Биологическая химия - читать бесплатно онлайн полную версию книги автора Михаил Викторович Ермолаев (XI. Обмен сложных белков) #12

XI. Обмен сложных белков

Сложные белки в желудочно-кишечном тракте расщепляются специфическими ферментами на простые белки и простетические группы. Белки расщепляются до аминокислот и всасываются в кровь. Небелковые группы в зависимости от своей структуры распадаются под действием специфических ферментов на составные части.

Обмен нуклеопротеидов

Нуклеопротеиды в кишечнике распадаются на простые белки и нуклеиновые кислоты — РНК и ДНК. В кишечнике под действием специфических нуклеаз, которые вырабатываются в поджелудочной железе, нуклеиновые кислоты расщепляются до мононуклеотидов. Последние подвергаются воздействию фосфатазы, в результате чего от мононуклеотида отщепляется фосфорная кислота. Остаток мононуклеотида — азотистое основание, соединенное с углеводом, носит название нуклеозида — может непосредственно всасываться из кишечника.

Кроме этого, в кишечном соке содержатся активные нуклеазидазы, которые расщепляют нуклеозиды на азотистые основания и пентозы.

Таким образом, в кишечнике происходит распад нуклеопротеидов на исходные составные части, а также мононуклеотиды и нуклеозиды, которые и всасываются в кровь. Кровь доставляет все эти продукты в печень, а также к другим органам и тканям, где они подвергаются специфическим превращениям.

В тканях нуклеиновые кислоты под действием ДНК-азы и РНК-азы распадаются до мононуклеотидов, а последние — на азотистые основания, Н₃РО₄ и пентозы. Фосфорная кислота и пентозы подвергаются в органах и тканях различным превращениям. Пуриновые основания аденин и гуанин окисляются до мочевой кислоты, которая выводится из организма мочой.

У пиримидиновых оснований в ходе превращений в тканях разрывается кольцо и образуются нециклические соединения. Например, конечными продуктами распада урацила являются β-аланин, один из компонентов коэнзима А (КоА), аммиак и углекислый газ.

Наряду с процессами распада в организме постоянно происходит и синтез нуклеиновых кислот. Необходимые для этого исходные вещества образуются в организме. Пентозы образуются при распаде углеводов (пентозный цикл). Фосфорная кислота всегда присутствует в организме. Синтез пуриновых оснований осуществляется в результате длительных превращений из глицина, глютамина, муравьиной и аспарагиновой кислот и СО₂. Пиримидиновые основания образуются из карбамилфосфата, аспарагиновой кислоты и углекислого газа. Под действием ферментов вначале происходит синтез мононуклеотидов, а затем и нуклеиновых кислот РНК и ДНК.

Обмен хромопротеидов

Гемоглобин в пищеварительном тракте распадается на глобин и гем. Глобин как белок гидролизуется до аминокислот. Гем окисляется в, гематин и выводится с калом. Гемоглобин крови разрушается главным образом в печени, где подвергается окислению, в результате чего происходит разрыв системы порфириновых колец и окисление железа в трехвалентное. Этот первичный продукт окисления имеет зеленый цвет и называется вердоглобином. От последнего, возможно, спонтанно (самопроизвольно) отщепляется белок глобин и освобождается железо. В последующем глобин гидролизуется до аминокислот, а железо соединяется с белком, получая название ферритина, откладывается в организме как запасная форма железа. Оставшаяся небелковая часть — пигмент зеленого цвета — носит название биливердина, который восстанавливается в желто-красный билирубин. Однако принципиально распад гемоглобина может происходить везде в организме в связи с выходом крови за пределы сосудов и при клеточном распаде. Образовавшийся вне печени билирубин соединяется с альбумином и транспортируется кровью в печень. В норме его уровень в крови составляет 0,5-1,0 мг% (по Ван-ден-Бергу). В печени билирубин в значительной своей части соединяется с глюкуроновой кислотой и вместе со свободным билирубином (под названием "желчные пигменты") выделяется с желчью в кишечник.

В толстом кишечнике под действием микрофлоры билирубин через стадию уробилиногена превращается в стеркобилиноген, последний спонтанно окисляется в стеркобилин и выделяется с калом, которому он придает специфический цвет. Часть уробилиногена и стеркобилиногена в толстом отделе кишечника всасывается в большой круг кровообращения и, минуя печень, поступает в мочу и выводится из организма. С мочой выделяется смесь пигментов, среди которых главное место занимает стеркобилиноген.

В организме постоянно идет синтез гемоглобина. В опытах с мечеными атомами было установлено, что в синтезе гема принимают участие гликокол и янтарная кислота. В последующих стадиях включается железо. Глобин синтезируется из аминокислот. Конденсация 4 молекул гема с глобином и образует молекулу гемоглобина.

Патология обмена сложных белков

При нарушении обмена нуклеопротеидов развивается подагра.

Рис. 62. Подагра. Подагрические узлы в области суставов пальцев рук

Сущность этого заболевания состоит в том, что в организме откладываются большие количества солей мочевой кислоты в хрящах и других тканях. Типичным для подагры является отложение солей мочевой кислоты в суставных хрящах пальцев рук и ног. Это связано с тем, что в организме повышена активность фермента ксантиноксидазы, которая ускоряет процесс окисления ксантина — промежуточного продукта распада пуриновых оснований — в мочевую кислоту. При этом повышено содержание в крови мочевой кислоты в 2-3 и даже в 5 раз против нормы. Этот процесс сопровождается болезненностью и деформацией суставов (рис. 62). Отложение солей мочевой кислоты в почках характеризуется понижением выведения ее из организма, в результате чего уровень мочевой кислоты еще более повышается.

Одним из наследственных заболеваний обмена хромопротеидов является серповидноклеточная анемия. При этом эритроциты изменяют свою форму, в результате чего нарушается их функция переноса кислороду. Измененные эритроциты закупоривают мельчайшие сосуды, что еще более нарушает обеспеченность тканей кислородом и ведет к повреждению тканей, особенно тканей мозга. У больных наблюдается кислородная недостаточность и наступает смерть от асфиксии.

В норме в плазме содержится 0,76 (0,1-2,0) мг% билирубина. При заболеваниях, связанных с усиленным распадом эритроцитов, уровень билирубина значительно повышается. Печень не справляется с таким количеством билирубина и последний поступает в кровь, где его концентрация возрастает (гипербилирубинемия). Вследствие этого плазма приобретает темно-желтую окраску, что приводит к желтому окрашиванию слизистых оболочек кожи, склер, т. е. к развитию желтухи (иктерус).

Различают следующие виды желтух: гемолитические, механические и паренхиматозные.

Гемолитические желтухи возникают при повышенном распаде эритроцитов (гемолитическая болезнь новорожденных, токсикозы).

Механические желтухи возникают при нарушении оттока желчи (закупорка желчного протока камнями, раковой опухолью).

Паренхиматозные желтухи возникают при тяжелом нарушении печеночной функции (инфекционный гепатит, острая желтая атрофия печени). При этом в печени не происходит связывания конечных продуктов распада гемоглобина, которые поступают в мочу в большом количестве. Одновременно с этим билирубин поступает в кровь, что и приводит к развитию желтухи.

В клинической практике имеет большое значение определение билирубина как показателя пигментного обмена в организме. Билирубин в организме существует в двух формах: свободный билирубин, связанный с белком, и связанный билирубин, соединенный с глюкуроновой кислотой. Широко распространенным методом определения билирубина является его реакция с диазореактивом Эрлиха.

Связанный билирубин взаимодействует с диазореактивом непосредственно, и поэтому эта реакция называется прямой реакцией на билирубин, а определяемый этим методом билирубин — прямой. Свободный билирубин можно определить только после обработки его алкоголем или мочевиной. Такая реакция называется непрямой, а открываемый ею билирубин — непрямым. Увеличение связанного билирубина наблюдается при механических и паренхиматозных желтухах, а свободного — при гемолитических.

Из других нарушений пигментного обмена следует указать на порфирии. В основе этого заболевания лежит накопление в организме порфиринов, побочных продуктов синтеза гемоглобина. Они появляются в больших количествах при нарушении синтеза последнего. Эти вещества в норме присутствуют в кале и в моче в виде следов. При порфириях происходит отложение порфиринов во всех органах, а кал и моча приобретают красный цвет.

Порфиринурии — заболевания, охватывающие все врожденные формы патологического выделения порфиринов. Также порфиринурии встречаются при отравлениях свинцом, злокачественной анемии и т. д.