Белки. Биохимия переваривание и всасывания белков

Белки. Механизмы и биохимия переваривание и всасывания белков

ПОНЯТИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ БЕЛКОВ

Белки – высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков более чем 100 аминокислот (АК). У человека в организме содержится 15кг белка. По количеству генов, у человека предполагают наличие около 50000 видов белков. Самый распространенный белок у человека – коллаген, на его долю приходиться 30% от общего содержания белка.

Пептиды – органические соединения, состоящие из остатков от 2 до 100 АК.
Олигопептиды – органические соединения, состоящие из остатков от 2 до 10 АК.
Полипептиды – органические соединения, состоящие из остатков от 10 до 100 АК.

Белки имеют 3-4 уровня организации:

  1.  Первичная структура линейна, представлена последовательностью аминокислот, соединенных пептидными связями;
  2. Вторичная структура является пространственной, она образуется только водородными связями. Выделяют α-спираль и β-складчатый лист;
  3. Третичная структура является пространственной, она образуется ковалентными, водородными, ионными и гидрофобными связями. Образует белковые глобулы;
  4. Четвертичная структура является пространственной, она образуется при соединении нескольких белковых глобул слабыми водородными, ионными и гидрофобными связями;

Разрушение первичной структуры белка называется гидролиз. Гидролиз пептидной связи идет в кислой и щелочной среде и с участием ферментов пептидаз (класс гидролаз).

Разрушение вторичной, третичной и четвертичной структур называется денатурацией. Денатурация бывает обратимой, когда разрушаются слабые связи (водородные, ионные, гидрофобные) и необратимой, когда разрушаются прочные связи (ковалентные).

Классификация белков

  • По составу белки делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды). Простые белки содержат только остатки аминокислот. Сложные белки, кроме аминокислот, содержат небелковый компонент: липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, металлы, витамины, порфирины и т.д.
  • По форме белки делятся на глобулярные и фибриллярные. Глобулярные белки содержат α-спираль, они как правило водорастворимы. Фибриллярные белки содержат β-складчатую структуру и водонерастворимы (кератин);
  • Белки делятся по выполняемым в организме функциям.

Функции белков

  • Структурная (коллаген, эластин, кератин);
  • Каталитическая (ферменты);
  • Транспортная (гемоглобин, альбумины, глобулины);
  • Сократительная (актин, миозин);
  • Защитная (иммуноглобулины, фибриноген, плазминоген, лизоцим);
  • Регуляторная (гормоны, рецепторы);
  • Онкотическое давление (белки сыворотки крови);
  • Буферная (гемоглобин, белки сыворотки крови).

Свойства белков

  • Белки в основном водорастворимые вещества, образующие коллоидный раствор;
  • Белки способны к денатурации и гидролизу;
  • Обладают амфотерными свойствами;
  • Проявляют оптическую активность, т.к. состоят из оптически активных L-аминокислот.

РОЛЬ БЕЛКА В ПИТАНИИ. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПИЩЕВОГО БЕЛКА

Роль белка в питании: основной источник АК, в первую очередь незаменимых.
Богаты белками продукты животного происхож­дения: мясо, рыба, сыр. Продукты растительного происхождения содержат, как правило, мало белка (кроме бобовых).

Количество белка в некоторых пищевых про­дуктах

 

Название продукта

Содержание белка, %

Мясо

18-22

Рыба

17-20

Сыр

20-36

Молоко

3,5

Рис

8,0

Горох

26

Соя

35

Картофель

1,5-2,0

Капуста

1,1-1,6

Морковь

0,8-1,0

Яблоки

0,3-0,4

Питательная ценность белка зависит от его аминокислотного состава и способности усва­иваться организмом.
Полноценным белком, считается тот, который полностью усваивается организмом и содержит все необходимые, в первую очередь незаменимые, АК в пропорции близкой к тканям человеческого организма. Биологическая ценность такого белка условно принимается за 100 (белки яиц и молока). Белки животного происхождения имеют, как правило, высокую биологическую ценность (97) (белки мяса говядины 98), а растительные белки – низкую (83-85) (белки кукурузы 36, белки пшеницы 52-65).

Растительные белки, особенно пшеницы и других злаковых, полностью не перевариваются, так как они защи­щены от ферментов целлюлозной оболочкой.
Многие растительные белки бедны лизи­ном, метионином и триптофаном. Например, белки ку­курузы содер­жат мало лизина, но достаточное количество триптофана. А белки бобов богаты лизином, но содержат мало триптофана. По отдельности эти белки является неполноценными, но их смесь содержит не­обходимое человеку количество незаменимых АК.
В ЖКТ не перевариваются некоторые белки животного происхождения, имеющие фибриллярное строение. Например, кератин – белок волос, шерсти, перьев, копыт и рогов.

АЗОТИСТЫЙ БАЛАНС. ПРИНЦИПЫ НОРМИРОВАНИЯ БЕЛКА В ПИТАНИИ. БЕЛКОВАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ

Азотистый баланс – разница между количеством азота, поступающего с пищей, и количеством выделяемого азота. Азот преимущественно поступает в организм в виде АК (95%), а выделяется в виде мочевины и аммонийных солей.

Нулевой азотистый баланс существует, когда количество выделяемого азота равно количе­ству поступающего в организм. Он характерен для здорового чело­века при нормальном питании.

Положительный азотистый баланс существует, когда из организма выделяется меньше азота, чем поступает. Характерен для детей, беременных, паци­ентов, выздоравливающих после тяжёлых болез­ней, а также при опухолевом росте.

Отрицательный азотистый баланс существует, когда из организма выделяется больше азота, чем поступает. На­блюдают при старении, голодании, безбелковой диете, во время тяжёлых заболеваний, ожогах и травмах. При длительном голодании организм теряет в сутки около 4г азота при катаболизме 25г белка.

Нормы белка в питании

  • Для здорового взрослого человека минимальное количество белка в пище составляет 30-50 г/сут (при биологической ценности не ниже 70%). Оно поддерживает азотистое равновесие, но не обеспечивает сохране­ние работоспособности и здоровья человека.
  • Для здорового взрослого человека опти­мальное количество белка в пище составляет – 100-120 г/сут (или не менее 1г/кг в сут).
  • Детям до 12 лет доста­точно 50 – 70 г/сут (4,0-1,5 г/кг в сут) (до 3 месяцев – 2,2 г/кг в сут, до 6 месяцев – 2,6 г/кг в сут, старше 6 месяцев – 2,9 г/кг в сут).
  • Для детей от 12- 15 лет опти­мальное количество белка в пище составляет – 100-120 г/сут.

Потребность в пищевом белке возрастает:

  • при физических нагрузках (при тяжелых до 130-150г),
  • при низких температурах,
  • в период выздоровления после тяжелых заболеваний,
  • при беременности у женщин (3-4 г/кг белка /сут)
  • при росте у детей.

Потребность в пищевом белке снижается:

  • при старении,
  • при повышении температуры окружающей среды
  • при тяжелых заболеваниях.

Потребность в пищевом белке у мужчин выше, чем у женщин.

Белковая недостаточность
Продолжитель­ное безбелковое питание вызывает серьёзные нарушения обмена веществ и неизбежно заканчивается гибелью организма. Дефицит в пище даже одной незаменимой АК ведёт к неполно­му усвоению других АК и сопровож­дается развитием отрицательного азотистого баланса, истощением, остановкой роста и нару­шениями функций нервной системы.
У животных при отсутствии цистеина возникает острый не­кроз печени, гистидина — катаракта; отсутствие метионина приводит к анемии, ожирению и циррозу печени, облысению и геморрагии в почках. Исключение лизина из рациона моло­дых животных вызывает анемиею и внезап­ную гибель.

Заболевание «Квашиоркор», в перево­де означает «золотой (или красный) мальчик», возникает при недостаточности белкового питания. Оно характерно для Центральной Африки.
Заболевание развивается у детей, которые лишены молока и других животных белков, а пи­таются исключительно растительной пищей (кукуруза, бананы, таро, просо). Квашиоркор характеризуется задержкой роста, анемией, гипопротеинемией (часто сопро­вождающейся отёками), жировым перерождени­ем печени. У лиц негроидной расы волосы приобретают красно-коричневый оттенок. Часто это заболевание сопровождается атрофией клеток поджелудочной железы. В результате нарушается секреция панкреатических ферментов и не усва­ивается даже то небольшое количество белков, которое поступает с пищей. Происходит пораже­ние почек, вследствие чего резко увеличивается экскреция свободных аминокислот с мочой.

Без лечения смертность детей составляет 50—90%. Даже если дети выживают, длительная недоста­точность белка приводит к необратимым нару­шениям не только физиологических функций, но и умственных способностей. Заболевание исче­зает при своевременном переводе больного на бо­гатую белком диету, включающую большие ко­личества мясных и молочных продуктов. Один из путей решения проблемы — добавление в пищу препаратов лизина.

ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ В ЖКТ

Переваривание – процесс гидролиза веществ до их ассимилируемых форм.
Всасывание – процесс поступления веществ из просвета ЖКТ в кровеносное русло.
В пищевых продуктах содержатся в основном белки и пептиды, которые, как правило, не способны всасываться, ассимилируемых свободных аминокислот в пище очень мало.
Переваривание белков и пептидов в ЖКТ происходит под действием пищеварительных соков, содержащих ферменты протеазы, которые относятся к классу гидролаз.

Протеазы гидролизуют пептидных связей в белках и пептидах, их делят на протеиназы (эндопептидазы) и пептидазы (экзопептидазы).
Протеиназы (эндопептидазы) катализируют расщепление внутренних пептидных связей в белках и пептидах.
Пептидазы (экзопептидазы) отщепляют от молекул белков и пептидов по одной аминокислоте с карбоксильного или аминного конца. Соответственно различают карбоксипептидазы и аминопептидазы. Экзопептидазы функционируют в тонкой кишке.
Дипептидазы гидролизуют дипептиды.
В зависимости от особенностей строения активного центра протеазы подразделяют на сериновые, тиоловые (цистеиновые), кислые протеиназы и металлоферменты, содержащие в активном центре атом металла (чаще Zn). К металлоферментам относится большинство известных пептидаз.
Протеазы различают по субстратной специфичности, т. е. способности гидролизовать связи между определёнными аминокислотными остатками.
Переваривание белков начинается в желудке.

ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ В ЖЕЛУДКЕ

Желудок выполняет несколько функций:

  • защитную (обезвреживание пищи: HCl, лизоцим),
  • переваривание (механическая и химическая обработка пищи: HCl, ферменты),
  • всасывание,
  • эндокринную (образование гастрина и гистамина)
  • экскреторную (выделение мочевины, мочевой кислоты, аммиака, креатинина, солей тяжелых металлов, йода, лекарственных веществ).

Основная пищеварительная функция желуд­ка – переваривание белка. Для пищеварения слизистая оболочка желудка выделяет сложный по составу сок, который представляет собой бесцветную, слегка опалесцирующую жидкость с величиной рН=1,5-2,0 (1,6-1,8) и относительной плотностью 1005. В сутки выделяется 2-2,5 литра сока. Основной компонент желудочного сока вода (99,5%) в которой растворены органические и неорганические вещества.

Состав желудочного сока

Неорганические вещества

Кол-во

Органические вещества

Кол-во

Свободная НС1

20 ммоль/л, 0,4-0,5%
20-40 ТЕ

Пепсины (8 видов)

0—21 мг%

Связанная НС1

20-30 ТЕ

Ренин (только у грудных детей)

Хлориды

155,1 ммоль/л

Гастриксин

Натрий

31,3-189,3 ммоль/л

Желатиназа

Калий

5,6-35,3 ммоль/л

Липаза

кальций

Муцин

магний

Лизоцим

Азот небелковый

14,3—34,3 ммоль/л

Органические кислоты

Азот мочевины и аммиака

4,99—9,99 ммоль/л

Азот аминокислот

47,6-118,9 мкмоль/л

Сульфаты

фосфаты

бикарбонаты

Желудочный сок синтезируется железами, находящимися в слизистой оболочке желудка.

Различают три вида желез:

  • кардиальные,
  • фундальные (собственные железы желудка)
  • пиллорические (железы привратника).

Железы состоят из главных, париетальных (обкладочных), добавочных клеток и мукоцитов.
Главные клетки вырабатывают пепсиногены (пепсин, гастриксин, реннин), обкладочные (париетальные) — соляную кислоту, добавочные и мукоциты — мукоидный секрет. Фундальные железы содержат все три типа клеток.

Кислотность желудочного сока
Кислотность желудочного сока связана с наличием в нем различных неорганических (HCl, кислые фосфаты) и органических (оксо-, окси-, амино-, нуклеиновые, жирные кислоты и т.д.) кислот. В связи с этим выделяют понятие общая кислотность желудочного сока. Основная причина кислотности желудочного сока связана с наличием в нем соляной кислоты. Соляная кислота в желудочном соке находится в свободном и в связанном (с белками и продуктами их переваривания) состоянии.

Механизм образования соляной кислоты
Согласно карбоангидразной теории, источником Н+ для HCl является Н2СО3, которая об­разуется в обкладочных клетках желудка из СО2 и Н2О под действи­ем карбоангидразы:

Н2О + СО2 → Н2СО3
Н2СО3 диссоциирует на бикарбонат, который выделяется в плазму крови в обмен на С1-, и Н+, который активно переносится Н+/К+-АТФ-азой в просвет желуд­ка в обмен на К+.
При этом в просвете желудка кон­центрация Н+ увели­чивается в 106 раз, концентрация НС1 достигает 0,16 М, а значения рН снижается до 1,0-2,0. При максимальной активности обкладочные клетки могут продуцировать до 23 ммоль HCl в час. Синтез HCl – аэробный процесс, требующий большого количества АТФ, поэтому при гипоксии он снижается.
Вода выходит из клеток в просвет желудка по осмотическому градиенту

Функции НСl:

  • Вызывает денатурацию и набухание белков пищи, что увеличивает доступность их пептид­ных связей для действия протеаз;
  • Обладает бактери­цидным действием и препятствует попаданию патогенных бактерий в кишечник;
  • Регуляция активности протеолитических ферментов (активирует пепсиноген и со­здаёт оптимум рН для протеолитических ферментов);
  • Стимулирует работу кишечника и поджелудочной железы.

Ферменты желудка
Пепсиноген неактивный фермент, синтезируется в главных клетках, состоит из одной поли­пептидной цепи с молекулярной массой 40 кД.
В просвете желудка под действием НС1 от N-конца пепсиногена отщепляется пептид в 42 аминокислотных остатка, который содержит почти все положительно заряженные аминокислоты, име­ющиеся в пепсиногене. При этом пепсиноген превращается в актив­ный пепсин, он состоит преимущественно из от­рицательно заряженных аминокислот, которые участвуют в формировании активного центра. Образовавшиеся под действием НС1 активные молекулы пепсина быстро активируют осталь­ные молекулы пепсиногена аутокатализом.

Пепсин – эндопептидаза, с молекулярной массой 32,7 кД и с оп­тимумом рН=1,0-2,5. Пепсин гидролизует внутренние пептидные связи в белке с образованием коротких пептидов: хорошо – между ароматическими аминокислотами (фенилаланин, триптофан, ти­розин) и хуже -между лейцином и дикарбоновыми аминокислотами.

Гастриксин – эндопептидаза, с оп­тимумом рН=3,2-3,5. Образуется из пепсиногена, гидролизует внутренние пептидные связи в белке с образованием коротких пептидов.

Реннин (химозин) – эндопептидаза, с оп­тимумом рН=4,5, вызывает створаживание молока в присутствии ионов кальция. Есть только у детей грудного возраста. Основной белок моло­ка — казеин, представляющий смесь несколь­ких белков, различающихся по аминокислот­ному составу и электрофоретической подвиж­ности. Реннин катализирует отщепление от казеина гликопептида, в результате чего обра­зуется параказеин. Параказеин присоединяет ионы Са2+, образуя нерастворимый сгусток, чем предотвращает быстрый выход молока из же­лудка. Белки успевают расщепиться под дей­ствием пепсина. В желудке взрослых людей реннина нет, молоко у них створаживается под действием НС1 и пепсина.
Пепсин, реннин и гастриксин имеют сходство по первичной структуре, что указывает на их проис­хождение от общего гена-предшественника.

Муцин – мукопротеид образующий слизь. Существует в 2 формах: нерастворимая фракция – покрывает поверхность слизистой оболочки и изолирует эпителий от пищеварительного процесса (механическая и химическая защита); растворимая фракция – образует коллоидную систему, в которой растворены компоненты желудочного сока. Обладает буферными свойствами, способна нейтрализовать кислотность или щелочность.

Фактор Касла – гастромукопротеид, содержит пептид, отщепляющийся оп пепсиногена (секрет главных клеток) и мукоид (секрет добавочных клеток). Фактор Касла связывает «внешний фактор» – витамин В12, предотвра­щает его разрушение и способствует всасыванию.

Лизоцим – белок, обеспечивающий бактерицидные свойства желудочного сока.

Нарушения переваривания белков в желудке

При заболеваниях желудка в желудочном соке часто происходит изменение содержание соляной кислоты, реже – снижение активности пищеварительных ферментов, что приводит к нарушению процессов переваривания белков.
Для диагностики заболеваний желудка определяют кислотность желудочного сока, содержание в нем свободной и связанной HCl, пепсина, фактора Касла и наличие патологических компонентов: молочной кислоты и крови.

Определение кислотности желудочного сока
Кислотность желудочного сока выражается в титрационных единицах (Т.Е.), определяется количеством мл 0,1Н раствора NaOH, пошедшего на титрование 100 мл желудочного сока. Титрование проводят в присутствии двух индикаторов, что позволяет в одной пробе определить свободную HCl, связанную HCl и общую кислотность. В норме общая кислотность у взрослых составляет 40-60 Т.Е, кислотность свободной HCl – 20-40 Т.Е., связанной HCl – 20-30 Т.Е.

В качестве нарушений выделяют:

  • Повышенная кислот­ность желудочного сока. Она обычно сопровождается изжогой, диареей и может быть симптомом язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, а также гиперацидного гастрита.
  • Пониженная кислотность желудочного сока. Бывает при некоторых видах гастритов.
  • Желудочная ахилия – полное отсутствие НС1 и пепсина в желудочном соке. Наблюдается при атрофических гастритах и час­то сопровождается пернициозной анемией вслед­ствие недостаточности выработки фактора Касла и нарушения всасывания витамина В12.
  • Анацидность – рН желудочного сока >6,0. Свидетельствует о значительной потере сли­зистой оболочкой желудка обкладочных клеток, секретирующих соляную кислоту, что часто вы­зывает рак желудка.
  • Наличие молочной кислоты. В норме в желудочном соке молочная кислота отсутствует. Она образуется при уменьшении со­держания или отсутствии свободной соляной кислоты в результате размножения молочнокис­лых бактерий или при злокачественных опухо­лях желудка, в клетках которых глюкоза окис­ляется анаэробным путём.
  • Наличие крови. Эритроциты появляются в желудочном соке при кровотечениях вследствие механических травм, язв и распада опухоли.

 

состояние

рН

Кислотность ТЕ

Пепсин

Фактор
Касла

Лактат

Кровь

общая

Связанная
HCl

Свободная
HCl

Норма

1,5-2,0

40-60

20-30

20-40

+

+

Гиперацидный
гастрит

1.0

80

40

+

+

Гипоацидный
гастрит

2,5

40

20

+

+

+

ахилия

7,0

20

+

Язва желудка

1,5

60

40

+

+

+

Рак желудка

6,0

40-60

20

+

+

+

+

 

При диагностике заболеваний желудка, кро­ме биохимических анализов, обязательно про­водят рентгенологические и эндоскопические исследования, а также биопсию.

ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ В КИШЕЧНИКЕ

Функции тонкой и толстой кишок:

  1. завершение переваривания всех компонентов пищи;
  2. всасывание образовавшихся соединений;
  3. удаление непереваренных продуктов (формирование каловых масс и их эвакуация).
  4. экскреторная. (выведение из организма мочевины, мочевой кислоты, креатинина, ядов, лекарственных препаратов, кальция, тяжелых металлов).
  5. эндокринная (образование гормонов серотонин; холецистокинин, секретин; мотилин; соматостатин, вазоинтестинальный пептид (ВИП));
  6. защитная (образует защитный барьер от антигенных свойств пищи).
  7. метаболическая (синтез витаминов групп В и К с помощью микрофлоры в толстом кишечнике).

Размельченные и химически обработанные пищевые массы в смеси с желудочным соком образуют жидкий или полужидкий химус, который поступает в двенадцатиперстную кишку.
Переваривание белков происходит в кишечнике под действием пищеварительных соков поджелудочной железы и тонкой кишки.

Панкреатический сок
Для пищеварения в поджелудочной железе синтезируется сложный по составу сок, который представляет собой бесцветную опалесцирующую жидкость с величиной рН=7,5-8,8. В сутки выделяется 1,5-2,5 литра сока. В состав поджелудочного сока входят вода и сухой остаток (0,12%), который представлен неорганическими и органическими веществами.
В соке содержится 5-6г общего белка, катионы Na+ (134-142 мг/л), Ca2+, К+ (4,7-7,4 мг/л), Мg2+ и анионы Cl- (35-97 мг/л), SO32-, HPO42-, особенно много в нем бикарбонатов – 150 ммоль/л.
Ферментная часть секрета образуется в ацинарных клетках, а жидкая (водно-электролитная) – муцин и бикарбонаты – в эпителии протоков.
В панкреатическом соке содержится большое количество гидролитических ферментов: липаз, фосфолипаз, эстераз, нуклеаз, амилаз, мальтаз и в неактивной форме эндопептидаз (трипсиноген, химотрипсиноген, проколлагеназа, проэластаза) и экзопептидаз (прокарбоксипептидазы А и В).

Активация протеаз в просвете кишечника происходит путём их частичного протеолиза.
Трипсиноген превращается в активный трипсин под дей­ствием энтеропептидазы эпителия кишечника, которая отщепляет с N-конца трипсиногена гексапептид Вал-(Асп)4-Лиз.
Образовавшийся трипсин частичным протеолизом активирует оставшиеся проферменты панкреатических протеаз (проэластаза, проколлагеназа и прокарбоксипептидазы А и В, химотрипсиноген). В результате образуют­ся активные ферменты — эластаза, коллагеназа, карбоксипептидазы А и В, и несколько активных химотрипсинов (π, δ, α).
Химотрипсиноген состоит из одной полипептидной цепи, содержащей 245 АК и пяти дисульфидных мостиков.

Под действием трипсина расщепляется пептидная связь между 15-й и 16-й аминокислотами, в результате чего образуется активный π-химотрипсин.
Далее π-химотрипсин отщепляет дипептид сер(14)-арг(15), что приводит к образова­нию δ-химотрипсина. δ-химотрипсин отщепляет дипептида тре(147)-арг(148) что приводит к образова­нию стабильной формы активного фермента — α-химотрипсина, который состоит из трёх полипеп­тидных цепей, соединённых дисульфидными мостиками.

Специфичность действия протеаз
Трипсин преимущественно гидролизует пеп­тидные связи, образованные карбоксильными группами аргинина и лизина.
Химотрипсины наиболее активны в отношении пептидных свя­зей, образованных карбоксильными группами ароматических аминокислот (Фен, Тир, Три).
Карбоксипептидазы А и В — цинксодержащие ферменты, отщепляют аминокислоты с С-конца. Карбоксипептидаза А отщепляет преимущественно аминокислоты, содержащие ароматические или гидрофобные радикалы, а карбоксипептидаза В — остатки аргинина и лизина.
Поджелудочный сок обеспечивает в просвете кишки полостное переваривание. Ферменты поджелудочной железы гидролизуют полипептиды пищи до олигопептидов и аминокислот.

Возрастные особенности панкреатического сока
Протеолитическая активность пищеварительного сока поджелудочной железы находится на довольно высоком уровне уже с первых месяцев жизни, достигая максимума к 4-6 годам. Липолитическая активность увеличивается в течение первого года ребенка. Активность поджелудочной амилазы к концу первого года жизни возрастает в 4 раза, достигая максимальных значений к 9 годам.

Кишечный сок
Кишечный сок является продуктом деятельности всей слизистой оболочки кишечника и представляет собой неоднородную вязкую жидкость, с величиной рН=7,2-8,6 (с усилением секреции рН повышается). За сутки у человека в тонкой кишке выделяется до 2,5л сока, а в толстой кишке – 50-100мл сока. Кишечный сок продуцируется в основном бруннеровыми железами 12-перстной кишки и либеркюновыми железами 12-перстной, тощей и подвздошной кишок.
Основной компонент кишечного сока – вода, в которой растворены органические (белки, аминокислоты, промежуточные продукты обмена, слизь) и неорганические (хлориды, бикарбонаты, фосфаты натрия, калия, кальция) компоненты.
В кишечном соке содержится более 20 ферментов, гидролизующих углеводы (мальтаза, трегалаза, инвертаза, лактаза, а- и γ-амилазы), белки и их фрагменты (аминопептидазы, трипептидазы, дипептидазы, энтерокиназа), липиды (моноглицеридлипаза, карбоксиэстераза), нуклеазы, фосфатазы и другие гидролазы. Состав кишечного сока меняется в зависимости от пищи.
Экзопептидазы (аминопептидазы, три- и дипептидазы) синтезируются ки­шечником сразу в активной форме, они гидролизуют оставшиеся олигопептиды до аминокислот.

Аминопептидазы последовательно отщепляют N-концевые аминокислоты пептидной цепи.

  • Лейцинаминопептидаза — Zn2+- или Мn2+-содержащий фермент, обладает широкой специфичностью по отношению к N-концевым аминокислотам.
  • Аланинаминопептидаза.

Трипептидазы расщепляют трипептиды на дипептиды и аминокислоты, а дипептиды гидролизуют на ами­нокислоты дипептидазы.
Ферменты кишечного сока функционируют преимущественно в составе гликокаликса щеточной каемки кишечного эпителия, обеспечивая пристеночное и мембранное пищеварение.

Защита клеток от действия протеаз
Клетки поджелудочной железы защищены от действия пищеварительных ферментов тем, что:

  • эти ферменты образуются в клетках поджелудочной железы в неактивной форме и активируются только после секре­ции в просвет кишечника.
  • в клетках поджелудочной железы присутству­ет белок-ингибитор трипсина, образующий с
    активной формой фермента (в случае преж­девременной активации) прочный комплекс.

В полости желудка и кишечника протеазы не контактируют с белками клеток, поскольку слизистая оболочка покрыта слоем слизи, а каждая клетка содержит на наружной поверхности плаз­матической мембраны полисахариды, которые не расщепляются протеазами и тем самым защищают клетку от их действия.
Разрушение клеточных белков протеазами про­исходит при язвенной болезни желудка или двенадцатиперстной кишки.

РЕГУЛЯЦИЯ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОЙ СЕКРЕЦИИ
Натощак секретируется незначительное количество желудочного сока.

Регуляция секреции желудочного сока осуществляется в 3 фазы:

  1.  Мозговая (сложнорефлекторная) фаза. Осуществляется через комплекс условных и безусловных рефлексов. Вид, запах и вкус пищи активируют нейроны вагуса в центре регуляции желудочной секреции. Окончания вагуса в желудке выделяют ацетилхолин, который через М-холинорецепторы стимулирует синтез желудочного сока (главными, обкладочными и добавочными клетками), а также стимулирует выработку в желудке гормонов гастрина и гистамина;
  2. Желудочная (нейро-гуморальная) фаза. Возникает при нахождении пищи в желудке. За счет вагуса, метасимпатической нервной системы, гастрина, гистамина и питательных веществ (белки, пептиды, АК) стимулируется секреция желудочного сока. (Метасимпатическая нервная система (МНС) представляет собой комплекс микроганглиев, расположенных в стенках внутренних органов. МНС координирует и регулирует моторную, секреторную, абсорбционную, эндокринную, иммунную функции полых внутренних органов).
  3. Кишечная фаза. При недостаточной обработки пищи из кишечника возникают сигналы, стимулирующие желудочную секрецию (за счет рефлексов местных и центральных, возникающих с рецепторов кишечника и реализующихся через вагус, МСН, гастрин, гистамин). При избытке HCl или чрезмерном разрушении пищевых продуктов, из кишечника возникают сигналы, тормозящие желудочную секрецию (через секретин, холецистокинин, ВИП, ГИП).

Гастрин – гормон пептидной природы, производимый G-клетками желудка (гастрин-17 из 17 аминокислот, и гастрин-14 из 14 аминокислот), расположенными в основном в антральном отделе желудка.

Секрецию гастрина стимулируют:

  • ацетилхолин вагуса;
  • белки, продукты гидролиза;
  • бомбензин;
  • инсулин;
  • адреналин (слабо);
  • высокий уровень глюкокортикоидов;
  • гиперкальциемия.

Секрецию гастрина угнетают:

  • высокий уровнень HCl в желудке;
  • холецистокинин;
  • секретин;
  • глюкагон;
  • серотонин;
  • ГИП;
  • ВИП;
  • простагландин Е;
  • эндогенные опиоиды — эндорфины и энкефалины;
  • аденозин;
  • кальцитонин;
  • соматостатин (сильно);

Эффекты гастрина:

  • Гастрин связывается с гастриновыми рецепторами в желудке и активирует через аденилатциклазную систему синтез желудочного сока: он стимулирует секрецию НС1, пепсиногена, бикарбонатов и слизи в слизистой желудка.
  • Гастрин увеличивает продукцию простагландина E в слизистой желудка, что приводит к местному расширению сосудов, усилению кровоснабжения и физиологическому отёку слизистой желудка и к миграции лейкоцитов в слизистую. Лейкоциты принимают участие в процессах пищеварения, секретируя различные ферменты и производя фагоцитоз.
  • Гастрин тормозит опорожнение желудка, что обеспечивает достаточную для переваривания пищи длительность воздействия соляной кислоты и пепсина на пищевой комок.
  • Рецепторы к гастрину имеются и в тонкой кишке и поджелудочной железе. Гастрин увеличивает секрецию секретина, холецистокинина, соматостатина и ряда других гормонально активных кишечных и панкреатических пептидов, а также секрецию кишечных и панкреатических ферментов. Тем самым гастрин создаёт условия для осуществления следующей, кишечной, фазы пищеварения.

Гистамин биогенный амин, образующийся в энтерохромафиноподобных клетках (ECL) при декарбоксилировании аминокислоты гистидина. Секрецию гистамина стимулирует ацетилхолин вагуса, гастрин, ингибирует HCl. Гистамин, через Н2-рецепторы, усиливает секрецию HCl обкладочными клетками.

Простогландины вырабатываются покровными эпителиоцитами. Секрецию простогландинов стимулирует HCl, ингибируют глюкокортикоиды. Простогландины стимулируют слизеобразование, секрецию бикарбонатов (нейтрализация рН), усиливают кровообращения в желудке.

Серотонин – биогенный амин, образуется в энтерохромафинных эндокриноцитах (ЕС) из 5-окситриптофана. Секрецию серотонина стимулирует HCl. Серотонин стимулирует секреторную (главные и слизистые клетки) и двигательную активность (миоциты) клеток желудка.

Соматостатин (пептид) образуется в D-клетках. Соматостатин ингибирует синтез ферментов, гормонов, соляной кислоты, увеличивает скорость всасывания воды и электролитов в тонкой кишке, снижает концентрацию вазоактивных пептидов в крови, уменьшает частоту актов дефекации и массу кала.

Пища, поступающая в желудок, стимулирует повышенное образование желудочного сока в течение 4-6 часов. Количество, состав и свойства желудочного сока меняются в зависимости от характера пищи, а также при заболеваниях желудка, кишечника и печени. Наибольшее количество желудочного сока выделяется на белковую пищу, меньше – на углеводную, еще меньше на жирную.

Регуляция поджелудочной секреции

Регуляция секреции поджелудочного сока осуществляется в 3 фазы:

  1. Мозговая (сложнорефлекторная) фаза. Осуществляется через комплекс условных и безусловных рефлексов. Вид, запах и вкус пищи активируют нейроны вагуса в центре регуляции панкреатической секреции. Окончания вагуса в поджелудочной железе выделяют ацетилхолин, который стимулирует синтез панкреатического сока.
  2. Желудочная (нейро-гуморальная) фаза. Возникает при нахождении пищи в желудке. За счет вагуса, гастрина, серотонина стимулируется секреция поджелудочного сока.
  3.  Кишечная фаза. Кислый химус вызывает в кишечнике выделение S-клетками сек­ретина (белковый гормон). Секретин поступают в кровь и стимулирует выделение из подже­лудочной железы в тонкий кишечник панкреа­тического сока, содержащего много НСО3-, что нейтрализует НС1 желудочного сока и ингибирует пепсин. В результате рН возрастает от 1,5-2,0 до 7,0.

Поступление пептидов в тонкий кишечник вы­зывает секрецию холецистокинина (белкового гормона) в I-клетках, который сти­мулирует выделение панкреатического сока с большим содержанием ферментов.

Регуляция кишечной секреции
Регуляция деятельности желез тонкой кишки осуществляется местными нервно-рефлекторными механизмами, а также гуморальными влияниями и ингредиентами химуса. Механическое раздражение слизистой оболочки тонкой кишки вызывает выделение жидкого секрета с малым содержанием ферментов. Местное раздражение слизистой кишки продуктами переваривания белков, жиров, соляной кислотой, панкреатическим соком вызывает отделение кишечного сока, богатого ферментами. Усиливают кишечное сокоотделение ГИП, ВИП, мотилин. Гормоны энтерокринин и дуокринин, выделяемые слизистой оболочкой тонкой кишки, стимулируют соответственно секрецию либеркюновых и бруннеровых желез. Тормозное действие оказывает соматостатин.
Мотилин (в Мо-клетках) – стимулирует активность гладко-мышечной клеток кишечника.

ВСАСЫВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ В КИШЕЧНИКЕ

Вса­сывание L-аминокислот (но не D) — активный процесс, в результате которого аминокислоты переносятся через кишечную стенку от слизистой её поверхности в кровь.

Известно пять специфических транспортных систем, каждая из которых функционирует для переноса определённой группы близких по строению аминокислот:

  1. нейтральных, короткой боковой цепью (аланин, серии, треонин);
  2. нейтральных, с длинной или разветвлённой боковой цепью (валин, лейцин, изолейцин);
  3.  с катионными радикалами (лизин, аргинин);
  4. с анионными радикалами (глутаминовая и аспарагиновая кислоты);
  5. иминокислот (пролин, оксипролин).

Существуют 2 основных механизма переноса аминокислот: симпорт с натрием и γ-глутамильный цикл.

  1. Симпорт аминокислот с Na+.
    Симпортом с Nа+ переносятся аминокислоты из первой и пятой группы, а также метионин.
    Белки. Симпорт аминокислот с Na
    L-аминокислота поступает в энтероцит путём симпорта с ионом Na+. Далее специфическая транслоказа переносит ами­нокислоту через мембрану в кровь. Обмен ионов натрия меж­ду клетками осуществляется путём первично-активного транс­порта с помощью Na+, К+-АТФ-азы.
  2. γ-Глутамильный цикл. γ-глутамильный цикл переносит некоторые нейтральные аминокислоты (фенилаланин, лейцин) и аминокислоты с катион­ными радикалами (лизин) в кишечнике, почках и, по-ви­димому, мозге.
    В этой системе участвуют 6 ферментов, один из которых находится в клеточной мембране, а остальные — в цитозоле. Мембранно-связанный фермент γ-глутамилтрансфераза (гликопротеин) катализирует перенос γ-глутамильной группы от глутатиона на транспортируемую аминокислоту и последую­щий перенос комплекса в клетку. Амнокислота отщепляется от у-глутамильного остатка под действием фермента у-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 у-глутамильного цикла затрачиваются 3 молекулы АТФ.

Белки. Глутамильный цикл

Поступление аминокислот в организм осуществляется двумя путя­ми: через воротную систему печени, ведущую прямо в печень, и по лимфатическим сосудам, сообщающимся с кровью через грудной лимфа­тический проток. Максимальная концентрация аминокислот в крови достигается через 30—50 мин после приёма белковой пищи (углеводы и жиры замедляют всасывание аминокислот). Аминокислоты при всасывании конкурируют друг с другом за специфические участки связывания. Например, всасывание лейцина (если концентрация его достаточно высока) уменьшает всасывание изолейцина и валина.

НАРУШЕНИЕ ПЕРЕВАРИВАНИЯ БЕЛКОВ И ТРАНСПОРТА АМИНОКИСЛОТ

Не­переносимость белков пищи (например, моло­ка и яиц) у взрослых людей. В норме у взрослых людей из кишечника кровь попадают только лишенные анти­генных свойств аминокислоты. Однако, у некоторых людей происходит всасывание в ЖКТ недопериваренных пептидов, антигенные свойства которых вызывают им­мунные реакций.
У новорожденных проницаемость слизистой оболочки кишечника выше, чем у взрослых, по­этому в кровь поступают белки (антитела) молозива, необходимые для создания пассивного иммунитета. Процесс облегчается наличием в молозиве белка — ингибитора трип­сина и низкой активностью протеолитических ферментов новорождённых.
При заболевании целиакии (нетропической спру) происходит нарушение кле­ток слизистой оболочки кишечника, где всасы­ваются небольшие негидролизованные пептиды. Целиакия характеризуется повышенной чувстви­тельностью к глютену — белку клейковины зё­рен злаков, употребляемых с пищей человеком. Этот белок оказывает токсическое действие на слизистую оболочку тонкой кишки, что приво­дит к её патологическим изменениям и наруше­нию всасывания.
Цистинурия, болезнь Хартнапа и некоторые другие, возникают вслед­ствие дефекта переносчиков нейтральных амино­кислот в кишечнике и почках. Описана врождён­ная патология, связанная с дефектом фермента 5-оксопролиназы. При этом с мочой выделяется оксопролин. У этих больных нарушены транспорт аминокислот в ткани и их метаболизм в клетках.

 

«Гниение» белков в кишечнике. Роль УДФ-глюкуроновой кислоты и ФАФС в процессах обезвреживания и выведения продуктов «гниения» (фенол, индол, скатол, индоксил и др.).

Гниение – (putrefacio) процесс расщепления азотсодержащих, главным образом белковых веществ, в результате жизнедеятельности микроорганизмов.
В аэробных условиях белковые молекулы подвергаются более глубокому распаду с образованием множества промежуточных продуктов, распад идет вплоть до воды и газов.
В анаэробных условиях образуется меньше продуктов распада, но они являются более токсичными. В процессе гниения образуются так называемые трупные яды или птомаины.
При распаде цистеина, цистина и метионина образуются таурин (C2H7NO3S), этилсульфид (C4H10S), метилмеркаптан (CH3-SH), сероводород, аммиак, метиламин (CH3-NH2), диметиламин ((CH3)2 NH), триметиламин ((CH3)3 NH), углекислота, водород, метан.

Из гистидина образуются гистамин, имидазолилпировиноградная и уроканиновая кислоты.
Из фенилаланина и тирозина образуются фенилпировиноградная, параоксифенилпировиноградная, фенилмолочная и оксифенилмолочная кислоты. Оксифенилмолочная кислота превращается в кумаровую кислоту, крезол (HO-C6H4-CH3), оксибензойную кислоту (HO-C6H4-COOH) и фенол (HO-C6H5).

При декарбоксилировании фенилаланина, тирозина и 5-окситриптофана образуются фенилэтиламин, тирамин и серотонин, обладающие сильными фармакодинамическими свойствами.
Из триптофана образуются окси и кетокислоты (индолилпропионовая и скатоуксусная кислоты), а также скатол и индол, имеющие токсические свойства.
В кишечнике под действием микрофлоры триптофан подвергается процессу гниения с образованием токсичных соединений: скатола, индола и триптамина.

Белки. Гниение триптофана

Триптамин – галлюциноген и возбудитель; вызывает сонное оцепенение без вялости и утомления. Присутствие скатола в кале и придает фекалиям характерный запах.
Из лизина бактериями при декарбоксилировании образуется кадаверин NH2(CH2)5NH2. Ядовитость кадаверина относительно невелика. Обнаружен у растений.
Из орнитина NH2CH2CH2CH2CH(NH2)СООН бактериями при декарбоксилировании образуется путресцин H2N(CH2)4NH2. В тканях организма путресцин — исходное соединение для синтеза двух физиологически активных полиаминов — спермидина и спермина. Эти вещества наряду с путресцином, кадаверином и другими диаминами входят в состав рибосом, участвуя в поддержании их структуры.
Пуриновые основания при гниении превращаются в гипоксантин и ксантин, а при участии ксантиноксидазы переходят в мочевину и углекислый аммиак.
Гем в процессе гниения переходит в гематин или стеркобилиноген.
Холестерин (C27H46O) превращается в копростерин (C27H48O).

Категории
Рекомендации
Подсказка
Нажмите Ctrl + F, чтобы найти фразу в тексте
Помощь проекту
А знаете ли вы, что нажав сочетание клавиш Ctrl+F - можно воспользоваться поиском по сайту?
X
Copyrights © 2015: FARMF.RU - тесты, лекции, обзоры
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru