Курсовая работа: Окисно-відновні реакції основа біохімічних процесів в організмі людини
При дослідженні взаємозв'язку між процесами синтезу і β-окислення жирних кислот було встановлено, що ці два процеси здійснюються за різними механізмами і в різних субцелюлярних структурах. Порівняно з β-окисленням біосинтез жирних кислот має ряд особливостей, які полягають насамперед у тому, що β-окислення жирних кислот проходить у мітохондріях, а синтез – у розчинній фракції цитоплазми. Разом з цим в усіх стадіях синтезу жирних кислот бере участь АПБ–SH, а при β-окисленні жирних кислот – КоА–SH.
Біосинтез тригліцеридів. Процес проходить у різних органах і тканинах організму при наявності двох вихідних сполук – активного гліцерину (α-фосфогліцерину) та активних жирних кислот (ацил-КоА) і відповідних ферментних систем. Залежно від типу тканин організму біосинтез тригліцеридів може проходити двома шляхами – фосфатидним і β-моногліцеридним.
Перший шлях характерний для більшості органів і тканин організмів людини і тварин. Він розпочинається з ацилюванням вільних гідроксильних груп α-гліцерофосфату двома молекулами ацил-КоА, внаслідок чого утворюється фосфатидна кислота. Реакцію каталізує фермент гліцерофосфатацилтрансфераза:
У цій реакції здебільшого беруть участь насичені і ненасичені С16 –С18 похідні КоА.
У клітинах фосфатидна кислота міститься в мізерних кількостях. Однак, незважаючи на це, вона є важливою проміжною сполукою, що утворюється при синтезі як тригліцеридів, так і фосфоліпідів.
На наступній стадії біосинтезу тригліцеридів фосфатидна кислота, що утворилась, піддається гідролізу за участю ферменту α-фосфатид-фосфогідролази. При цьому утворюється α, β-дигліцерид і виділяється фосфорна кислота:
Далі α, β-дигліцерид взаємодіє з іншою молекулою ацил-КоА з утворенням тригліцериду:
Описаний вище процес біосинтезу тригліцеридів називають фосфатидним, оскільки проміжним продуктом є фосфатидна кислота.
Другий шлях біосинтезу тригліцеридів – моногліцеридний – характерний в основному для слизової оболонки кишок. Він здійснюється шляхом взаємодії β-моногліцериду з двома молекулами ацил-КоА. При цьому утворюється відповідний тригліцерид. Реакцію каталізує фермент дигліцерид-трансацилаза:
[2, с. 468–487]
2.3 Специфіка окиснення білків
Обмін білків займає центральне місце у всьому різноманітті обмінних процесів організму. Це пояснюється, з одного боку, тим, що всі структурні елементи клітин, тканин і органів людини і вищих тварин побудовані з білків; з іншого боку, маючи специфічні фізико-хімічні і біологічні властивості, білки є тим інструментом, який реалізує геном клітини. Організм людини і тварин не може існувати без регулярного надходження білків із їжею. Якщо на тривалий час вилучити з їжі жири і вуглеводи, то це не викличе в організмі таких тяжких розладів, як відсутність білка. Тривале безбілкове харчування, навіть за інтенсивного вживання з їжею вуглеводів і жирів, неминуче закінчується смертю. Дуже значною є роль білків як пластичного матеріалу. З моменту народження організму і до його смерті постійно відбувається руйнування і відновлення клітин. Пластична функція білків настільки важлива, що ніякими іншими органічними сполуками їх замінити неможливо. Все це потребує обов'язкового надходження в організм білків. У цьому відношенні продукти рослинного походження, що є основним джерелом вуглеводів, мають другорядне значення. Перше місце в забезпеченні організму людини білками займають продукти тваринного походження.
Білки не можуть бути використані організмом у тому вигляді, в якому вони надходять з їжею, оскільки їм властива строго видова специфічність. Більш того, кожний орган і кожна тканина організму людини складаються з характерних для них білків. Якщо ввести, наприклад, у кров людини альбуміни і глобуліни крові якоїсь тварини, то вони будуть поводитись як чужорідні тіла. Тому перед тим, як використовувати білки, що надходять із їжею, організм має позбавити їх видової специфічності. Отже, білки розщеплюються на окремі амінокислоти. Це необхідно ще й тому, що молекули білків не можуть проникати через клітинну мембрану, тоді як амінокислоти вільно через неї проходять. Розщеплення білків на амінокислоти відбувається в травному каналі. Весь же процес обміну білків включає перетравлювання, усмоктування продуктів розщеплення і внутрішньоклітинний обмін.
У слині немає ферментів, що розщеплюють білки. Перетравлювання білків відбувається в шлунку і тонких кишках. Під дією хлороводневої кислоти, що міститься в шлунковому соку, який виділяється слизовою оболонкою шлунку (близько 2,5 л на добу), відбувається набрякання білків, що полегшує їх гідролітичне розщеплення ферментами.
Найбільш важливими ферментами шлункового соку є пепсин і гастриксин. Під дією пепсину відбувається розщеплення пептидних зв'язків у молекулах білків, утворених аміногрупами ароматичних і моноамінодикарбонових амінокислот.
Під впливом цих двох протеолітичних ферментів молекули білків розщеплюються на окремі амінокислоти і поліпептиди різного розміру. У шлунку добре перетравлюються альбуміни і глобуліни як тваринного, так і рослинного походження, погано розщеплюються білки сполучної тканини (колаген і еластин) і зовсім не перетравлюються кератин і протаміни.
Вільні амінокислоти, що утворилися в шлунку, поліпептиди і нерозщеплені білки надходять у дванадцятипалу і тонкі кишки, де зазнають впливу великої групи протеолітичних ферментів, що виробляються підшлунковою залозою і слизовою оболонкою тонкої кишки. Ферменти підшлункової залози надходять у дванадцятипалу і далі в тонку кишку, де змішуються з кишковим вмістом. До складу цієї суміші входять ферменти, які здійснюють розщеплення білків і окремих поліпептидів до вільних амінокислот – трипсину, хімотрипсину, карбоксипептидази, еластази і великої групи три- і дипептидаз. Оптимум дії зазначених ферментів лежить у слаболужному середовищі (рН – 7,8–8,1). Ці ферменти виділяються в просвіт тонкої кишки в неактивному стані у вигляді трипсиногену, хімотрипсиногену, прокарбоксипептидази і проеластази, що перетворюються в активну форму під час надходження в кишки окремих поліпептидів і білків, які не розщепилися.
Під дією ентерокінази (що виділяється стінкою кишок) або самого трипсину трипсиноген перетворюється в активний трипсин, який виявляє максимальну активність при рН – 7,0. Він розщеплює пептидні зв'язки, утворені карбоксильними групами аргініну і лізину, у будь-якому місці поліпептидного ланцюга.
Активний хімотрипсин гідролізує пептидні зв'язки, утворені карбоксильними групами триптофану, фенілаланіну або тирозину, а також лейцину і метіоніну.
Кінцеві пептидні зв'язки розщеплюють карбоксипептидази. Відомі карбоксипептидази А і В. Перша розщеплює всі СООН-кінцеві пептидні зв'язки за винятком тих, де знаходяться СООН-залишки лізину або аргініну. Друга, навпаки, гідролізує тільки ті кінцеві пептидні зв'язки, що утворені СООН-групами лізину й аргініну.
Еластаза розщеплює пептидні зв'язки між залишками різних нейтральних кислот. Слизова оболонка тонкої кишки секретує амінопептидазу під назвою лейцинамінопептидаза. Цей фермент, незважаючи на свою назву, має слабо виражену специфічність і відщеплює NH2 -кінцеві залишки більшості амінокислот.
Так, у результаті спільної дії різних протеолітичних ферментів, що виділяються стінкою шлунка, підшлунковою залозою і стінкою тонкої кишки, харчові білки зазнають повного гідролітичного розщеплення до вільних амінокислот. Останні всмоктуються клітинами стінки тонкої кишки, звідки потім надходять у кров і розносяться по всіх органах і тканинах, де відбувається подальше перетворення.
У клітинах окремих органів і тканин амінокислоти зазнають різних перетворень. Утворенню кінцевих продуктів білкового обміну передує попереднє внутрішньоклітинне окиснення амінокислот. При цьому для окиснення двадцяти різних амінокислот, що входять до складу білків, існує і двадцять різних шляхів, кожний з яких: свою чергу складається з великої кількості ферментативних ре акцій. Шляхи включення вуглецевих скелеті двадцяти амінокислот у цикл Кребса показані на схемі:
Перетворення амінокислот в організмі, людини відбувається переважно в клітинах печінки, нирках і незначною мірою – у клітинах скелетних м'язів. Перед включенням вуглецевих скелетів вільних амінокислот у цикл Кребса відбувається їх дезамінування.
Дезамінування амінокислот. Найбільш важливими процесами, за допомогою яких відбувається відщеплення аміногруп від амінокислот у ссавців, є трансамінування й окиснювальне дезамінування.
Трансамінування є складним процесом, що відбувається у два етапи. На першому етапі здійснюється перенос NH2 -групи від амінокислоти на фосфопіридоксаль амінотрансферази. При цьому амінокислота перетворюється у відповідну кетокислоту, а фосфопіридоксаль у фосфопіридоксамін: