Михаил Ермолаев - Биологическая химия

Примерами патологий, обусловленных дефицитом белка, служат такие заболевания, как квашиоркор, детский маразм и др. Эти заболевания распространены в колониальных и зависимых странах среди детского населения. Квашиоркор связан с качественным и количественным недостатком белка в питании. Типичными симптомами являются остановка роста, отечность, нарушение процессов костеобразования, мышечная слабость, потеря аппетита, поносы. Снижается резистентность (сопротивляемость) организма к инфекциям, повышается смертность. Так в голодные годы первой мировой войны смертность детей повысилась на 55%. При ква-шиоркоре снижается содержание белка, особенно в печени, а также в плазме, иногда до 50% (гипопротеинемия). Это относится к альбуминам. Глубокие изменения обнаруживаются в поджелудочной железе и печени. Изменения в поджелудочной железе уже в начальной стадии заболевания приводят к резкому нарушению экскреторной (выделительной функции этого органа. В печени происходит жировое перерождение. В этих органах нарушается синтез ферментов.

При детском маразме, или кахектической форме белковой недостаточности, наблюдается сильнейшее исхудание и отсутствие отечности. Эта форма алиментарной (пищевой) недостаточности связана с дефицитом белка в питании и с общей недостаточностью калорий. Дефицит веса у детей составляет 50-70%.

Эндогенный имбаланс аминокислот может быть следствием наследственных заболеваний, имеющих в своей основе нарушения активности ферментов, отвечающих за синтез заменимых аминокислот. Например, нарушение синтеза фенилаланин-гидроксилазы у детей приводит к развитию фенилкетонурии. При этом снижается образование тирозина, который становится уже незаменимой аминокислотой:

К патологии белкового обмена относятся заболевания, связанные с нарушением обмена и других аминокислот. Например, при нарушении обмена тирозина развивается алкаптонурия, для которой характерно потемнение цвета мочи при стоянии на воздухе. При этом в моче обнаруживается повышенное количество гомогентизиновой кислоты — одного из промежуточных продуктов распада тирозина. На рис. 61 указаны места блокирования активности ферментов, приводящие к отмеченным заболеваниям.

Рис. 61. Механизм нарушения обмена фенилаланина. 1 — блок ферментов при фенилкетонурии; 2 — блок энзимов при тирозинозе; 3 — блок энзимов при алкаптонурии

Недостаточность какой-либо аминокислоты приводит к развитию заболеваний с характерными для каждой аминокислоты признаками. Так, недостаток триптофана проявляется нарушением функции сердца и крови; снижение метионина приводит к поражению поджелудочной железы, а лизина — к нарушению процессов торможения в центральной нервной системе и т. д.

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.

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, Н 3РО 4и 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 СО 2. 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.

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.