Распад белков в клетке или тканевой протеолиз

Этот путь пополняет фонд на 2/3.

Распад белков в клетке катализируют протеолитические ферменты – протеиназы.

Классификация протеиназ.

1. По катализируемой реакции.

Относятся к 3 классу и 4 подклассу.

В зависимости от расположения разрываемой или пептидной связи ферменты делятся на 2-е группы:

· Эндопептидазы (действуют на внутренние пептидные связи)

· Экзопептидазы (действуют около концевых молекул)

Если экзопептидаза отщепляет одну аминокислоту от N-конца, то называется аминопептидаза, если отщепляется дипептид с N-конца, то фермент называется дипептидилпептидаза. Если отщепляется одна аминокислота с С-конца - карбоксипептидаза, если отщепляется дипептид с С-конца – пептидилдипептидаза.

Если экзопептидаза действует на свободный дипептид, то фермент называется дипептидаза.

2. По химической природе катализируемого центра.

1. Сериновые

2. Тиоловые

3. Аспарагиновые (аспартильные), важно присутствие С=О.

4. Металлопроиназы (ионы Me: Zn, Ca).

Аспарагиновая пептидаза разрывает только внутренние связи, а остальные и те другие. Возможно существование мультипептидаз в молекуле которых присутствуют разные активные центры.

3. По локализации ферментов в клетке.

1. Лизосомные

2. Нелизосомные

Нелизосомные - находятся в разных субклеточных структурах: ядро, рибосомы, митохондрии, цитоплазма. Оптимальное pH нейтральное или слабощелочная. Нелизосомные (кальпаины) – кальций активируемые нейтральные тиоловые протеиназы.

Основная часть белков распадается в клетке под действием лизомных протеиназ, котрые называются катепсины, активные в кислой среде, и обозначаются латинскими заглавными буквами.

Наиболее активные тиоловые катепсины: B, L, M, N, S, T, H.

Из них есть

§ сериновые (катепсин G)

§ аспарагиновые (катепсин D, E)

§ немного металлпротеиназ.

Протеолиз может быть 2-х видов.

1. Полный (тотальный) – расщепление всей белковой молекулы до аминокислот.

2. Частичный (ограниченный, лимитированный) – это отщепление части белковой молекулы с целью получения активной молекулы из неактивного предшественника.

Функции тканевых протеиназ.

1. Обновление белков за счет устранения поврежденных молекул, неправильно синтезированных.

2. Регуляция концентрации белка в клетке, при адаптации клетки к изменившимся условиям окружающей среды. В клетке образуется дополнительное количество белков с разными функциями, так называемые индуцированные белки, которые обладают повышенной чувствительностью к протеиназам. Сразу разрушаются поле выполнения функций.

3. Пластическая (реконструктивная) – разрушая одни белки, протеиназа готовит аминокислоты для синтеза новых молекул белка.

4. Энергетическая (важна при голодании) - аминокислоты используются в качестве энергетических субстратов.

5. Защитная.

В лизосомах могут распадаться некоторые токсины: дифтерийные, вирусы. Лизосомы участвуют в распаде опухолевых клеток.

6. Участие в синтезе белка.

В ядре протеиназы могут расщеплять гистоны, а значит способствовать транскрипции и трасляции.

7. Участие в апоптозе.

8. Регуляторная. Через реакции ограниченного протеолиза ферментативных, рецепторных, гормональных белков протеиназа участвует во всех видах обмена веществ (косвенно).

В ходе ограниченного протеолиза проопиомеланокартина в гипофизе, мозге, плаценте, семенниках, в ЖКТ могут образовываться разные веществ:

§ кортикотропин

§ меланотропин

§ липотропин

§ эндорфины

§ пептиды памяти и обучения.

Регуляция активности тканевых протеиназ.

Осуществляется двумя типами ингибиторов полипептидной природы.

1. Цистатины и стефины (ингибиторы катепсинов).

2. Кальпстатины (ингибиторы кальпаинов).

Ингибиторы необходимы для внутриклеточного транспорта протеиназ, для связывания микробных протеиназ, а также клеточных потеиназ, которые освобождаются при повреждении клетки.

Панкреатит – клетки отекают, ходы сдавливаются, ферментов много, но они не могут попасть в двенадцатиперстную кишку. Аутоактивация, очень выражен болевой синдром, ферменты попадают в кровь, там ингибируются, но не все. Оставшиеся начинают разрушать ткани.

Основные препараты ингибиторы протеиназ:

§ гордокс

§ карсилол

§ контрикал

Использование аминокислот в клетке.

1. Синтез белков и пептидов.

2. Синтез небелковых азотосодержащих соединений (пурины, перемидины, порфирины, биогенные амины). Никотинамид из триптофана.

3. Синтез конъюгатов (пищевая конъюгация желчных кислот).

4. Синтез углеводов (глюконеогенез).

5. Синтез липидов (фосфатидилсерин).

6. Распад до конечных продуктов (мочевина, СО₂, Н₂О) с выделением энергии.

Пути распада аминокислот до конечных продуктов.

1. Отщепление аминогруппы:

а) трансаминирование – перенос аминогруппы с аминокислот на кетокислоту

б) дезаминирование – аминогруппа отщепляется с образованием амака.