Обмен белков

1.

Лекция 7а
Обмен белков

2.

Белки - высокомолекулярные
азотсодержащие соединения,
состоящие из аминокислот;
• В одну молекулу белков входят
десятки, сотни, тысячи и даже
десятки тысяч аминокислот;
• Во все белки, независимо от их
происхождения, входят только 20
разновидностей аминокислот

3. Общая формула аминокислот

R
H-C-NH2
COOH

4. Полипептидная цепь белка трипсина

5. Дисульфидные связи в молекуле инсулина

6. Участок молекулы коллагена

7.

• С пищей в сутки поступает около 100 г
белков;
• Расщепление белков в процессе
пищеварения происходит под
действием протеолитических
ферментов;
• В конечном итоге пищевые белки
превращаются в аминокислоты 20
разновидностей;
• Считается, что пищеварительные
ферменты могут расщепить
однократно только 30-40 г белков

8.

• Белки, входящие в состав клеток
организма, также подвергаются
постоянному распаду под влиянием
внутриклеточных протеолитических
ферментов, называемых
внутриклеточными протеиназами или
катепсинами;
• Эти ферменты локализованы в
специальных внутриклеточных органоидах
– лизосомах;
• Мембраны, окружающие лизосомы,
непроницаемы для катепсинов, но зато
пропускают во внутрь лизосом белки,
подлежащие протеолизу.

9.

• Для предупреждения чрезмерного
распада собственных белков в
организме имеются особые белки –
эндогенные ингибиторы протеиназ,
снижающие скорость протеолиза;
• Особенно много таких ингибиторов
протеолиза в богатой белками плазме
крови.

10.

• В сутки внутриклеточному
протеолизу подвергается 200-300 г
собственных белков организма, что
приводит к возникновению примерно
такого же количества аминокислот;
• Важно отметить, что при распаде как
пищевых, так и собственных белков
организма образуются аминокислоты
одних и тех же 20 видов;
• Поэтому в течение суток в организме
появляется около 300- 400 г
свободных аминокислот.

11.

• Бόльшая часть аминокислот
используется для синтеза белков;
• В организме взрослого человека
существует равновесие между
распадом и синтезом белков;
• У детей преобладает синтез,
ведущий к накоплению белков в
организме, что является обязательным
условием роста и развития организма;
• Синтез белков происходит при
обязательном участии нуклеиновых
кислот.

12.

• Первый этап синтеза белка транскрипция осуществляется в
клеточном ядре с использованием ДНК
как источника генетической
информации;
• Генетическая (наследственная)
информация обусловливает порядок
расположения аминокислот в
полипептидных цепях синтезируемого
белка;
• Эта информация закодирована
строгой последовательностью
азотистых оснований в молекуле ДНК;

13.

• Каждая аминокислота кодируется
сочетанием трех азотистых оснований,
называемым кодоном или триплетом;
• Участок молекулы ДНК, содержащий
информацию об определенном белке,
получил название ген.

14.

• На этом участке ДНК во время
транскрипции по принципу
комплементарности синтезируется
информационная РНК (иРНК);
• Эта нуклеиновая кислота
представляет собой копию
соответствующего гена и содержит
информацию о строении белка,
закодированного в данном гене;
• Образовавшаяся иРНК выходит из
ядра и поступает в рибосомы.

15.

В ходе второго этапа – рекогниции
(распознавания), протекающего в
цитоплазме, аминокислоты
избирательно связываются со своими
переносчиками - транспортными РНК
(ТРНК);
Антикодон

16.

• На этом этапе в качестве источника
энергии используется молекула АТФ;
• В результате рекогниции образуется
комплекс аминокислота-тРНК:
АМИНОКИСЛОТА + тРНК
АМИНОАЦИЛ-тРНК
• В составе этого комплекса
аминокислота обладает повышенной
химической активностью;
• В связи с этим второй этап синтеза
белка часто называют активацией
аминокислот.

17.

• Третий этап синтеза белка трансляция протекает на рибосомах;
• Каждая рибосома соединяется с иРНК
с образованием комплекса –рибосомаиРНК;
• К этому комплексу поочередно
подходят тРНК с аминокислотами и
своими антикодонами по принципу
комплементарности связываются с
кодонами иРНК;
• В результате такого связывания
возникает последовательность
расположения аминокислот,
закодированная в соответствующем гене.

18.

Далее аминокислоты соединяются
пептидными связями и образуются
полипептиды, из которых
формируются белковые молекулы;
• Синтез белка процесс энергоемкий;
• Включение в молекулу белка
только одной аминокислоты
сопровождается затратой трех
молекул АТФ.

19. Регуляция скорости синтеза белков

• Синтез белков в организме ускоряется
соматотропным гормоном (гормоном
роста) и тестостероном (мужским половым
гормоном);
• Тормозится синтез белков гормонами
коры надпочечников – глюкокортикоидами;
• Регулирующее действие всех этих
гормонов связано с их влиянием на
скорость транскрипции;
• Синтез белков подавляют многие
антибиотики, ингибирующие трансляцию.

20. Азотистый баланс

• Состояние белкового обмена можно
оценить по азотистому балансу;
• Азотистый баланс это соотношение
между азотом, поступающим в
организм с пищей, и азотом,
выводимом из организма.

21.

• Взрослый человек при обычном
питании находится в состоянии
азотистого равновесия (азота
выводится столько, сколько
поступает с пищей);
• Это свидетельствует об одинаковой
скорости распада и синтеза белков.

22.

• При положительном азотистом
балансе с пищей азота поступает
больше, чем выводится;
• В этом случае синтез белков
протекает с более высокой
скоростью, чем их распад;
• Положительный азотистый баланс
наблюдается у растущего организма,
а также у спортсменов,
наращивающих мышечную массу.

23.

• При отрицательном азотистом
балансе (азота выводится больше,
чем поступает) белков в организме
распадается больше, чем образуется;
• Отрицательный азотистый баланс
может быть при длительном
белковом голодании.

24. Общая схема белкового обмена

Белки
пищевые
100-120 г/сутки
Белки
тканевые
200-300 г/сутки
Аминокислоты
(20 разновидностей)
300-420 г/сутки
Н2О
CО2
NH3
Небелковые вещества
(глюкоза, азотистые
основания, гем,
адреналин, норадреналин,
тироксин, креатин,
карнитин и др.)
Мочевина
20-35 г/сутки

25. Тест 1

В процессе пищеварения белки
превращаются в:
а)
б)
в)
г)
аминокислоты
ацетил-кофермент А
жирные кислоты
кетоновые тела

26. Тест 2

Внутриклеточный протеолиз протекает в:
а)
б)
в)
г)
лизосомах
рибосомах
митохондриях
ядре

27. Тест 3

Специфическим продуктом распада белков
является:
а)
б)
в)
г)
ацетоуксусная кислота
молочная кислота
мочевая кислота
мочевина

28. Тест 4

При обычном питании в сутки выделяется
мочевины:
а)
б)
в)
г)
10-15 г
20-30 г
60-70 г
90-100 г

29.

Тест 5
Средняя суточная потребность в белках
у взрослого человека составляет:
а)
б)
в)
г)
10-20 г
30-40 г
100-120 г
200-250 г

30.

Тест 6
В процессе пищеварения белки
превращаются:
а)
б)
в)
г)
в аминокислоты
в ацетил-КоА
в кетоновые тела
в тиокислоты

31.

Тест 7
Синтез информационной РНК (иРНК)
протекает:
а)
б)
в)
г)
в лизосомах
в рибосомах
в цитоплазме
в ядре

32.

Тест 8
Каждая аминокислота кодируется
сочетанием:
а)
б)
в)
г)
двух азотистых оснований
трех азотистых оснований
четырех азотистых оснований
пяти азотистых оснований

33.

Тест 9
Первый этап синтеза белка – транскрипция
протекает:
а)
б)
в)
г)
в лизосомах
в рибосомах
в цитоплазме
в ядре

34.

Тест 10
Второй этап синтеза белка – рекогниция
протекает:
а)
б)
в)
г)
в лизосомах
в рибосомах
в цитоплазме
в ядре

35.

Тест 11
ДНК принимает участие в этапе синтеза
белка:
а) рекогниции
б) транскрипции
в) трансляции

36.

Тест 12
Синтез белков ускоряет гормон:
а)
б)
в)
г)
адреналин
глюкагон
соматотропин
тироксин