læringsmål
Ved slutningen af det afsnit, du vil være i stand til at:
- Beskrive, hvordan kroppen fordøjer proteiner
- Forklare, hvordan urinstof-cyklus forhindrer giftige koncentrationer af kvælstof
- Skelne mellem glucogenic og ketogen aminosyrer
- Forklare, hvordan proteinet kan bruges til energi
Meget af kroppen er lavet af protein, og disse proteiner tage på et utal af former., De repræsenterer celle signalering receptorer, signalering molekyler, strukturelle medlemmer, en .ymer, intracellulære trafficking komponenter, ekstracellulære Matri.stilladser, ionpumper, ionkanaler, ilt og CO2 transportører (hæmoglobin). Det er ikke engang den komplette liste! Der er protein i knogler (kollagen), muskler og sener; hæmoglobin, der transporterer ilt; og en .ymer, der katalyserer alle biokemiske reaktioner. Protein bruges også til vækst og reparation. Midt i alle disse nødvendige funktioner har proteiner også potentialet til at tjene som en metabolisk brændstofkilde., Proteiner opbevares ikke til senere brug, så overskydende proteiner skal omdannes til glukose eller triglycerider og bruges til at levere energi eller opbygge energireserver. Selvom kroppen kan syntetisere proteiner fra aminosyrer, er mad en vigtig kilde til disse aminosyrer, især fordi mennesker ikke kan syntetisere alle de 20 aminosyrer, der bruges til at opbygge proteiner.
fordøjelsen af proteiner begynder i maven. Når proteinrige fødevarer kommer ind i maven, bliver de mødt af en blanding af en .ymet pepsin og saltsyre (HCl; 0,5 procent). Sidstnævnte producerer en miljømæssig pH på 1.,5-3, 5 der denaturerer proteiner i fødevarer. Pepsin skærer proteiner i mindre polypeptider og deres bestanddele aminosyrer. Når mad-mavesaftblandingen (chyme) kommer ind i tyndtarmen, frigiver bugspytkirtlen natriumbicarbonat for at neutralisere HCl. Dette hjælper med at beskytte tarmens foring. Tyndtarmen frigiver også fordøjelseshormoner, herunder secretin og CCK, som stimulerer fordøjelsesprocesser til at nedbryde proteinerne yderligere. Secretin stimulerer også bugspytkirtlen til at frigive natriumbicarbonat., Bugspytkirtlen frigiver de fleste af fordøjelsesen .ymerne, herunder proteaser trypsin, chymotrypsin og elastase, som hjælper proteinfordøjelsen. Sammen bryder alle disse en .ymer komplekse proteiner til mindre individuelle aminosyrer, som derefter transporteres over tarmslimhinden, der skal bruges til at skabe nye proteiner eller omdannes til fedt eller acetyl CoA og anvendes i Krebs-cyklussen.
Figur 1. En .ymer i maven og tyndtarmen nedbryder proteiner til aminosyrer., HCl i maven hjælper med proteolyse, og hormoner, der udskilles af tarmceller, styrer fordøjelsesprocesserne.
for at undgå at nedbryde proteinerne, der udgør bugspytkirtlen og tyndtarmen, frigives bugspytkirtlen .ymer som inaktive ProEn .ymer, der kun aktiveres i tyndtarmen. I bugspytkirtlen gemmer vesikler trypsin og chymotrypsin som trypsinogen og chymotrypsinogen. Når det er frigivet i tyndtarmen, binder et en .ym, der findes i tyndtarmens væg, kaldet enterokinase, til trypsinogen og omdanner det til dets aktive form, trypsin., Trypsin binder derefter til chymotrypsinogen for at omdanne det til det aktive chymotrypsin. Trypsin og chymotrypsin nedbryder store proteiner til mindre peptider, en proces kaldet proteolyse. Disse mindre peptider kataboliseres i deres bestanddele aminosyrer, som transporteres over den apikale overflade af tarmslimhinden i en proces, der medieres af natrium-aminosyretransportører. Disse transportører binder natrium og binder derefter aminosyren for at transportere den over membranen. På den basale overflade af slimhindecellerne frigives natrium og aminosyre., Natrium kan genbruges i transportøren, mens aminosyrerne overføres til blodbanen, der skal transporteres til leveren og cellerne i hele kroppen til proteinsyntese.
frit tilgængelige aminosyrer bruges til at skabe proteiner. Hvis der findes overskydende aminosyrer, har kroppen ingen kapacitet eller mekanisme til opbevaring; således omdannes de til glukose eller ketoner, eller de nedbrydes. Aminosyredbrydning resulterer i kulbrinter og nitrogenholdigt affald. Imidlertid er høje koncentrationer af nitrogen giftige., Urinstofcyklussen behandler nitrogen og letter dets udskillelse fra kroppen.
urinstofcyklus
urinstofcyklussen er et sæt biokemiske reaktioner, der producerer urinstof fra ammoniumioner for at forhindre et toksisk niveau af ammonium i kroppen. Det forekommer primært i leveren og i mindre grad i nyrerne. Før urinstofcyklussen fremstilles ammoniumioner ved nedbrydning af aminosyrer. I disse reaktioner udveksles en amingruppe eller ammoniumion fra aminosyren med en ketogruppe på et andet molekyle., Denne transamineringsbegivenhed skaber et molekyle, der er nødvendigt for Krebs-cyklussen, og en ammoniumion, der kommer ind i urinstofcyklussen, fjernes.
i urinstofcyklussen kombineres ammonium med CO2, hvilket resulterer i urinstof og vand. Urinstof elimineres gennem nyrerne i urinen (figur 2).
Figur 2. Nitrogen er transamineret, hvilket skaber ammoniak og mellemprodukter af Krebs cyklus. Ammoniak behandles i urinstofcyklussen for at producere urinstof, der elimineres gennem nyrerne.,
aminosyrer kan også bruges som energikilde, især i tider med sult. Da behandlingen af aminosyrer, resulterer i skabelsen af metaboliske mellemprodukter, herunder pyruvat, acetyl-CoA, acetoacyl CoA, oxaloacetate, og α-ketoglutarate, aminosyrer kan tjene som en kilde til energi produktion gennem Krebs cyklus (Figur 3).
Figur 3. Klik for større billede. Aminosyrer kan opdeles i forstadier til glycolyse eller Krebs-cyklussen., Aminosyrer (med fed skrift) kan komme ind i cyklussen gennem mere end en vej.
figur 4 opsummerer veje katabolisme og anabolisme for kulhydrater, lipider, og proteiner.
Figur 4. Klik for større billede. Næringsstoffer følger en kompleks vej fra indtagelse gennem anabolisme og katabolisme til energiproduktion.,
Forstyrrelser i Stofskiftet: Pyruvat Dehydrogenase Komplekset Mangel og Føllings sygdom
Pyruvat dehydrogenase komplekset mangel (PDCD) og phenylketonuri (PKU) er genetiske sygdomme. Pyruvat dehydrogenase er det en .ym, der omdanner pyruvat til acetyl CoA, det molekyle, der er nødvendigt for at starte Krebs-cyklussen for at producere ATP. Med lave niveauer af pyruvatdehydrogenasekomplekset (PDC) reduceres cykelhastigheden gennem Krebs-cyklen dramatisk. Dette resulterer i et fald i den samlede mængde energi, der produceres af kroppens celler., PDC-mangel resulterer i en neurodegenerativ sygdom, der varierer i sværhedsgrad, afhængigt af niveauerne af PDC-EN .ymet. Det kan forårsage udviklingsmæssige defekter, muskelspasmer, og død. Behandlinger kan omfatte diætmodifikation, vitamintilskud og genterapi; imidlertid kan skader på centralnervesystemet normalt ikke vendes.
PKU påvirker omkring 1 ud af hver 15.000 fødsler i USA. Mennesker, der er ramt af PKU, mangler tilstrækkelig aktivitet af en .ymet phenylalaninhydro .ylase og er derfor ikke i stand til at nedbryde phenylalanin til tyrosin tilstrækkeligt., På grund af dette stiger niveauerne af phenylalanin til giftige niveauer i kroppen, hvilket resulterer i skade på centralnervesystemet og hjernen. Symptomerne inkluderer forsinket neurologisk udvikling, hyperaktivitet, mental retardering, anfald, hududslæt, rysten og ukontrollerede bevægelser af arme og ben. Gravide kvinder med PKU har stor risiko for at udsætte fosteret for for meget phenylalanin, som kan krydse placenta og påvirke fostrets udvikling. Babyer, der udsættes for overskydende phenylalanin i utero, kan have hjertefejl, fysisk og/eller mental retardering og mikrocephaly., Hvert spædbarn i USA og Canada testes ved fødslen for at afgøre, om PKU er til stede. Jo tidligere en modificeret kost er begyndt, jo mindre alvorlige vil symptomerne være. Personen skal nøje følge en streng diæt, der er lav i phenylalanin for at undgå symptomer og skader. Phenylalanin findes i høje koncentrationer i kunstige sødestoffer, herunder aspartam. Derfor skal disse sødestoffer undgås. Nogle animalske produkter og visse stivelser er også høje i phenylalanin, og indtagelse af disse fødevarer bør overvåges nøje.,
Kapitel Anmeldelse
Fordøjelsen af proteiner, der begynder i maven, hvor HCl og pepsin begynde processen med at nedbryde proteiner i deres konstituerende aminosyrer. Når chymet kommer ind i tyndtarmen, blandes det med bicarbonat og fordøjelsesen .ymer. Bicarbonatet neutraliserer det sure HCl, og fordøjelsesen .ymerne nedbryder proteinerne til mindre peptider og aminosyrer., Fordøjelseshormoner secretin og CCK frigives fra tyndtarmen for at hjælpe med fordøjelsesprocesser, og fordøjelsesproen .ymer frigives fra bugspytkirtlen (trypsinogen og chymotrypsinogen). Enterokinase, et en .ym placeret i tyndtarmens væg, aktiverer trypsin, som igen aktiverer chymotrypsin. Disse en .ymer frigiver de individuelle aminosyrer, der derefter transporteres via natrium-aminosyretransportører over tarmvæggen ind i cellen., Aminosyrerne transporteres derefter ind i blodbanen for spredning til leveren og cellerne i hele kroppen, der skal bruges til at skabe nye proteiner. Når der er overskud, behandles aminosyrerne og opbevares som glukose eller ketoner. Det kvælstofaffald, der frigøres i denne proces, omdannes til urinstof i urinstofsyrecyklussen og elimineres i urinen. I tider med sult kan aminosyrer bruges som energikilde og forarbejdes gennem Krebs-cyklussen.
selvkontrol
svar på spørgsmålet(erne) nedenfor for at se, hvor godt du forstår emnerne i det foregående afsnit.,
spørgsmål om kritisk tænkning
- aminosyrer opbevares ikke i kroppen. Beskriv hvordan overskydende aminosyrer behandles i cellen.
- frigivelse af trypsin og chymotrypsin i deres aktive form kan resultere i fordøjelsen af bugspytkirtlen eller tyndtarmen selv. Hvilken mekanisme anvender kroppen for at forhindre dens selvdestruktion?