МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
ЦЕНТР РАЗВИТИЯ МЕДИЦИНСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ТАШКЕНТСКАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
«Утверждаю»
Проректор по учебной работе
Ташкентской медицинской академии
проф.Тешаев О.Р.
«___»____________________2012 года
Кафедра: БИООРГАНИЧЕСКОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Предмет: БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ТЕМА:
ОБМЕН БЕЛКОВ.
ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ БЕЛКОВ.
Учебно-методическая разработка
(Для преподавателей и студентов высших медицинских учебных
заведений)
Ташкент – 2012
1
Составители: Абдукадирова Н.Х.ассистент кафедры биохимии ТМА
Рецензенты: Султонходжаев У.Л. – доцент кафедры биохимии
ТашПМИ
Юлдашев Н.М. – профессор кафедры
биофизики и информатики ТМА
Утверждено на заседании цикло-предметной комиссии по медикобиологическим дисциплинам Ташкентской медицинской академии 11 мая 2012
года (протокол №8).
2
Тема: Обмен белков, переваривание и всасывание белков
1.
Место проведения занятия, оснащение:
- кафедра биоорганической и биологической химии, учебная аудитория;
- показательные плакаты и банеры;
- таблицы;
- раздаточные материалы;
- комплект реактивов;
- комплект лабораторной посуды;
- УТВ: мультимедия, кодоскоп.
2. Продолжительность занятия:
- 4 часа
3. Цель занятия:
Объяснить студентам значение белков, азотистого баланса, биологической
ценности их и динамического состояния белков организма. Всасывание и
переваривание белков в желудочно-кишечном тракте, нормальные и
патологические показатели желудочного сока, роль его в переваривание белков
в норме и при патологических состояниях. Гниение белков в кишечнике и
обезвреживание продуктов их распада. Механизм формирования патологий
желудочно-кишечного тракта, их диагностика и принципы лечения.
Задачи
Студент должен знать:
- значение белков, биологическая ценность и динамическое состояние белков
организма;
- азотистый баланс, их нарушения;
- переваривание белков в различных отделах желудочно-кишечного тракта,
пути всасывания аминокислот, нарушение их при патологических состояниях;
- показатели нормального и патологического желудочного сока, его роль в
переваривание белков;
- гниение белков в кишечнике и обезвреживание продуктов их распада.
Студент должен уметь:- выполнить лабораторные работы: анализ желудочного сока,
определение кислотности желудочного сока.
4. Мотивация
Знание значения белков в организме, процессов переваривания белков,
всасывания аминокислот, процессов их гниения микрофлорой кишечника и
обезвреживания токсичных метаболитов позволит понять основные
биохимические механизмы патологий желудочно-кишечного тракта. Эти
3
знания необходимы будущим врачам общего профиля для правильной
диагностики и лечения патологий желудочно-кишечного тракта.
5. Межпредметные и внутрипредметные связи.
Знание студентов нарушения и регуляцию обмен белков, переваривание и
всасывание белков обмена основывается на полученных знаниях по
биоорганической химии, анатомии, физиологии, гистологии. Эти знания нужны
для освоения патологической физиологии, патологической анатомии,
фармакологии,
терапии,
хирургии,
кардиологии,
гастроэнтрология,
эндокринология и другие клинических предметов.
6. Содержание занятия:
6.1 Теоретическая часть
Суточная потребность в белках
Для нормальной жизнедеятельности организма и обеспечения высокой
его работоспособности необходимо правильное питание, который слагается на
основе знания азотистого баланса. Так, например, для взрослого человека с
интеллектуальной деятельностью ежесуточно расходуется около 12000 кЖ
энергии и при этом суточная потребность в белках составляет 100-120 г. При
усиленной физической нагрузке энергетические потредности возрастают 2100
кЖ, что должно сопровождаться повышением потребности в белках до 130-150
г в сутки. При беременности и лактации, а также при некоторых
патологических состояниях (при потере белка через почки, экссудатах, тяжелых
инфекционных заболеваниях, обширных ожогах и др., потребность в белках
также
возрастает.
Пути использования аминокислот.
У детей потребность в белках зависим в первую очередь от возраста и
массы тела. Сограсно коэффициенту Рубнера на каждый кг массы тела должен
4
приходиться 1,5 г белка. У грудных детей потребность в белке составляет 55-72
г/сутки. К 12-15 годам данный показатель возрастает до нормативов взрослого
организма. Потребность в белках также зависит от суточного калория. Если в
питании поступает меньше калорий, то энергетические затраты обеспечиваются
за счет белков и они не используются для пластических целей.
Азотистый баланс
Азотистый баланс – это равновесие меджу поступающей с пищей азота и
выведением его из организма, в основном в виде мочевины. В взрослых при
правильном питание отмечается азотистое равновесие, т.е. количество
поступающего азота равно выводимому. При росте и развитие организма, а
также после тяжелых заболеваний в стадии реконвалистенции, за счет усиления
пластических процессов развивается положительный азотистый баланс. При
этом количество выводимого азота меньше, чем поступающего. При голодании,
усиленной физической нагрузке, различных заболеваниях отмечается
отрицательный азотистый баланс. При этом, количество выводимого азота
больше, чем поступающего.
При нормальной калоригенности пищевого рациона для поддержания
азотистого равновесия достаточно минимальное 30-50 г количество белка.
Однако это не обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма.
Поэтому нормой белка принято считать 100 г/сутки.
Биологическая ценность белков
Следует сказать, что состояние белкового обмена зависит не только от
поступающего с пищей белка, но и его биологической ценности
(аминокислотного состава). Различные белки имеют разную биологическую
ценность, поэтому рекомендуется использование в пищевом рационе
разнообразных белков. Если потребляемый белок по своему составу близок к
аминокислотному составу организма, то его биологическая ценность
возрастает. Однако усвоение белков в организме зависит от его способности
расщепляться. Так, некоторые белки (кожа, шерсть, волосы и др.) не
расщепляются в желудочно-кишечном тракте, поэтому, несмотря на высокую
совместимость с тканевыми белками, в качестве пищевых белков они не
используются. Белки мяса, молока, яиц по биологической ценности выше, так
как аминокислотный их состав ближе в тканевым, и они легко перевариваются
в желудочно-кишечном тракте.
Биологическая ценность белков тесным образом связана наличием
незаменимых эссенциальных аминокислот. В организме человека из 20
аминокислот, синтезируются из углеводов и липидов только 9, 3 аминокислоты
относятся к полузаменимым, а остальные 8 аминокислот не синтезируются в
организме, поэтому относятся к эссенциальным незаменимым аминокислотам
(таблица). При недостаточном поступление любого из незаменимых
аминокислот с пищей развивается отрицательный азотистый баланс.
Клинически это проявляется потерей массы тела, остановкой роста и развития,
5
нервно-психическими нарушениями. Наиболее ценными белками считаются
белки проростков, мясо рыбы, птиц и др.
Классификация аминокислот по биологической ценности
незаменимые
полузаменимые
заменимые
Валин
Аргинин
Аланин
Лейцин
Тирозин
Аспарагиновая кислота
Изолейцин
Гистидин
Глицин
Треонин
Глутаминовая кислота
Лизин
Пролин
Метионин
Серин
Фенилаланин
Трирозин
Триптофан
Цистеин
Цистин
Парентеральное питание
В клинической практике парентеральное питания является одной из
актуальных проблем. Известно, что пищевые белки в желудочно-кишечном
тракте пасщеплюются до свободных аминокислот, которые затем всасываются
и используются клетками в качестве строительного материала. При
парентеральном питании введение белков приводит к сенсибилизации
организма, так как они воспринимаются как чужеродные соединения. Однако в
хирургии, после обширных хирургических операций по поводу ожога
пищевода, раке пищевода и желудка, перфорациях и кровотечениях язв
желудка и 12-перстной кишки, клиницисты вынуждены применять
парентеральное питание. В последние годы для этих целей используют
белклвые гидролизаты (аминокислоты). Это предотвращает развитие
аллергических реакций, так как в отличие от белков, аминокислоты не
обладают тканевой и видовой специфичностью, а также полностью
обеспечивают потребности организма в белках.
Переваривание белклв в желудочно-кишечном тракте
Все протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта
синтезируются в виде проферментов и не активны, что предотвращает
переваривание собственных белков.
Переваривание белков в желудке
В желудке белки расщепляются при участие протеолитического фермента
пенсиногена, который активизируется при наличие соляной кислоты. Соляная
кислота вырабатывается париетальными клетками слизистой желудка и
выделяется в полость. Концентрация ее в полости желудка составляет 0,16 М
(приблизительно 0,5%), что создает кислую среду (рН 1-2).
6
У грудных детей в желудочном соке имеется специфический фермент
ренин, который при участие Са2+ переводит растворимый казеин молока в
нерастворимое состояние. Известно, что жидкая пища долго не задерживается в
желудке, поэтому для более полного расщепления растворимых белков в
желудке они должны денатурироваться. У взрослых эту функцию выполняет
соляная кислота. В желудке под действием пепсина белки расщепляются до
полипептидов различной величины и, возможно, образуется незначительное
количество аминокислот.
Желудочный сок предстваляет собой прозрачную жидкость с кислой
реакцией и за 1 сутки в среднем выделяется около 1,5 литров сока. В его состав
входят вода, белки, ферменты (пепсин, гастриксин, ренин), муцин, гормон
гастрин, соляная кислота, обеспечивающие кислотную среду фосфаты и др.
(таблица).
Состав желудочного сока
Относительная плотность
1,006-1,009
рН
1,5-2,0
Н2О
99,0-99,2%
Сухой остаток
0,8-1,0%
Органические вещества
0,4-0,5%
Хлориды (HCl и его соли)
0,5-0,65%
Общий HCl
0,45-0,6%
Свободный HCl
0,2-0,5%
Связанный HCl
0,04-0,08%
Белок
0,4%
В основных клетках слизистой желудка вырабатывается предшественник
пепсина – пепсиноген, молекулярной массой 40000. Он состоит из полипептида
пепсин (молекулярная масса 34000), ингибитора (молекулярная масса 3100) и
остаточного пептида. Ингибитор пепсина содержит 8 остатков лизина и 4
остатка аргинина, что обеспечивает пепсиногену основные свойства. Под
действием соляной кислоты в полости желудка из N-конца пепсиногена
отщепляются 42 аминокислоты, а затем ингибитор. Это приводит к
формированию третичной структуры фермента, его активного центра и
образуется активный пепсин. Превращение пепсиногена в пепсин может
происходить как при участие соляной кислоты (медленная стадия), так и
аутокаталитически (быстрая фаза). Образовавшееся под действием соляной
кислоты небольшое количество пепсина, который быстро остальные молекулы
пепсиногена до пепсина.
Пепсин относится к эндопептидазам, так как расщепляет внутренние
пептидные связи в молекуле белка. Поэтому под действием пепсина образуются
полипептиды различной величины. Наивысшая каталитическая активность
7
пепсина отмечается при рН 1-2,5. Он в основном расщепляет пептидные связи
образованные карбоксильной группой ароматических аминокислот. Слабо
действует на пептидные связи, образованные алифатическими и
дикарбоновыми аминокислотами, кроме некоторых белков (кератины,
протамины, гистоны, мукопротеины). Пепсин гидролизует денатурированные
белки.
Протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта
Профермент
Пепсиноген
Трипсиноген
Место
синтеза
Место активации и активатор
Полость желудка. Отщепление Nконцевого пептида (42
Слизистая
аминокислоты) от пепсиногена под
желудка
влиянием HCl и самого пепсина
(аутокатализ)
Полость тонкого кишечника.
Отщепление N-концевого
Поджелудо гексапептида от трипсиногена при
чная
участии энтеропептидазы,
железа
выделяемой клетками кишечника, с
последующим аутокатализом под
влиянием самого трипсина
Поджелудо
Химотрипсин
Полость тонкого кишечника. Под
чная
оген
влиянием трипсина
железа
Расщеп.
пептидн
ые связи
-x-Тир-x-Фен-
-Арг-x-Лиз-x-
-Тир-x-Фен-x-Три-x-
Молекулярная масса гастриксина 31500 Д, его оптимум рН около 3,5. В
основном он гидролизует пептидные связи, образованные дикарбоновыми
аминокислотами. В желудочном соке соотношение пепсин/гастриксин
составляет 4:1. При язвенной болезни это соотношение сдвигается в сторону
гастриксина. Наличие в желудочном соке 2 протеиназ обеспечивает
приспособление к различным видам пищевых белков. Например, при
использовании растительной или молочной пищи рН желудочного сока
несколько нейтрализуется и поэтому на эти белки пепсин не оказывает
действия, расщепление их обеспечивается в основном гастриксином. Под
действием пепсина и гастриксина белки распадаются до альбумозов и
пептонов, полное расщепление белков происходит в кишечнике.
Возрастные особенности переваривания белков в желудке.
8
У детей грудного возраста в желудке находится фермент ренин
(химозин),вызывающий свёртывание молока . Основной белок молока –казеин,
представляющий
смесь
нескольких
белков,
различающихся
по
аминокислотному составу и электрофоретической подвижности.Ренин
катализирует отщепление от казеина гликопептида ,в результате чего
образуется параказеин . Параказеин присоединяет ионы Са2+ , образуя
нерастворимый сгусток, чем предотвращает быстрый выход молока из желудка.
Белки успевают расщепиться под действием пепсина . В желудке взрослых
людей ренина нет,молоко у них створаживается под действием HCL и пепсина.
Механизм образования соляной кислоты и ее значение
Ион хлора в обмен НСO3- по типу антипорта поступает в клетку после
диссоциации в крови NaCl. В обкладочных клетках конечные продукты обмена
веществ образуют угольную кислоту, которая диссоциирует на H+ и Cl- образуя
соляную кислоту. Данные процесс энергозависимый и требует наличия АТФ.
Функции соляной кислоты:
1. активизация пепсиногена;
2. обеспечение кислой среды (рН);
3. денатурация белков;
4. бактерицидное действие
5. участвует во всасывании железа.
В желудочном соке определяются 4 вида кислотности:
1) свободная НСl;
2) связанная НCl;
3) общая НСl;
9
4) общая кислотность, которая включает свободную, связанную и общую
соляную кислоту и другие кислые соединения. Их определяют методом
титрования 0,1 моль/л NaOH в присутствии индикаторов. Общую кислотность
можно определить, используя в качестве индикатора фенолфталеин. В среднем
он составляет 40-60 моль/л. Для определения свободной соляной кислоты
используют димитиламиноазобензол, в норме он составляет 20-40 моль/л.
Связанную соляную кислоту определяют вычитанием из общей кислотности
свободной соляной кислоты, в норме он составляет 10-20 моль/л.
Так как в желудочном соке преобладает соляная кислота, то повышенная
кислотность называется гиперхлоргидрией. Это наблюдается при язве желудка
и двенадцатиперстной кишки, гиперацидном гастрите. Снижение кислотности
желудочного сока называется гипохлоргидрией. Она наблюдается при
гипоацидном гастрите и раке желудка. Отсутствие соляной кислоты в
желудочном соке называется ахлоргидрией. Она наблюдается при раке
желудка и анацидном гастрите. Отсутствие соляной кистолы и пепсина
называется ахилией. Она наблюдается при атрофическом гастрите.
Переваривание белков в 12-перстной кишке
На поступивший из желудка химус с пептидами и белками действуют
панкреатический и кишечный соки, содержащие большой набор
протеолитических ферментов. К протеолитическим ферментам поджелудочной
железы относятся трипсин, химотрипсин, проэластаза, карбоксипептидаза А и
В. По их действием белки и полипептиды распадаются на мелкие пептиды и
свободные аминокислоты.
Экзо- и эндопептидазы.
10
Они
вырабатываются
в
виде
проферментов
трипсиноген,
химотрипсиноген проэластаза, А и В прокарбоксипептидаз. Их активизация
начинается с действия энтерокиназы, которая отщепляет от N-конца
трипсиногена ингибитор-гексопептид, и формируется активный центр.
Образовавшееся небольшое количество трипсина аутокаталитически
активизирует оставшийся трипсиноген и другие протеолитические ферменты.
Трипсин, химотрипсин, эластаза относятся к эндопетидазам и обладают
относительно-групповой специфичностью, действуя на определенные связи.
Трипсин в основном расщепляет пептидные связи, образованные
карбоксильными группами лизина и аргинина. Химотрипсин проявляет
активность по отношению к пептидным связям, образованным тирозином,
фенилаланином и триптофаном. Эластаза расщепляет пептидные связи,
образованные лизином. Карбоксипептидаза А относится к цинксодержащим
ферментам и расщепляет алифатические и ароматические аминокислоты с Сконца полипептида, а карбоксипептидаза В гидролизует только лизин и
аргинин. Кишечные аминопептидазы активизируются в присутствии ионов
цинка или марганеца и цистеина, гидролизуют аминокислоты N-конца
полипептида. Дипептидазы активизируются кобальтом, марганецем и
цистеином, гидролизуют дипептиды.
Последовательное действие различных пептидгидролаз приводит к
полному гидролизу белков до свободных аминокислот. Частичный гидролиз
белков в желудке облегчает дальнейшее их расщепление в тонком кишечнике,
но не является обязательным. Это подтверждается полным расщеплением
белков после тотальной резекции желудка.
Выработка неактивных проферментов в слизистой желудочно-кишечного
тракта предохраняет собственные белки от протеолиза. Этому также
способствуют также наличие в слизистой слизи с высоким содержанием
углеводов. Эти гликопротеиды и протеогликаны не являются субстратом для
пептидгидролаз. Однако при наличие эрозий и язв в слизистой желудочнокишечного тракта протеиназы активизируются, что приводит гибели клеток.
11
Панкриатит – заболевание, развивающееся в результате поступления
желчи или инфекции в панкреатический проток. Это приводит к активизации
протеолитических ферментов поджелудочной железы, расщеплению
собственных белков и деструкции клеток панкреаса. Поэтому для лечения
панкреатита широкое применение находят ингибиторы протеолитических
ферментов трасилол, контрикал, гордокс и др. Трасилол – полипептидный
ингибитор протеолитических ферментов, применяется для лечения острого и
хронического панкреатита и панкреонекроза.
Всасывание аминокислот в кишечнике
Продуктами гидролиза белков являются свободные аминокислоты,
которые всасываются в тонком кишечнике с участием специфических
транпортеров. Это активный транспорт, требующий градиента Na+ и Na,KАТФ-азы. Транспорт аминокислот осуществляется с участием 5 специфических
транспортеров:
1. для нейтральных алифатических аминокислот;
2. для циклических аминокислот;
3. для основных аминикислот;
4. для кислых аминокислот;
5. для пролина.
Аминокислота в комплексе с Na+ проходит через мембрану эпителия
кишечника путем симпорта, аминокислота поступает в кровь, а Na+ при участие
АТФ-аз покидает клетку. Существует и второй путь транспорта аминокислот
при участие гамма-глутамилтрансферазы, коферментом которого является
глутатион. На первой стадии к гамма-глутамильному остатку глутатиона
присоединяется транспортируемая аминокислота и образовавшийся дипептид
проникает в клетку. На второй стадии от дипептида отщепляется аминокислота
и осуществляется ресинтез глутатиона.
12
Аминокислота
+
Na
Тонкая
кишка
Щёточная кайма
Эпителия кишечника
анслоказа
Аминокислота
Na
+
Na , K – АТФ - аза
АТФ
Транслоказа
АДФ
+P+i
К
Воротная вена
Аминокислота
Аминокислоты (АК)
Клеточная
мембрана
γ- Глутамил - АК
Глутатион
Глицин
АК
γ- Глутамилцистеин
Оксопролин
Глутамат
АТФ
В
кишечнике
незначительное
количество
дипептидов
и
негидролизованных белков путем пиноцитоза поступает в клетку и при участие
лизосомальных ферментов гидролизуется. В грудных детей активность
протеолитических ферментов низкая, а проницаемость мембран слизистого
13
слоя высокая, что приводит к всасыванию негидролизованных нативных белков
и развитию аллергических реакций.
Регуляция процессов переваривания
Регуляция процессов периваривания осуществляется при участие
местных гормонов (таблица): гистамин, гастрин, секретин и холецистокинин.
Их образование и секреция зависит от поступления пищи и ее состава. При
поступлении в желудок химуса вырабатываются гистамин и гастрин. Они
активизируют выработку соляной кислоты и пепсина. При поступлении химуса
в 12-перстную кишку вырабатывается энтерогастрон, который подавляет
выработку желудочного сока. При этом начинают секретироваться секретин,
холецистокинин-панкреозимин, химоденин, энтерокринин, регулирующие
выработку панкреатического и кишечного соков.
Таблица
Регуляция процессов переваривания
регуляторы
Место
Клеткамеханизм
синтеза
мишень
Гистамин
Слизистая
Обкладочные В желудке усиливает
желудка
и основные
выработку НС1 и
клетки
частично пепсиногена.
слизистой
желудка.
Гастрин
Слизистая
Обкладочные В желудке усиливает
желудка
и основные
выработку НС1 и
клетки
пепсиногена.
слизистой
желудка.
Энтерогастрон
Слизистая 12- Клетки
В желудке тормозит
перстной
слизистой
выработку НС1 и
кишки.
оболочки
пепсиногена.
желудка.
Секретин
Слизистая
Поджелудоч
Панкреасе стимулирует
тонкой
ная железа и
выработку воды и
кишки.
печень
богатого бикарбонатами
жидкого
панкреатического сока. В
печени стимулирует
образование желчи.
Холецистокини Слизмстая
Поджелудоч
Панкреасе стимулирует
н-панкреозимин тонкой
ная железа и
выработку богатого
кишки.
желчный
ферментами
пузырь.
панкреатического сока и
сокращение желчного
14
Химоденин
Слизистая
тонкой
кишки.
Поджелудоч
ная железа.
Энтерокринин
Слизистая
тонкой
кишки.
Слизистая
тонкой
кишки.
Слизистая
кишечника.
Вилликинин
Ворсинки
слизистой
кишечника
пузыря.
В панкреасе стимулирует
секрецию белков и,
особенно
химотрипсиногена. В
отличие от
панкреазимина не влияет
на секрецию других
ферментов.
Регулирует деятельность
кишечных желез.
Стимулирует движение
ворсинок кишечника и
тем самым обеспечивает
продвижение химуса в
кишечнике.
Гниение аминокислот в кишечнике и их обезвреживание
Микроорганизмы кишечника для своего роста и развития используют
аминокислоты, гидролиз которых осуществляют специфическими ферментами.
В результате происходит гниение аминокислот. При этом в кишечнике
образуются токсичные (фенол, индол, крезол, скатол, водород сульфид,
метилмеркаптан) и нетоксичные соединения (спирты, амины, жирные кислоты,
кетокислоты, оксикислоты и др.). Например, серосодержащие аминокислоты
(цистин, цистеин и метионин) образуют водородсульфид (Н2S) и
метилмеркаптан
(CH3SH).
Диаминокислоты
(орнитин
и
лизин),
декарбоксилируясь образуют путрецин и кадаверин. Ароматические
аминокислоты (фенилаланин, тирозин и триптофан), декарбоксилируясь
образуют соответствующие амины фенилэтиламин, парооксифенилэтиламин
(или теромин) и индолилэтиламин (триптамин). Расщепление боковых цепей
циклических аминокислот (тирозин и триптофан) приводит к образованию
токсичных соединений: крезол и фенол, скатол и индол.
Образовавшиеся токсичные соединения всасываются в кровь и поступают
в печень, где образуют конъюгаты с активной формой серной или глюкуроной
кислот и выводятся почками. Эти реакции протекают с участием
арилсульфотранфераз и УДФ-глюкуронилтрансфераз, коферментами их
являются
3-фосфоаденозин-5-фосфосульфат
(ФАФС)
и
уридилдифосфоглюкуронат (УДФГК). По выделению индикана с мочой можно
судить об интенсивности гниения аминокислот в кишечнике и
обезвреживающей функции печени. В клинике для оценки обезвреживающей
15
функции печени широко применяется проба с бензойной кислотой, которая
экскретируется с мочой в виде гиппуровой кислоты.
Расщепление эндогенных белков в тканях
В организме происходит постоянное обновление тканевых белков.
Период полужизни белков различный от нескольких минут до 80-120 дней. В
течение суток обновляется примерно 400 г белков, из них около 100 г
полностью распадаются на аминокислоты.
Гидролиз тканевых белков осуществляется катепсинами. Они в
основном локализованы в лизосома, однако они выявляются и в других
органоидах клетки: митохондриях, эндоплазматическом ретикулуме,
гиалоплазме. Лизосомальные катепсины относятся кислым, другие –
нейтральные или слабо щелочные. Катепсины отличаются не только
значениями рН среды, но и специфичностью, подразделяются на экзо- и
эндопептидазы. В зависимости от формирования активного центра они
подразделяются на тиоловые, аспарагиновые и сериновые катепсины.
Тиоловые катепсины:
Катепсин В (рН 5,5-6,0), эндопептидаза. Гидролизует внутриклеточные
белки (ферменты гликолиза, иммуноглобулины, белки миофибрилл, коллаген,
гемоглобин), а также превращают проинсулин в инсулин.
Катепсин N (коллагенрасщепляющий фермент) эндопептидаза, действует
только на коллаген. Для нативного коллагена рН 3,8, растворимого коллагена –
рН 6,0. Выявлен в лизосомах и цитоплазме селезенки и плаценты.
16
Катепсин Н – эндопептидаза и аминопептидаза, в основном гидролизует
цитоплазматические водорастворимые белки, рН 6,0-7,0, в печени активность
его высокая.
Катепсин L – эндопептидаза, рН 5,0, характрен для всех клеток,
гидролизует быстро обменивающиеся цитоплазматические белки.
Катепсин C – экзопептидаза, рН 5,0-6,0, гидролизует пептидные связи с
N-конца. При рН 7,0-8,0 обладает полимеразной активностью.
Катепсин S – эндопептидаза, рН 3,0-4,0, выявлен в селезенке и
лимфатических узлах.
Аспарагиновые протеиназы. Катепсин D – эндопептидаза, рН 3,5-4,0,
гидролизует пептидные связи, образованные ароматическими аминокислотами.
Характерен для всех тканей, высокая активность в селезенке, почках и легких.
Гидролизует большинство цитоплазматических белков (миозин, основной
белок миелина, гемоглобин). В хрящах при рН 5,0 гидролизует протеогликаны.
Сериновые протеиназы. Катепсин A – экзопептидаза, рН 5,0-5,5,
гидролизует с N-конца полипептида.
Значение катепсинов. Гидролиз тканевых белков необходим для обновления,
репарации, мобилизации эндогенных белков. Они необходимы также для
реконструкции белков. Недостаток тканевых катепсинов замедляет обновление
тканевых белков, накоплению поврежденных и слабофункциональных белков.
Катепсины обеспечивают частичный гидролиз белков, что свидетельствует об
их регуляторной роли. В нейросекреторных клетках с участием катепсинов
осуществляется синтез активных нейропептидов, медиаторов и гормонов.
Новые педагогические технологии
«Кейс технология»1.
1)Обявить тему для «Case stady».
Обмен белков, переваривание и всасывание
2)Формулирование проблемы.
1. Роль белков в организме, норма потребления белка? Азотистый баланс?
2. Переваривание белков? Общая характеристика протеолитических
ферментов.
17
3. В каких отделах ЖКТ происходит переваривание белков?
4. Механизм образования соляной кислоты и его роль в переваривании
белков?
5. Расскажите состав желудочного сока и его анрушения при
патологических состояниях
6. Механизм активации пепсиногена?
7. Переваривание белков в двенадцатиперсной кишке
8. Ферменты поджелудочной железы, их специфичность и механизм
активации?
9. Всасывание аминокислот из кишечника?
10. Гниение аминокислот в кишечнике и их обезвреживание?
11.Тканевые протеиназы, их значение?
3)Цель данного кейса (поиск путей решения проблемы)
2.
1)создание малых групп (5 групп по 2 человека)
 2)задание для малых групп.
 Значение белков, азотистый
биологическая ценность белков.
баланс
и
 Динамическое состояние белков организма.
 Всасывание и переваривание белков в
желудочно-кишечном тракте.
КАК?
 Нормальный
и
патологический
желудочный сок. Роль желудочного сока в
переваривание белков.
18
 Гниение
белков
в
кишечнике
обезвреживание продуктов распада.
и
 Катепсины и их роль в организме.
3. Работа групп над заданиями.
1)работа с литературой
Основная
1. Березов ТТ., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия, 2004
2. Николаев А.Я. Биологическая химия, 2 0 0 4
3. Кушманова О.Д., Ивченко Г.М. Руководство к практическим занятиям
по биологической химии. 1983
4. Алейникова Т.Л., Рубцова Г.В. Руководство к практическим
занятиям по биологической химии. 1988
Дополнительная
1. Строев Е. А. Биохимия.1986
2. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. Северин Е.С.,
Николаев А.Я, 2002.
3. Биохимия. Северин Е.С., 2004.
4. Султанов Р. Г., Ибрагимов У.К. Сборник биохимических показателей
организма человека,1995
7. Хорст А. Молекулярные основы патогенеза болезней. 1982
8. Кольман Я., Рем К. - Г. Наглядная биохимия, 2000
9.Информационно технические средства: кинофильмы, электронные учебники,
компьютер, кодоскоп, слайды, раздаточные материалы.
10. www.tma.uzsi.net.
2)анализ полученных материалов с последующим выводом.
3)поиск оптимальных путей решения проблемы.
4.Презентация Pover Point
Новые педагогические технологии, используемые на занятии:
«Мозговой штурм»
19
Сценарий: Для дискуссии выбирается одна тема. Студенты высказывают
свои мнения по данной теме. Выбирают секретаря. Похожие мнения
объединяются. Используется 5-7 минут. В конце выделяются интересные
высказывания и мысли и оцениваются. Неудовлетворительно не оценивается.
Этот метод развивает речь, усиливает воображение и расширяет у студента
кругозор мышления.







Вопросы интерактивного метода:
Значение белков, азотистый баланс и биологическая ценность белков.
Динамическое состояние белков организма.
Всасывание и переваривание белков в желудочно-кишечном тракте.
Всасывание и переваривание белков в желудочно-кишечном тракте..
Нормальный и патологический желудочный сок. Роль желудочного сока в
переваривание белков.
Гниение белков в кишечнике и обезвреживание продуктов распада.
Катепсины и их роль в организме.
6.2. Аналитическая часть
Ситуационные задачи:
1. У больного при обследовании желудочного сок установлено: рН 6,0;
общая кислотность 20 ммоль/л; свободная HCl 8 ммоль/л; связанная HCl 3
ммоль/л. Ваш предварительный диагноз и принцип лечения?
2. У больного при обследовании желудочного соки выявлено отсутствие
HCl и пепсина. Ваш предварительный диагноз и принцип лечения?
3. У больного ребенок отсутствует аппетит, нарушено переваривание
пищи, рвота. Ваш предварительнқй диагноз и принципқ лечения?
У больного изжога, боли в эпигастрии после приема пищи, особенно после
острых блюд.
I. Ваш предварительный диагноз:
А. гипоацидный гастрит
Б. гиперацидный гастрит
В. язва желудка*
Г. дискинезия желчных путей
Д. острый гастрит
II. Какие изменения характерны для анализа желудочного сока:
А. увеличение свободной и общей соляной кислоты*
Б. увеличение связанной соляной кислоты и общей кислотности
В. увеличение общей кислотности желудочного сока и снижение свободной
соляной кислоты
Г. снижение общей, связанной и свободной соляной кислоты
20
Д. снижение общей кислотности
III. Какие препараты целесообразно назначать:
А. блокаторы Н2-рецепторов гистамина, ингибиторы протонной помпы и
угнетающие защитный слизистый барьер желудка
Б. активаторы Н2-рецепторов гистамина, ингибиторы протонной помпы и
усиливающие защитный слизистый барьер желудка
В. блокаторы Н2-рецепторов гистамина, ингибиторы протонной помпы и
усиливающие защитный слизистый барьер желудка*
Г. активаторы протонной помпы и биостимуляторы
Д. фестал, мезимфорте
Соляная кислота желудка выполняет важную роль в переваривание белков.
I. Он вырабатывается:
А. париетальными клетками слизистой желудка*
Б. основными клетками слизистой желудка
В. добавочными клетками слизистой желудка
Г. мышечными клетками слизистой желудка
Д. всеми клетками слизистой желудка
II. Для его синтеза необходимы:
А. ионы водорода и фосфатов
Б. ионы водорода и хлора*
В. ионы сульфатов и водорода
Г. ионы фосфатов и натрия
Д. ионы натрия и хлора
III. Ионы водорода образуются при участии ферментов:
А. карбоангидразы и Н-АТФ-аз*
Б. карбоангидразы и Са-АТФ-аз
В. карбоангидраз и гидратаз
Г. дегидратаз и Н-АТФ-аз
Д. дегидрогеназ и карбоангидраз
IV. Важную роль в регуляции образования соляной кислоты принимают
участие рецепторы:
А. холинорецепторы
Б. ДОФА-рецепторы
В. альфа-рецепторы адреналина
Г. бета-рецепторы адреналина
Д. Н2-рецепторы гистамина
В желудочном соке кислотность в основном обеспечивается за счет соляной
кислоты и незначительно – другими кислотами.
I. Увеличение содержания соляной кислоты в желудочном соке называется:
А. гипохлоргидрия
21
Б. ахлоргидрия
В. гиперхлоргидрия*
Г. ахилия
Г. ацидоз
II. Снижение содержания соляной кислоты в желудочном соке называется:
А. гипохлоргидрия*
Б. ахлоргидрия
В. гиперхлоргидрия
Г. ахилия
Г. ацидоз
III. Отсутствие соляной кислоты в желудочном соке называется:
А. гипохлоргидрия
Б. ахлоргидрия*
В. гиперхлоргидрия
Г. ахилия
Г. ацидоз
IV. Отсутствие желудочного сока называется:
А. гипохлоргидрия
Б. ахлоргидрия
В. гиперхлоргидрия
Г. ахилия*
Г. ацидоз
Аминокислоты в кишечнике при участии микроорганизмов метаболизируются,
в результате образуются токсичные соединение.
I. Какие соединения образуются при гниении серосодержащих аминокислот:
А. метилмеркаптан и сероводород*
Б. сернистый ангидрид и метилмеркаптан
В. метилмеркаптан и орнитин
Г. метилмеркаптан и сульфат-ионы
Д. сероводород и сульфат-ион
II. Какие соединения образуются при гниение диаминокислот:
А. метилмеркаптан и кадаверин
Б. орнитин и бета-аланин
В. путрецин и кадаверин*
Г. триптамин и кадаверин
Д. путрецин и лизин
III. Какие соединения образуются при гниение ароматических аминокислот:
А. крезол, индол, скатол, фенол*
Б. формил, индол, триптамин, фенилэтиламин
В. триптамин, серотонин, путрецин, индикан
Г. крезол, индол, тирозин, лизин
22
Д. скатол, тирамин, фенилэтиламин, фенол
В результате гниения аминокислот в кишечнике образуются токсичные
соединения, которые подвергаются обезвреживанию.
I. Какой орган участвует в обезвреживание продуктов гниения аминокислот:
А. селезенка
Б. почки
В. мышцы
Г. печень
Д. кишечник
II. Какие соединения участвуют в обезвреживании их:
А. ФАФС, УДФ-глюкуроновая кислота*
Б. ФАФС, УДФ-глюкуроновая кислота, аргинин
В. УДФ-глюкуроновая кислота и ацетил-КоА
Г. ацетил-КоА, серная кислота
Д. глицин и глутаминовая кислота
III. Какие ферменты участвуют в процессе обезвреживания продуктов гниения
аминокислот:
А. трансаминазы, декарбоксилазы
Б. гидролазы и трансферазы
В. арилсульфаттрансферазы и УДФ-глюкуронилтрансферазы
Г. арилсульфаттрансферазы и редуктазы
Д. УДФ-глюкуронилтрансферазы и дегидрогеназы
Ежедневно в организме обновляются около 400 г белков.
I. Какое количество из них подвергаются полному распаду:
А. 300 г
Б. 100 г*
В. 75 г
Г. 150 г
Д. 200 г
II. Как называются тканевые протеиназы:
А. кинины
Б. кинуренины
В. калликреины
Б. брадикинины
Д. катепсины
III. Биологическое значение катепсинов (укажите неверный ответ):
А. обновление белков
Б. репарация поврежденных участков
В. активирование проферментов, прогормонов
Г. синтез нейропептидов и медиаторов
23
Д. перевод белков из активного в неактивное состояние*
6.3. Экспериментальная часть
Выполняемая лабораторная работа по теме:
Определение кислотности желудочного сока.
Цель: Освоить навыки определения кислотности желудочного сока.
Выполняемые этапы (ступени):
№
этапа
Мероприятие
1.
Взять 3 колбы.
2.
В каждую колбу наливают по 5 мл
желудочного сока
В первую колбу наливают 1-2 капли
фенолфталиена, во вторую 1-2 капли
диметиламиноазобензола, в третью 1-2
капли ализарин красного индикатора.
Жидкость
в
колбах
тщательно
перемешивают.
Содержимое в колбах титруется 0,1
моль/л раствором NаOН.
Кислотность
определяют
по
отношению к количеству титрованного
раствора.
Анализ полученных результатов
3.
4.
5.
6.
7.
Не
выполнено
(0 баллов)
0
Полностью
правильно
выполнено
10
0
10
0
10
0
10
0
20
0
20
0
20
Всего
100
Определение несвязанного НСI в составе желудочного сока (1 метод)
Цель: Освоить навыки определения кислотности желудочного сока.
Выполняемые этапы (ступени):
№
этапа
Мероприятие
1.
Взять 2 индикаторные полоски конго.
2.
В 1 полоску с помошью стекляной
палочки капают 1 каплю 0,2% раствора
НСI, во 2 полоску капают желудочный
сок.
Не
выполнено
(0 баллов)
0
Полностью
правильно
выполнено
20
0
30
24
3.
4.
В обоих случаях на полосках конго
появляется синяя окраска.
Анализ полученных результатов.
0
20
0
30
Всего
0
100
Определение несвязанного НСI в составе желудочного сока (2 метод)
Цель: Освоить навыки определения кислотности желудочного сока.
Выполняемые этапы (ступени):
№
этапа
Мероприятие
1.
Взять 2 пробирки
2.
В первую пробирку наливают 0,2%
раствора НСI, во вторую - желудочный
сок по 10 капель в каждую пробирку.
В каждую пробирку наливают по 1-2
капли
раствора
диметиламиноазобензола.
В каждой пробирке наблюдается
цветная реакция, появляется красная
окраска.
Анализ полученных результатов.
3.
4.
5.
Не
выполнено
(0 баллов)
0
Полностью
правильно
выполнено
10
0
30
0
20
0
10
0
30
Всего
100
Определение патологических компонентов в желудочном соке.
А.Определение крови в желудочном соке
Цель: Освоить навыки определения крови в составе желудочного сока.
Выполняемые этапы (ступени):
№
этапа
Мероприятие
1.
Взять 2 пробирки
2.
В пробирки наливают по 5 капель 1%
раствора Н202.
В пробирки наливают по 4-5 капель
0,2% спиртового раствора бензидина.
В первую пробирку наливают 20
3.
4.
Не
выполнено
(0 баллов)
0
Полностью
правильно
выполнено
10
0
10
0
20
0
10
25
5.
капель желудочного сока в составе,
которого имеется кровь, во вторую
наливают 20 капель желудочный сок
без крови.
Наблюдается окрашивание.
0
20
6.
Анализ полученных результатов
0
30
Всего
100
Определение патологических компонентов в желудочном соке.
Б. Определение лактата в желудочном соке.
Цель: Освоить навыки определения лактата в составе желудочного сока.
Выполняемые этапы (ступени):
№
этапа
Мероприятие
1.
Взять 2 пробирки
2.
В пробирки наливают по 20 капель 2%
раствора фенола.
В пробирки капают 1% раствора
треххлористого железа
пока не
появится фиолетовая окраска.
В первую пробирку кладут 1-3 капли
желудочногог сока с пониженной
кислотностью, но содержащий лактата.
В первой пробирке наблюдается
изменение цвета от фиолетового в
желто-зеленый, а во второй пробирке
окраска изчезает под воздействием
НСI.
Анализ полученных результатов
3.
4.
5.
6.
Не
выполнено
(0 баллов)
0
Полностью
правильно
выполнено
10
0
10
0
20
0
10
0
20
0
30
Всего
100
7. Методы контроля знания, квалификации
- устно
- письменно
- ситуационные задачи
- тест
26
№
1.
2.
8. Критерии оценки текущего контроля
Успеваемо
Оценка
Уровень знаний студента
сть (%)
96-100
Отлично «5» Студент полностью ответил на все
вопросы, заданные преподавателем.
Полностью может объяснить значение
белков,
азотистый
баланс
и
биологическая
ценность
белков.
Динамическое
состояние
белков
организма.
Самостоятельно
может
объяснить роль механизма всасывание и
переваривание белков в желудочнокишечном
тракте.
Самостоятельно
подводит итоги и принимает решения,
творчески
мыслит.
Правильно
и
творчески
принимает
решение
ситуационных
задач,
ответ
обосновывает. Творчески принимает
участие в интерактивных методах
обучения,
делает
правильные
и
обоснованные
выводы.
Активно
участвует в лабораторных работах,
самостоятельно делает вывод. Может
подготовить показательный реферат
высокого
уровня,
используя
современную информацию или литературу последних лет, или вбирает в себя
до 7-10 информации интернета.
91-95
Отлично «5» Студент правильно и точно отвечает на
заданные вопросы преподавателя. Знает
механизм нормальный и патологический
желудочный сок. Самостоятельно и
творчески объясняет роль нарушения
механизма
желудочного
сока
в
переваривание белков. На ситуационные
задачи дается точный ответ, понимает
его смысл. В интерактивных играх
участвует активно и творчески. Может
подготовить показательный реферат
высокого
уровня,
используя
современную
информацию
или
литературу последних лет, или вбирает в
27
3.
86-90
Отлично «5»
4.
81-85,9
Хорошо «4»
5.
76-80
Хорошо «4»
себя до 7-10 информации интернета.
Использует набранные знания во время
занятия для выполнения лабораторнах
работ.
Студент отвечает на все вопросы,
заданные
преподавателем.
Знает
механизм гниение белков в кишечнике и
обезвреживание продуктов распада.
Самостоятельно и логически мыслит о
его значении. На ситуацианные задачи
отвечает с помощью преподавателя, но
знает
его
предназначение.
В
интерактивных играх участвует активно
и творчески. Может подготовить
показательный
реферат
высокого
уровня,
используя
современную
информацию или литературу последних
лет, или вбирает в себя до 7-10
информации интернета. Использует
набранные знания во время занятия для
выполнения лабораторнах работ.
Студент отвечает на все вопросы,
заданные
преподавателем.
Знает
механизм значение белков, азотистый
баланс и биологическая ценность
белков. Всасывание и переваривание
белков в желудочно-кишечном тракте.
Нормальный
и
патологический
желудочный сок. Гниение белков в
кишечнике и обезвреживание продуктов
распада. Не полностью отвечает на
вопросы ситуационных задач. Активно
участвует в интерактивных играх.
Может подготовить показательный
реферат,
используя
современную
информацию или литературу последних
лет, или вбирает в себя до 5-6
информации интернета. Использует
набранные знания во время занятия для
выполнения лабораторнах работ.
Студент отвечает на вопросы, заданные
преподавателем, но не полностью. Знает
28
6.
71-75
Хорошо «4»
7.
66-70,9
Удовлетворит
ельно «3»
механизм Всасывание и переваривание
белков в желудочно-кишечном тракте.
Нормальный
и
патологический
желудочный сок. Роль желудочного сока
в переваривание белков. Гниение белков
в
кишечнике
и
обезвреживание
продуктов распада. При ответе на
вопросы
ситуационных
задач
затрудняется. Активно и творчески
подходит к участию в интерактивных
играх.
Может
подготовить
показательный
реферат,
используя
современную
информацию
или
литературу последних лет, или вбирает в
себя до 3-4 информации интернета.
Может
выполнить
лабораторные
работы.
Студент отвечает не на все вопросы,
заданные
преподавателем.
Может
объяснить механизм значение белков,
азотистый баланс и биологическая
ценность
белков,
нормальный
и
патологический желудочный сок, роль
желудочного сока в переваривание
белков.
Отвечает
на
вопросы
ситуационных задач, но не понимает его
смысла. Участвует в интерактивных
играх. Может подготовить реферат,
используя современную информацию
или литературу последних лет, или
вбирает в себя до 1-2 информации
интернета.
Знает
очередность
выполнения лабораторных работ.
Студент не полностью отвечает на
вопросы заданные преподавателем.
Затрудняется при ответе на вопросы
ситуационных
задач.
Пассивно
участвует в интерактивных играх. Не
понимает смысл обмена липидов.
Затрудняется объяснить нормальный и
патологический желудочный сок. Роль
желудочного сока в переваривание
29
8.
61-65
Удовлетворит
ельно «3»
9.
55-60
Удовлетворит
ельно «3»
10
0- 54
неудовлетвор
ительно«2»
№
белков.
Студент не полностью отвечает на
вопросы, заданные преподавателем по
теме.
Объясняет
механизм
динамическое
состояние
белков
организма с помощью преподавателя.
Не понимает его смысла. Затрудняется
отвечать на вопросы ситуационных
задач, не понимает его смысла.
Затрудняется в подведении итогов
лабораторных работ.
Студент не полностью отвечает на
вопросы, заданные преподавателем.
Самостоятельно и логический не
понимает значение белков, азотистый
баланс и биологическая ценность
белков. Динамическое состояние белков
организма. Не может ответить на
вопросы ситуационных задач. Не может
объяснить очередность проведения
лабораторных работ.
Студент не знает темы, затрудняется в
выполнении лабораторных работ.
9. Хронологическая карта занятия
Этапы занятия
Форма занятия
1. Вступительное
слово
преподавателя
(обоснование
темы)
2. Обсуждение темы лабораторного
занятия, определение исходного
уровня знаний студентов с
применением
новых
педагогических технологий.
3. Подведение итогов обсуждения
4. Представление
студентам
наглядных
пособий,
дать
объяснения и указания для
практического занятия.
Опрос, объснение,
обсуждение
Продолжите
льность
(180 мин)
5
50
10
25
30
5. Самостоятельная
работа
по
усвоению практических навыков.
6. Контроль
усвоения
теоретической части занятия,
обсуждение
результатов
практической
работы,
их
оформление,
оценка
деятельности
группы,
соответственно
достигнутым
целям.
7. Выводы преподавателя об итогах
занятия, оценка деятельности
каждого студента по 100 бальной
системе
и
их
оглашение.
Объявление
задания
на
следующее занятие (комплект
вопросов)
Выполнение
55
лабораторной работы
Устный вопрос, ре- 25
шение тестов, проверка
формления
лабораторной работы в
тетради,
групповое
обсуждение
результатов занятия
Информация, вопросы
для самостоятельной
подготовки
10
10. Контрольные вопросы
11. Роль белков в организме, норма потребления белка? Азотистый баланс?
12. Переваривание белков? Общая характеристика протеолитических
ферментов.
13. В каких отделах ЖКТ происходит переваривание белков?
14. Механизм образования соляной кислоты и его роль в переваривании
белков?
15. Расскажите состав желудочного сока и его анрушения при
патологических состояниях
16. Механизм активации пепсиногена?
17. Переваривание белков в двенадцатиперсной кишке
18. Ферменты поджелудочной железы, их специфичность и механизм
активации?
19. Всасывание аминокислот из кишечника?
20. Гниение аминокислот в кишечнике и их обезвреживание?
21. Тканевые протеиназы, их значение?
11. Литература
Основная
1. Березов ТТ., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия, 2004
2. Николаев А.Я. Биологическая химия, 2 0 0 4
3. Кушманова О.Д., Ивченко Г.М. Руководство к практическим занятиям
по биологической химии. 1983
4. Алейникова Т.Л., Рубцова Г.В. Руководство к практическим
занятиям по биологической химии. 1988
31
Дополнительная
1. Строев Е. А. Биохимия.1986
2. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. Северин Е.С.,
Николаев А.Я, 2002.
3. Биохимия. Северин Е.С., 2004.
4. Султанов Р. Г., Ибрагимов У.К. Сборник биохимических показателей
организма человека,1995
7. Хорст А. Молекулярные основы патогенеза болезней. 1982
8. Кольман Я., Рем К. - Г. Наглядная биохимия, 2000
9.Информационно технические средства: кинофильмы, электронные
учебники, компьютер, кодоскоп, слайды, раздаточные материалы.
10. www.tma.uzsi.net.
32
Скачать

переваривание и всасывание белков - Учебно