Obiectivele de Învățare
Până la sfârșitul acestei secțiuni, veți fi capabili să:
- Descrie modul in care organismul digera proteine
- Explica cum ciclului ureei previne toxice concentrațiile de azot
- diferența între glucogenic și ketogenic aminoacizi
- Explica-mi cum de proteine poate fi folosit pentru energie
cel mai Mult corpul este fabricat din proteine, iar aceste proteine să ia o multitudine de forme., Acestea reprezinta receptori de semnalizare celulara, molecule de semnalizare, membri structurali, enzime, componente de trafic intracelular, structuri matriceale extracelulare, pompe ionice, canale ionice, transportori de oxigen si CO2 (hemoglobina). Aceasta nu este chiar lista completă! Există proteine în oase (colagen), mușchi și tendoane; hemoglobina care transportă oxigenul; și enzime care catalizează toate reacțiile biochimice. Proteina este, de asemenea, utilizată pentru creștere și reparații. Pe fondul tuturor acestor funcții necesare, proteinele dețin, de asemenea, potențialul de a servi drept sursă de combustibil metabolic., Proteinele nu sunt stocate pentru utilizare ulterioară, astfel încât proteinele în exces trebuie transformate în glucoză sau trigliceride și utilizate pentru a furniza energie sau pentru a construi rezerve de energie. Deși organismul poate sintetiza proteine din aminoacizi, alimentele sunt o sursă importantă a acestor aminoacizi, mai ales că oamenii nu pot sintetiza toți cei 20 de aminoacizi folosiți pentru a construi proteine.digestia proteinelor începe în stomac. Când alimentele bogate în proteine intră în stomac, ele sunt întâmpinate de un amestec de enzimă pepsină și acid clorhidric (HCl; 0,5%). Acesta din urmă produce un pH de mediu de 1.,5-3. 5 care denaturează proteinele din alimente. Pepsina taie proteinele în polipeptide mai mici și aminoacizii lor constituenți. Când amestecul alimentar-suc gastric (chimme) intră în intestinul subțire, pancreasul eliberează bicarbonat de sodiu pentru a neutraliza HCl. Acest lucru ajută la protejarea mucoasei intestinului. Intestinul subțire eliberează, de asemenea, hormoni digestivi, inclusiv secretină și CCK, care stimulează procesele digestive pentru a descompune proteinele în continuare. Secretina stimulează, de asemenea, pancreasul să elibereze bicarbonat de sodiu., Pancreasul eliberează majoritatea enzimelor digestive, inclusiv proteazele tripsină, chimotripsină și elastază, care ajută digestia proteinelor. Împreună, toate aceste enzime sparg proteinele complexe în aminoacizi individuali mai mici, care sunt apoi transportați pe mucoasa intestinală pentru a fi utilizați pentru a crea proteine noi sau pentru a fi transformați în grăsimi sau acetil CoA și utilizați în ciclul Krebs.
Figura 1. Enzimele din stomac și intestinul subțire descompun proteinele în aminoacizi., HCl în stomac ajută la proteoliză, iar hormonii secretați de celulele intestinale direcționează procesele digestive.pentru a evita descompunerea proteinelor care alcătuiesc pancreasul și intestinul subțire, enzimele pancreatice sunt eliberate ca proenzime inactive care sunt activate numai în intestinul subțire. În pancreas, veziculele stochează tripsina și chimotripsina ca tripsinogen și chymotrypsinogen. Odată eliberată în intestinul subțire, o enzimă găsită în peretele intestinului subțire, numită enterokinază, se leagă de tripsinogen și o transformă în forma sa activă, tripsina., Tripsina se leagă apoi de chymotrypsinogen pentru a-l transforma în chimotripsina activă. Tripsina și chimotripsina descompun proteinele mari în peptide mai mici, un proces numit proteoliză. Aceste peptide mai mici sunt catabolizate în aminoacizii lor constituenți, care sunt transportați pe suprafața apicală a mucoasei intestinale într-un proces care este mediat de transportorii de sodiu-aminoacizi. Acești transportatori leagă sodiul și apoi leagă aminoacidul pentru a-l transporta peste membrană. La suprafața bazală a celulelor mucoasei, sodiul și aminoacizii sunt eliberați., Sodiul poate fi reutilizat în transportor, în timp ce aminoacizii sunt transferați în sânge pentru a fi transportați la ficat și celule în organism pentru sinteza proteinelor.aminoacizii disponibili gratuit sunt utilizați pentru a crea proteine. Dacă aminoacizii există în exces, organismul nu are capacitate sau mecanism pentru depozitarea lor; astfel, ele sunt transformate în glucoză sau cetone sau sunt descompuse. Descompunerea aminoacizilor are ca rezultat hidrocarburi și deșeuri azotate. Cu toate acestea, concentrațiile mari de azot sunt toxice., Ciclul ureei procesează azotul și facilitează excreția acestuia din organism.ciclul ureei este un set de reacții biochimice care produc uree din ioni de amoniu pentru a preveni un nivel toxic de amoniu în organism. Apare în principal în ficat și, într-o măsură mai mică, în rinichi. Înainte de ciclul ureei, ionii de amoniu sunt produși din defalcarea aminoacizilor. În aceste reacții, o grupare amină sau un ion de amoniu din aminoacid este schimbată cu o grupare ceto pe o altă moleculă., Acest eveniment de transaminare creează o moleculă care este necesară pentru ciclul Krebs și un ion de amoniu care intră în ciclul ureei pentru a fi eliminat.în ciclul ureei, amoniul este combinat cu CO2, rezultând uree și apă. Ureea este eliminată prin rinichi în urină (Figura 2).
Figura 2. Azotul este transaminat, creând amoniac și intermediari ai ciclului Krebs. Amoniacul este prelucrat în ciclul ureei pentru a produce uree care este eliminată prin rinichi.,aminoacizii pot fi, de asemenea, utilizați ca sursă de energie, în special în perioadele de înfometare. Pentru prelucrarea de aminoacizi rezultate în crearea de intermediari metabolice, inclusiv piruvat acetil CoA, acetoacyl CoA, oxaloacetat, și α-ketoglutarat, aminoacizi poate servi ca o sursă de producere a energiei prin ciclul Krebs (Figura 3).
Figura 3. Faceți clic pentru o imagine mai mare. Aminoacizii pot fi defalcați în precursori pentru glicoliză sau ciclul Krebs., Aminoacizii (cu caractere aldine) pot intra în ciclu prin mai multe căi.figura 4 rezumă căile de catabolism și anabolism pentru carbohidrați, lipide și proteine.
Figura 4. Faceți clic pentru o imagine mai mare. Nutrienții urmează o cale complexă de la ingestie prin anabolism și catabolism până la producerea de energie.,
tulburări ale metabolismului: deficitul complex de piruvat dehidrogenază și fenilcetonuria
deficitul complex de piruvat dehidrogenază (PDCD) și fenilcetonuria (PKU) sunt tulburări genetice. Piruvat dehidrogenaza este enzima care transformă piruvatul în acetil CoA, molecula necesară pentru a începe ciclul Krebs pentru a produce ATP. Cu niveluri scăzute ale complexului de piruvat dehidrogenază (PDC), rata de ciclism prin ciclul Krebs este redusă dramatic. Aceasta duce la o scădere a cantității totale de energie produsă de celulele corpului., Deficitul de PDC are ca rezultat o boală neurodegenerativă care variază în severitate, în funcție de nivelurile enzimei PDC. Poate provoca defecte de dezvoltare, spasme musculare și moarte. Tratamentele pot include modificarea dietei, suplimentarea cu vitamine și terapia genică; cu toate acestea, deteriorarea sistemului nervos central nu poate fi inversată.PKU afectează aproximativ 1 din fiecare 15.000 de nașteri din Statele Unite. Persoanele afectate de PKU nu au suficientă activitate a enzimei fenilalanin hidroxilază și, prin urmare, nu pot descompune fenilalanina în tirozină în mod adecvat., Din acest motiv, nivelurile de fenilalanină cresc la niveluri toxice în organism, ceea ce duce la deteriorarea sistemului nervos central și a creierului. Simptomele includ dezvoltarea neurologică întârziată, hiperactivitate, retard mintal, convulsii, erupții cutanate, tremor și mișcări necontrolate ale brațelor și picioarelor. Femeile gravide cu PKU prezintă un risc ridicat de expunere a fătului la prea multă fenilalanină, care poate traversa placenta și poate afecta dezvoltarea fetală. Bebelușii expuși la exces de fenilalanină in utero pot prezenta defecte cardiace, retard fizic și/sau mental și microcefalie., Fiecare copil din Statele Unite și Canada este testat la naștere pentru a determina dacă PKU este prezent. Cu cât începe mai devreme o dietă modificată, cu atât simptomele vor fi mai puțin severe. Persoana trebuie să urmeze îndeaproape o dietă strictă cu conținut scăzut de fenilalanină pentru a evita simptomele și deteriorarea. Fenilalanina se găsește în concentrații mari în îndulcitori artificiali, inclusiv aspartam. Prin urmare, acești îndulcitori trebuie evitați. Unele produse de origine animală și anumite amidon sunt, de asemenea, bogate în fenilalanină, iar aportul acestor alimente trebuie monitorizat cu atenție.,digestia proteinelor începe în stomac, unde HCl și pepsina încep procesul de descompunere a proteinelor în aminoacizii lor constituenți. Pe măsură ce chimia intră în intestinul subțire, se amestecă cu bicarbonat și enzime digestive. Bicarbonatul neutralizează HCl-ul acid, iar enzimele digestive descompun proteinele în peptide și aminoacizi mai mici., Digestiv hormoni secretină și CCK sunt eliberați din intestin pentru a ajuta în procesele digestive, și digestiv proenzymes sunt eliberate de pancreas (tripsinogenul și chimotripsinogenul). Enterokinaza, o enzimă localizată în peretele intestinului subțire, activează tripsina, care la rândul său activează chimotripsina. Aceste enzime eliberează aminoacizii individuali care sunt apoi transportați prin transportori de sodiu-aminoacizi pe peretele intestinal în celulă., Aminoacizii sunt apoi transportate în fluxul sanguin pentru dispersarea la ficat și celulele din organism pentru a fi utilizate pentru a crea noi proteine. Când sunt în exces, aminoacizii sunt procesați și depozitați sub formă de glucoză sau cetone. Deșeurile de azot care sunt eliberate în acest proces sunt transformate în uree în ciclul acidului ureei și eliminate în urină. În perioadele de înfometare, aminoacizii pot fi utilizați ca sursă de energie și procesați prin ciclul Krebs.
verificare automată
răspundeți la întrebarea (întrebările) de mai jos pentru a vedea cât de bine înțelegeți subiectele abordate în secțiunea anterioară.,
întrebări de gândire critică
- aminoacizii nu sunt depozitați în organism. Descrieți modul în care excesul de aminoacizi este procesat în celulă.
- eliberarea de tripsină și chimotripsină în forma lor activă poate duce la digestia pancreasului sau a intestinului subțire în sine. Ce mecanism folosește organismul pentru a preveni autodistrugerea sa?