Tanulási Célok
a végén ez a rész, akkor képes lesz arra, hogy:
- Leírni, hogy a test emésztett fehérjék
- Magyarázni, hogy a karbamid-ciklus megakadályozza, hogy a mérgező anyag koncentrációja a nitrogén
- Különbséget glucogenic, valamint ketogén aminosavak
- Magyarázni, hogy a fehérje használható energia
a test anyaga fehérje, ezek a fehérjék egy számtalan formája van., Ezek a sejtek jelátviteli receptorai, jelátviteli molekulái, szerkezeti tagjai, enzimjei, intracelluláris transzporterei, extracelluláris mátrix állványai, ionszivattyúi, ioncsatornái, oxigén-és CO2 transzporterei (hemoglobin). Ez még csak nem is a teljes lista! Van fehérje a csontokban (kollagén), az izmokban és az inakban; a hemoglobin, amely oxigént szállít; és enzimek, amelyek katalizálják az összes biokémiai reakciót. A fehérjét a növekedésre és a javításra is használják. Mindezen szükséges funkciók közepette a fehérjék képesek metabolikus üzemanyagforrásként is szolgálni., A fehérjéket nem tárolják későbbi felhasználásra, ezért a felesleges fehérjéket glükózzá vagy trigliceridekké kell alakítani, és energiaellátásra vagy energiatartalékok létrehozására kell felhasználni. Bár a szervezet aminosavakból képes fehérjéket szintetizálni, az élelmiszer fontos forrása ezeknek az aminosavaknak, különösen azért, mert az emberek nem tudják szintetizálni a fehérjék építéséhez használt 20 aminosavat.
a fehérjék emésztése a gyomorban kezdődik. Amikor a fehérjeben gazdag ételek belépnek a gyomorba, a pepszin és a sósav (HCl; 0,5 százalék) enzim keveréke fogadja őket. Ez utóbbi 1-es Környezeti pH-t termel.,5-3, 5 amely denaturálja a fehérjéket az élelmiszerben. A pepszin a fehérjéket kisebb polipeptidekké és azok alkotó aminosavakká alakítja. Amikor az élelmiszer-gyomornedv keverék (chyme) belép a vékonybélbe, a hasnyálmirigy nátrium-hidrogén-karbonátot szabadít fel a HCl semlegesítésére. Ez segít megvédeni a bél bélését. A vékonybél emésztő hormonokat is felszabadít, beleértve a szekretint és a CCK-t, amelyek serkentik az emésztési folyamatokat a fehérjék további lebontására. A Secretin serkenti a hasnyálmirigyet is, hogy felszabadítsa a nátrium-hidrogén-karbonátot., A hasnyálmirigy felszabadítja az emésztő enzimek nagy részét, beleértve a proteázokat, a tripszint, a kimotripszint és az elasztázt, amelyek segítik a fehérje emésztését. Ezek az enzimek együttesen a komplex fehérjéket kisebb egyedi aminosavakká bontják, amelyeket ezután a bél nyálkahártyáján keresztül szállítanak, hogy új fehérjéket hozzanak létre, vagy zsírokká vagy acetil-Coává alakítsák, és a Krebs ciklusban használják.
1.ábra. A gyomorban és a vékonybélben található enzimek lebontják a fehérjéket aminosavakká., A gyomorban lévő HCl segíti a proteolízist, a bélsejtek által szekretált hormonok pedig az emésztési folyamatokat irányítják.
a hasnyálmirigyet és a vékonybelet alkotó fehérjék lebontásának elkerülése érdekében a hasnyálmirigy enzimek inaktív proenzimekként szabadulnak fel, amelyek csak a vékonybélben aktiválódnak. A hasnyálmirigyben a vezikulumok tripszint és kimotripszint tárolnak tripszinogénként és kimotripszinogénként. A vékonybélbe jutás után a vékonybél falában található enzim, az enterokináz kötődik a tripszinogénhez, és aktív formájává, tripszinné alakítja., A tripszin ezután kötődik a kimotripszinogénhez, hogy aktív kimotripszinré alakítsa. A tripszin és a kimotripszin a nagy fehérjéket kisebb peptidekké bontja le, ami egy proteolízisnek nevezett folyamat. Ezek a kisebb peptidek katabolizálódnak az alkotó aminosavakká, amelyeket a bélnyálkahártya apikális felületén keresztül szállítanak egy olyan folyamatban, amelyet nátrium-aminosav transzporterek közvetítenek. Ezek a transzporterek megkötik a nátriumot, majd megkötik az aminosavat, hogy a membránon keresztül szállítsák. A nyálkahártya sejtjeinek bazális felületén a nátrium és az aminosav szabadul fel., A nátrium újra felhasználható a transzporterben, míg az aminosavak a véráramba kerülnek, hogy a szervezetbe a májba és a sejtekbe szállítsák fehérjeszintézis céljából.
A szabadon elérhető aminosavakat fehérjék létrehozására használják. Ha az aminosavak feleslegben vannak, a szervezetnek nincs kapacitása vagy mechanizmusa a tárolásukra; így glükózzá vagy ketonokká alakulnak, vagy lebomlanak. Az aminosav bomlása szénhidrogéneket és nitrogénhulladékot eredményez. A nitrogén magas koncentrációja azonban mérgező., A karbamid ciklus nitrogént dolgoz fel, és megkönnyíti a szervezetből való kiválasztódását.
karbamid ciklus
a karbamid ciklus olyan biokémiai reakciók halmaza, amelyek ammóniumionokból karbamidot állítanak elő annak érdekében, hogy megakadályozzák az ammónium mérgező szintjét a szervezetben. Elsősorban a májban, kisebb mértékben a vesében fordul elő. A karbamid ciklus előtt ammónium-ionokat állítanak elő aminosavak lebontásából. Ezekben a reakciókban az aminosavból származó amincsoportot vagy ammónium-iont egy másik molekulán keto-csoporttal cserélik., Ez a transzaminációs esemény olyan molekulát hoz létre, amely szükséges a Krebs-ciklus és a karbamid-ciklusba belépő ammónium-ion eltávolításához.
a karbamid-ciklusban az ammóniát CO2-vel kombinálják, ami karbamidot és vizet eredményez. A karbamidot a vizeletben lévő veséken keresztül távolítják el (2.ábra).
2.ábra. A nitrogént transzaminálják, ammóniát és a Krebs-ciklus közbenső anyagait hozzák létre. Az ammóniát a karbamid ciklusban dolgozzák fel, hogy a vesén keresztül eltávolított karbamidot állítsanak elő.,
az aminosavak energiaforrásként is felhasználhatók, különösen az éhezés idején. Mivel az aminosavak feldolgozása metabolikus intermedierek, köztük piruvát, acetil-CoA, acetoacil-CoA, oxaloacetát és α-ketoglutarát létrehozását eredményezi, az aminosavak a Krebs-cikluson keresztül energiatermelési forrásként szolgálhatnak (3.ábra).
3.ábra. Kattintson a nagyobb képért. Az aminosavak lebonthatók a glikolízis vagy a Krebs ciklus prekurzoraira., Az aminosavak (félkövér) több útvonalon is beléphetnek a ciklusba.
A 4.ábra a szénhidrátok, lipidek és fehérjék katabolizmusának és anabolizmusának útjait foglalja össze.
4.ábra. Kattintson a nagyobb képért. A tápanyagok a lenyeléstől az anabolizmuson és a katabolizmuson át az energiatermelésig összetett utat követnek.,
anyagcsere-rendellenességek: piruvát-dehidrogenáz komplex hiány és fenilketonuria
piruvát-dehidrogenáz komplex hiány (PDCD) és fenilketonuria (PKU) genetikai rendellenességek. A piruvát-dehidrogenáz az az enzim, amely a piruvátot acetil-Coává alakítja, amely a Krebs-ciklus megkezdéséhez szükséges molekula az ATP előállításához. A piruvát-dehidrogenáz komplex (PDC) alacsony szintje miatt a Krebs-cikluson keresztül történő kerékpározás sebessége drámaian csökken. Ez a test sejtjei által termelt energia teljes mennyiségének csökkenését eredményezi., A PDC-hiány olyan neurodegeneratív betegséget eredményez, amely súlyossága a PDC enzim szintjétől függően változik. Fejlődési rendellenességeket, izomgörcsöket és halált okozhat. A kezelések közé tartozhat étrendmódosítás, vitaminpótlás és génterápia, azonban a központi idegrendszer károsodása általában nem visszafordítható.
a PKU az Egyesült Államokban minden 15 000 születésből körülbelül 1-et érint. A PKU-ban szenvedő embereknek nincs elegendő aktivitása a fenilalanin-hidroxiláz enzimnek, ezért nem képesek megfelelően lebontani a fenilalanint tirozinra., Emiatt a fenilalanin szintje mérgező szintre emelkedik a szervezetben, ami károsítja a központi idegrendszert és az agyat. A tünetek közé tartozik a késleltetett neurológiai fejlődés, hiperaktivitás, mentális retardáció, görcsrohamok, bőrkiütés, remegés és a karok és lábak ellenőrizetlen mozgása. A PKU-val rendelkező terhes nőknek nagy a kockázata annak, hogy a magzatot túl sok fenilalaninnak teszik ki, ami átjuthat a placentán, és befolyásolhatja a magzati fejlődést. A méhen belüli fenilalanin-feleslegnek kitett csecsemők szívelégtelenségben, fizikai és/vagy mentális retardációban és mikrocefáliában szenvedhetnek., Az Egyesült Államokban és Kanadában minden csecsemőt születéskor tesztelnek annak megállapítására, hogy jelen van-e a PKU. Minél korábban kezdődik a módosított étrend, annál kevésbé lesznek súlyosak a tünetek. A tünetek és sérülések elkerülése érdekében a személynek szorosan követnie kell a fenilalaninban alacsony zsírtartalmú szigorú étrendet. A fenilalanin nagy koncentrációban megtalálható mesterséges édesítőszerekben, beleértve az aszpartámot is. Ezért ezeket az édesítőszereket el kell kerülni. Egyes állati eredetű termékek és bizonyos keményítők fenilalaninszintje szintén magas, és ezen élelmiszerek bevitelét gondosan ellenőrizni kell.,
fejezet áttekintés
a fehérjék emésztése a gyomorban kezdődik, ahol a HCl és a pepszin megkezdi a fehérjék lebontását az alkotó aminosavakká. Ahogy a chyme belép a vékonybélbe, összekeveredik a hidrogén-karbonáttal és az emésztő enzimekkel. A hidrogén-karbonát semlegesíti a savas HCl-t, az emésztőenzimek pedig kisebb peptidekké és aminosavakká bontják le a fehérjéket., Az emésztőhormonok a vékonybélből szabadulnak fel, hogy elősegítsék az emésztési folyamatokat, az emésztő proenzimek pedig felszabadulnak a hasnyálmirigyből (tripszinogén és kimotripszinogén). Az enterokináz, a vékonybél falában található enzim aktiválja a tripszint, ami viszont aktiválja a kimotripszint. Ezek az enzimek felszabadítják az egyes aminosavakat, amelyeket ezután nátrium-aminosav-transzportereken keresztül szállítanak a bélfalon keresztül a sejtbe., Az aminosavakat ezután a véráramba szállítják, hogy a májban és a szervezetben lévő sejtekben szétszóródjanak, hogy új fehérjéket hozzanak létre. Ha feleslegben van, az aminosavakat glükóz vagy ketonok formájában dolgozzák fel és tárolják. Az ebben a folyamatban felszabaduló nitrogénhulladékot karbamiddá alakítják át a karbamid-ciklusban, majd a vizeletben eliminálják. Az éhezés idején az aminosavak energiaforrásként használhatók, és a Krebs cikluson keresztül feldolgozhatók.
Self Check
válaszoljon az alábbi kérdésre, hogy milyen jól érti az előző szakaszban tárgyalt témákat.,
kritikus gondolkodási kérdések
- az aminosavak nem tárolódnak a szervezetben. Írja le, hogyan dolgozzák fel a felesleges aminosavakat a sejtben.
- a tripszin és a kimotripszin aktív formában történő felszabadulása maga a hasnyálmirigy vagy a vékonybél emésztését eredményezheti. Milyen mechanizmust alkalmaz a szervezet az önpusztítás megakadályozására?