24.4 Fehérjebontás

Tanulási célok

A szakasz végére:

  • Írja le, hogyan, mikor és miért metabolizálja a szervezet a fehérjéket
  • Írja le, hogyan emészti meg a test a fehérjéket
  • Magyarázza el, hogyan akadályozza meg a karbamidciklus a nitrogén mérgező koncentrációját
  • Differenciáljon glükogén és ketogén aminosavakat
  • Magyarázza el, hogyan lehet felhasználni a fehérjét energiához

A test nagy része fehérjéből áll, és ezek a fehérjék számtalan formát öltenek. Képviselik a sejtjelző receptorokat, a jelzőmolekulákat, a szerkezeti elemeket, az enzimeket, az intracelluláris kereskedelem komponenseit, az extracelluláris mátrix állványait, az ionpumpákat, az ioncsatornákat, az oxigént és a CO2-transzportereket (hemoglobin). Még ez sem a teljes lista! Fehérje van a csontokban (kollagén), az izmokban és az inakban; az oxigént szállító hemoglobin; és minden biokémiai reakciót katalizáló enzimek. A fehérjét a növekedéshez és helyrehozáshoz is használják. Mindezen szükséges funkciók között a fehérjék képesek metabolikus üzemanyagforrásként is szolgálni. A fehérjéket későbbi felhasználás céljából nem tárolják, ezért a felesleges fehérjéket glükózzá vagy trigliceridekké kell átalakítani, és energiával kell ellátni, vagy energiatartalékokat kell létrehozni. Bár a test képes szintetizálni a fehérjéket aminosavakból, az étel fontos forrása ezeknek az aminosavaknak, különösen azért, mert az emberek nem tudják szintetizálni a fehérjék felépítéséhez felhasznált 20 aminosavat mind.

A fehérjék emésztése a gyomorban kezdődik. Amikor a fehérjében gazdag ételek belépnek a gyomorba, az enzim keveréke fogadja őket pepszin és sósav (HCl; 0,5%). Ez utóbbi 1,5–3,5 környezeti pH-értéket eredményez, amely denaturálja az ételben lévő fehérjéket. A pepszin a fehérjéket kisebb polipeptidekre és azok alkotó aminosavakra vágja. Amikor az étel-gyomornedv keverék (chyme) bejut a vékonybélbe, a hasnyálmirigy felszabadul szódabikarbóna a HCl semlegesítésére. Ez segít megvédeni a belek bélését. A vékonybél emésztési hormonokat is felszabadít, beleértve a szekretin és a CCK, amelyek stimulálják az emésztési folyamatokat a fehérjék további lebontására. A szekretin a hasnyálmirigyet serkenti nátrium-hidrogén-karbonát felszabadítására is. A hasnyálmirigy felszabadítja az emésztési enzimek nagy részét, beleértve a tripszin, kimotripszin, karboxipeptidáz és elasztáz, amelyek elősegítik a fehérje emésztését. Mindezek az enzimek együttesen bonyolítják a komplex fehérjéket kisebb egyéni aminosavakká (24.4.1. Ábra), amelyeket azután a bélnyálkahártyán át szállítanak, hogy új fehérjéket hozzanak létre, vagy zsírokká vagy acetil-CoA-vá alakítsák át, és a Krebs ciklus.

Ábra Ábra
24.4.1. Ábra - Emésztőenzimek és hormonok: A gyomorban és a vékonybélben lévő enzimek aminosavakra bontják a fehérjéket. A gyomorban lévő HCl a fehérjék denaturálásával segíti a proteolízist, a bélsejtek által kiválasztott hormonok pedig irányítják az emésztési folyamatokat.

A fehérjék létrehozásához szabadon hozzáférhető aminosavakat használnak. Ha az aminosavak feleslegben vannak, a testnek nincs kapacitása vagy mechanizmusa a tárolásukra; így glükózzá vagy ketonokká alakulnak, vagy lebomlanak. Az aminosav bomlása szénhidrogéneket és nitrogénes hulladékokat eredményez. A nitrogén magas koncentrációja azonban mérgező, mivel ammóniumionokat termel. A karbamid ciklus feldolgozza a nitrogént, és megkönnyíti annak kiválasztását a testből.

A karbamid ciklus olyan biokémiai reakciók halmaza, amely ammóniumionokból karbamidot termel a test mérgező ammóniumszintjének megakadályozása érdekében. Elsősorban a májban, kisebb részben a vesében fordul elő. A karbamidciklus előtt az aminosavak lebontásával ammóniumionok keletkeznek. Ezekben a reakciókban az aminosavból egy amincsoportot vagy ammónium-iont cserélnek egy másik molekula ketocsoportjával. Ez transzamináció esemény létrehoz egy molekulát, amely szükséges a Krebs-ciklushoz, és a karbamid-ciklusba lépő ammónium-ion megszűnik.

A karbamidciklusban az ammóniumot szén-dioxiddal kombinálják, ami karbamidot és vizet eredményez. A karbamid a vesén keresztül ürül a vizeletben (24.4.2. Ábra).

24.4.2. Ábra - Karbamid ciklus: A nitrogént transzaminálják, ami ammóniát és köztitermékeket hoz létre a Krebs-ciklusban. Az ammóniát a karbamid ciklusban dolgozzák fel, hogy karbamidot képezzenek, amely a vesén keresztül ürül.

Az aminosavak energiaforrásként is használhatók, különösen éhezés idején. Mivel az aminosavak feldolgozása metabolikus köztitermékek, köztük piruvát, acetil CoA, acetoacil CoA, oxaloacetát és α-ketoglutarát keletkezését eredményezi, az aminosavak energiatermelő forrásként szolgálhatnak a Krebs-cikluson keresztül (24.4.3. Ábra). . A 24.4.4. Ábra összefoglalja a szénhidrátok, lipidek és fehérjék katabolizmusának és anabolizmusának útját.

24.4.3. Ábra - Aminosavakból származó energia: Az aminosavak a glikolízis vagy a Krebs-ciklus prekurzoraira bonthatók. Az aminosavak (félkövér betűkkel) több útvonalon keresztül juthatnak be a ciklusba. 24.4.4. Ábra - Katabolikus és anabolikus utak: A tápanyagok a beviteltől az anabolizmuson és a katabolizmuson át az energiatermelésig összetett utat követnek.

Fejezet áttekintése