Цели на обучението
До края на този раздел ще можете да:
- Опишете как, кога и защо тялото метаболизира протеините
- Опишете как тялото смила протеини
- Обяснете как цикълът на карбамида предотвратява токсичните концентрации на азот
- Разграничаване между глюкогенна и кетогенна аминокиселини
- Обяснете как протеинът може да се използва за енергия
Голяма част от тялото е изградено от протеини и тези протеини приемат безброй форми. Те представляват клетъчни сигнални рецептори, сигнални молекули, структурни членове, ензими, компоненти на вътреклетъчния трафик, скелета на извънклетъчната матрица, йонни помпи, йонни канали, кислород и CO2 транспортери (хемоглобин). Това дори не е пълният списък! Има протеин в костите (колаген), мускулите и сухожилията; хемоглобинът, който транспортира кислород; и ензими, които катализират всички биохимични реакции. Протеинът се използва и за растеж и възстановяване. На фона на всички тези необходими функции, протеините също имат потенциала да служат като метаболитен източник на гориво. Протеините не се съхраняват за по-късна употреба, така че излишните протеини трябва да се превърнат в глюкоза или триглицериди и да се използват за снабдяване с енергия или за изграждане на енергийни резерви. Въпреки че тялото може да синтезира протеини от аминокиселини, храната е важен източник на тези аминокиселини, особено защото хората не могат да синтезират всичките 20 аминокиселини, използвани за изграждане на протеини.
Храносмилането на протеините започва в стомаха. Когато богатите на протеини храни влязат в стомаха, те се посрещат от смес от ензима пепсин и солна киселина (HCl; 0,5%). Последният произвежда pH на околната среда от 1,5-3,5, който денатурира протеините в храната. Пепсинът нарязва протеините на по-малки полипептиди и съставните им аминокиселини. Когато хранително-стомашната сокова смес (химус) навлезе в тънките черва, панкреасът се освобождава сода бикарбонат за неутрализиране на HCl. Това помага да се защити лигавицата на червата. Тънките черва също отделят храносмилателни хормони, включително секретин и CCK, които стимулират храносмилателните процеси за допълнително разграждане на протеините. Секретинът също така стимулира панкреаса да отделя натриев бикарбонат. Панкреасът освобождава повечето от храносмилателните ензими, включително протеазите трипсин, химотрипсин, карбоксипептидаза и еластаза, които подпомагат храносмилането на протеини. Заедно всички тези ензими разбиват сложните протеини на по-малки отделни аминокиселини (Фигура 24.4.1), които след това се транспортират през чревната лигавица, за да се използват за създаване на нови протеини или да се превърнат в мазнини или ацетил КоА и да се използват в Цикъл на Кребс.
Свободно достъпните аминокиселини се използват за създаване на протеини. Ако аминокиселините съществуват в излишък, тялото няма капацитет или механизъм за тяхното съхранение; по този начин те се превръщат в глюкоза или кетони или се разлагат. Разлагането на аминокиселини води до въглеводороди и азотни отпадъци. Високите концентрации на азот обаче са токсични, тъй като произвеждат амониеви йони. Цикълът на урея обработва азота и улеснява отделянето му от организма.
The цикъл на урея е набор от биохимични реакции, които произвеждат урея от амониеви йони с цел предотвратяване на токсично ниво на амоний в организма. Среща се предимно в черния дроб и в по-малка степен в бъбреците. Преди цикъла на урея амониевите йони се получават от разграждането на аминокиселините. В тези реакции аминна група или амониев йон от аминокиселината се обменя с кето група върху друга молекула. Това трансаминиране Събитието създава молекула, необходима за цикъла на Кребс, и амониев йон, който влиза в урейния цикъл, за да бъде елиминиран.
В цикъла на урея амонийът се комбинира с CO2, което води до урея и вода. Уреята се елиминира през бъбреците с урината (Фигура 24.4.2).
Фигура 24.4.2 - Цикъл на урея: Азотът се трансаминира, създавайки амоняк и междинни продукти от цикъла на Кребс. Амонякът се преработва в урейния цикъл за получаване на урея, която се елиминира през бъбреците.
Аминокиселините също могат да се използват като източник на енергия, особено по време на глад. Тъй като обработката на аминокиселини води до създаване на метаболитни междинни продукти, включително пируват, ацетил КоА, ацетоацил КоА, оксалоацетат и а-кетоглутарат, аминокиселините могат да служат като източник на енергия за производство чрез цикъла на Кребс (Фигура 24.4.3) . Фигура 24.4.4 обобщава пътищата на катаболизъм и анаболизъм за въглехидрати, липиди и протеини.
Фигура 24.4.3 - Енергия от аминокиселини: Аминокиселините могат да бъдат разделени на предшественици за гликолиза или цикъл на Кребс. Аминокиселините (получер шрифт) могат да влязат в цикъла по повече от един път. Фигура 24.4.4 - Катаболни и анаболни пътища: Хранителните вещества следват сложен път от поглъщането през анаболизъм и катаболизъм до производство на енергия.