Mål
Ved slutten av denne delen, vil du være i stand til å:
- Beskrive hvordan kroppen fordøyer proteiner
- Forklare hvordan urea syklus hindrer giftige konsentrasjoner av nitrogen
- Skille mellom glucogenic og ketogen aminosyrer
- Forklare hvordan proteiner kan brukes til energi
Mye av kroppen er laget av protein, og disse proteinene ta på seg en myriade av former., De representerer celle signaliserer reseptorer, signalmolekyler, strukturelle medlemmer, enzymer, intracellulære menneskehandel komponenter, ekstracellulære matrix stillaser, ion pumper, ion-tv, oksygen og CO2-transportører (hemoglobin). Det er ikke engang den fullstendige listen! Det er protein i bein (kollagen), muskler og sener; hemoglobin som transporterer oksygen, og enzymer som katalysere alle biokjemiske reaksjoner. Protein er også brukt til vekst og reparasjon. Midt i alle disse nødvendige funksjoner, proteiner holder også potensial til å fungere som en metabolsk drivstoff kilde., Proteiner er ikke lagret for senere bruk, så overflødig proteiner må omdannes til glukose eller triglyserider, og som brukes til å levere energi eller bygge energi-reserver. Selv om kroppen kan syntetisere proteiner fra aminosyrer, mat er en viktig kilde til disse aminosyrer, spesielt fordi mennesker ikke kan syntetisere alle de 20 aminosyrene som brukes til å bygge proteiner.
fordøyelsen av proteiner begynner i magen. Når protein-rik mat inn i magen, blir de møtt av en blanding av enzymet pepsin og saltsyre (HCl; 0,5 prosent). Sistnevnte produserer en miljømessig pH-verdi på 1.,5-3.5 at denatures proteiner i mat. Pepsin kutt proteiner i mindre polypeptides og deres bestanddeler aminosyrer. Når maten-mage juice-blanding (chyme) går over i tynntarmen, bukspyttkjertel utgivelser sodium bicarbonate å nøytralisere HCl. Dette bidrar til å beskytte slimhinnen i tarmen. Tynntarmen også ut fordøyelsesenzymer hormoner, inkludert secretin og CCK, som stimulerer fordøyelsen prosesser for å bryte ned proteinene videre. Secretin også stimulerer bukspyttkjertelen til å slippe sodium bicarbonate., Bukspyttkjertelen utgivelser de fleste av fordøyelsesenzymer, inkludert proteases trypsin, chymotrypsin, og elastase, som hjelpemiddel protein fordøyelsen. Sammen vil alle disse enzymer bryte komplekse proteiner i mindre individuelle aminosyrer, som er transportert over tarmslimhinnen for å brukes til å lage nye proteiner, eller for å bli omdannet til fett eller acetyl CoA og brukes i Krebs syklus.
Figur 1. Enzymer i magesekken og tynntarmen bryte ned proteiner til aminosyrer., HCl i magen aids i protolyse, og hormoner som skilles ut av tarmcellene direkte fordøyelsen prosesser.
for å unngå å bryte ned proteiner som utgjør pancreas og tynntarm, pankreas enzymer er utgitt som inaktive proenzymes som er bare aktivert i tynntarmen. I bukspyttkjertelen, blemmer store trypsin og chymotrypsin som trypsinogen og chymotrypsinogen. Når det slippes i tynntarmen, et enzym som finnes i veggen på tynntarmen, kalt enterokinase, binder seg til trypsinogen og konverterer den til sin aktive form, trypsin., Trypsin deretter binder seg til chymotrypsinogen å konvertere den til den aktive chymotrypsin. Trypsin og chymotrypsin bryte ned store proteiner i mindre peptider, en prosess som kalles protolyse. Disse små peptider er catabolized i sine bestanddeler aminosyrer, som er transportert over apical overflaten av intestinal mucosa i en prosess som er påvirket av natrium-amino acid transportører. Disse transporters binde natrium og deretter binde aminosyre til transport over membranen. På basal overflaten av slimhinnene celler, natrium og aminosyre er utgitt., Natrium kan gjenbrukes i transporter, mens aminosyrer er overført til blodet transporteres til leveren og celler i hele kroppen for proteinsyntese.
Fritt tilgjengelig aminosyrer brukes til å lage proteiner. Hvis aminosyrer finnes i overkant, kroppen har ikke kapasitet eller ordning for lagring, og dermed, de er konvertert til glukose eller ketoner, eller de er blitt brutt ned. Aminosyre nedbrytning resultater i hydrokarboner og nitrogenholdige avfall. Men høye konsentrasjoner av nitrogen er giftig., Den urea syklus prosesser nitrogen og fremmer utskillelse fra kroppen.
Urea Syklus
urea-syklus er et sett av biokjemiske reaksjoner som produserer urea fra ammonium ioner for å hindre en giftig nivå av ammonium i kroppen. Det oppstår først og fremst i lever og, til en viss grad, i nyrene. Før urea syklus, ammonium ioner er produsert fra nedbryting av aminosyrer. I disse reaksjoner, et amin gruppe, eller ammonium-ion, fra aminosyrer er byttet med en keto-gruppen på et annet molekyl., Dette transamination hendelse som skaper et molekyl som er nødvendig for Krebs syklus og en ammonium-ion-som går inn i urea-syklus for å bli eliminert.
I urea-syklus, ammonium er kombinert med CO2, noe som resulterer i urea og vann. Den urea er eliminert gjennom nyrene i urinen (Figur 2).
Figur 2. Nitrogen er transaminated, lage ammoniakk og viderekommende i Krebs syklus. Ammoniakk er behandlet i urea-syklus for å produsere urea som elimineres via nyrene.,
aminosyrer kan også brukes som en kilde til energi, spesielt i tider med sult. Fordi behandlingen av aminosyrer resultater i etableringen av metabolske intermediater, inkludert pyruvate, acetyl CoA, acetoacyl CoA, oxaloacetate, og α-ketoglutarat, aminosyrer kan tjene som en kilde til energi produksjon gjennom Krebs syklus (Figur 3).
Figur 3. Klikk for større bilde. Aminosyrer kan bli brutt ned i forløpere for glykolysen eller Krebs syklus., Aminosyrer (i fet skrift) kan komme inn i bla gjennom mer enn en vei.
Figur 4 oppsummerer utviklingen av katabolisme og anabolisme for karbohydrater, lipider og proteiner.
Figur 4. Klikk for større bilde. Næringsstoffer følge en kompleks vei fra inntak gjennom anabolisme og katabolisme til energi produksjon.,
Forstyrrelser i Metabolismen: Pyruvate Dehydrogenase-Komplekset-Mangel og Fenylketonuri
Pyruvate dehydrogenase-komplekset-mangel (PDCD) og fenylketonuri (PKU) er genetiske sykdommer. Pyruvate dehydrogenase er enzymet som omdanner pyruvate til acetyl CoA, molekylet som er nødvendig for å starte Krebs syklus til å produsere ATP. Med lave nivåer av pyruvate dehydrogenase-komplekset (PDC), frekvensen av sykling gjennom Krebs syklus er dramatisk redusert. Dette resulterer i en reduksjon i den totale mengden av energi som er produsert av celler i kroppen., PDC mangel resulterer i en nevrodegenerativ sykdom som varierer i alvorlighetsgrad, avhengig av nivået av PDC-enzymet. Det kan føre til utviklingsforstyrrelser feil, muskelkramper, og død. Behandlinger kan omfatte kosthold endring, vitamin kosttilskudd, og genterapi, men skade på sentralnervesystemet vanligvis ikke kan reverseres.
PKU påvirker om 1 i hver på 15 000 fødsler i Usa. Folk plaget med PKU mangler tilstrekkelig aktivitet av enzymet fenylalanin hydroksylase og er derfor ikke i stand til å bryte ned fenylalanin til tyrosin tilstrekkelig., På grunn av dette, nivået av fenylalanin opphav til giftige nivåer i kroppen, noe som resulterer i skade på sentralnervesystemet og hjernen. Symptomer inkluderer forsinket nevrologisk utvikling, hyperaktivitet, mental retardasjon, beslag, hudutslett, skjelvinger, og ukontrollerte bevegelser av armer og ben. Gravide kvinner med PKU er på en høy risiko for å utsette fosteret for mye fenylalanin, som kan krysse placenta og påvirke fosterets utvikling. Spedbarn eksponert for overskytende fenylalanin i fosterlivet kan gi med hjertet feil, fysisk og/eller psykisk utviklingshemning, og microcephalus., Alle spedbarn i Usa og Canada er testet ved fødselen for å finne ut om PKU er til stede. Jo tidligere en endret kosthold er begynt, de mindre alvorlige symptomene vil være. Personen må følge en streng diett som er lav i fenylalanin å unngå symptomer og skader. Fenylalanin er funnet i høye konsentrasjoner i kunstige søtningsmidler, inkludert aspartam. Derfor er disse søtningsmidler må unngås. Noen animalske produkter og visse stivelse er også høy i fenylalanin, og inntak av disse matvarene bør overvåkes nøye.,
Kapittel Omtale
Fordøyelsen av proteiner begynner i magen, hvor HCl og pepsin begynner prosessen med å bryte ned proteiner i sine bestanddeler aminosyrer. Som chyme går over i tynntarmen, den blander seg med bikarbonat og fordøyelsesenzymer. Den bicarbonate nøytraliserer den sure HCl, og fordøyelseskanal enzymer som bryter ned proteiner til mindre peptider og aminosyrer., Fordøyelsesenzymer hormoner secretin og CCK er gitt ut fra den lille tarmen for å hjelpe til med fordøyelsen prosesser, og fordøyelsesenzymer proenzymes er gitt ut fra bukspyttkjertelen (trypsinogen og chymotrypsinogen). Enterokinase, et enzym som ligger i veggen på tynntarmen, aktiverer trypsin, som i sin tur aktiverer chymotrypsin. Disse enzymene frigjøre den enkelte aminosyrer som er transportert via natrium-amino acid transportører over tarmveggen inn i cellen., Aminosyrene blir så transportert inn i blodbanen for spredning til leveren og celler i hele kroppen for å brukes til å lage nye proteiner. Når du er i overkant, aminosyrer, behandles og lagres som glukose eller ketoner. Nitrogen avfall som er frigjort i denne prosessen omdannes til urea i urea acid cycle og elimineres i urinen. I tider med sult, aminosyrer kan brukes som energikilde og behandlet gjennom Krebs syklus.
Self Check
Svar på spørsmålet(s) nedenfor for å se hvor godt du forstår emnene som er nevnt i forrige avsnitt.,
Kritisk Tenkning Spørsmål
- aminosyrer er ikke lagret i kroppen. Beskrive hvordan overflødig aminosyrer er behandlet i cellen.
- Utgivelsen av trypsin og chymotrypsin i sin aktive form kan resultere i fordøyelsen av bukspyttkjertelen eller tynntarmen seg selv. Hva mekanismen gjør kroppen benytter for å hindre sin egen ødeleggelse?