков и возникновение дефицита минеральных веществ (железо, медь, магний, цинк, йод и др),

• снижение высвобождения от белков и всасывания ряда водорастворимых витаминов – развитие гиповитаминозов (B1, B2, B6, B12, H),

• снижение синтеза обкладочными клетками внутреннего фактора Касла и снижение всасывания витамина B12,

• снижение секреции кишечных гормонов и, как следствие, уменьшение выделения желчи и панкреатического сока,

• нарушение переваривания и всасывания липидов и, как следствие, развитие гиповитаминозов по жирорастворимым витаминам.

Пепсин - оптимум рН для работы пепсина 1,5-2,0.

Пепсин является эндопептидазой, то есть он расщепляет внутренние пептидные связи в молекулах белков и пептидов. Синтезируется в главных клетках желудка в виде неактивного профермента пепсиногена, в котором активный центр "прикрыт" N-концевым фрагментом. При наличии соляной кислоты конформация пепсиногена изменяется таким образом, что "раскрывается" активный центр фермента, который отщепляет остаточный пептид, т.е. происходит аутокатализ. В результате образуется активный пепсин, активирующий и другие молекулы пепсиногена.

Превращение пепсиногена в пепсин.

Пепсин обладает невысокой специфичностью,

• в основном он гидролизует пептидные связи, образованные аминогруппами ароматических аминокислот (тирозина, фенилаланина, триптофана),

• меньше и медленнее – аминогруппами и карбоксигруппами лейцина, глутаминовой кислоты и т.д.

Связи, расщепляемые пепсином

Гастриксин - Оптимум рН гастриксина соответствует 3,2-3,5

Гастриксин по своим функциям близок к пепсину, его количество в желудочном соке составляет 20-50% от количества пепсина. Синтезируется главными клетками желудка в виде прогастриксина и активируется соляной кислотой. Гастриксин является эндопептидазой и гидролизует связи, образованные карбоксильными группами дикарбоновых аминокислот.

Вопрос 6. Всасывание продуктов переваривания белков

Переваривание белков начинается в желудке. Пепсин гидролизует 10 - 15% белков пищи. Эндопептидазы (трипсин, химотрипсин) расщепляют белки до полипептидов; экзопептидазы отщепляют аминокислоты. Под влиянием эндо- и экзопептидаз панкреатического сока и ферментов щеточной каемки эритроцитов полипептиды и олиго- пептиды расщепляются до аминокислот, которые транспортируются через мембрану в цитозоль клеток эпителий. Часть олиго- пептидов подвергается внутримембранному перевариванию, расщепляясь до аминокислот, часть поступает в цитозоль и расщепляется пептидазами цитозоля.

Около 50 - 60% расщепленных белков пищи всасываются слизистой оболочкой двенадцатиперстной кишки, около 30% - остальными участками тонкой кишки. У новорожденного ребенка многие неизмененные белки всасываются путем эндоцитоза. Между микроворсинками цитолемма ин- вагинируется, образуя удлиненные канальцы, куда поступают белки, затем от этих канальцев отшнуровываются микровезикулы. Некоторые из этих белков перерабатываются лизосомными ферментами, другие выделяются из клетки в неизмененном виде, например, иммуноглобулины.

Вопрос 7. Механизм гниения белков в кишечнике и обезвреживание продуктов гниеня

Часть аминокислот не всасывается и подвергается процессам гниения с участием микрофлоры в толстом кишечнике. Продукты гниения аминокислот могут всасываться и попадают в печень, где подвергаются реакциям обезвреживания.

За счет деятельности микрофлоры толстого кишечника а/к подвергаются гниению с образованием ядовитых продуктов: при распаде серусодержащих а/к (цистина, цистеина и метионина) образуются H2S и метилмеркаптан (CH3SH). Диаминокислоты, в частности орнитин и лизин, подвергаются декарбоксилированию с образованием протеиногенных аминов (трупных ядов).

\

При разрушении фенилаланина, тирозина, триптофана, образуются соответствующие биогенные амины: фенилэтиламин, триптамин, серотонин. При разрушении этих же аминокислот могут образовываться крезол, фенол, скатол, индол, бензол.

Все эти вещества гидрофобны и обладают мембранотропным действием. Продукты распада аминокислот поступают в печень, где подвергаются детоксикации. В печени эти продукты обезвреживаются путем конъюгации с серной или глюкуроновой кислотой с образованием нетоксичных парных кислот (фенолсерная, скатоксилсерная).

Происходит это так: в печени содержатся специфические ферменты - арилсульфотрансфераза и УДФ-глюкуронилтрансфераза, которые катализируют перенос остатка серной кислоты из ее связанной формы-ФАФС (фосфоаденозин-фосфосульфат) и остатка глюкуроновой кислоты из ее связанной формы-УДФГК (уридиндифосфоглюкуроновой кислоты) на любой из указанных выше продуктов. Продукты реакции нетоксичные так называемые парные кислоты (например, фенолсерная кислота, скатоксилсерная), выделяются с мочой.

Диагностическое значение индикана: он характеризует содержимое кишечника. Содержание индикана увеличивается при запорах, непроходимости кишечника, при перитонитах и парезах кишечника. В этих случаях индикан появляется в крови и выделяется с мочой в повышенных количествах. Увеличение его концентрации в крови наблюдается на ранних стадиях почечной недостаточности.