Białka- metabolizm

• Białka - najważniejsza pod względem ilościowym - grupa makrocząsteczek w organizmie ludzkim

• Białka są głównym nośnikiem azotu w każdym organizmie

• Bilans azotowy - miara obrotu metabolicznego białek

• Rozkład białek pokarmowych

• Rozkład białek wewnątrzkomórkowych

• Rozkład białek pozakomórkowych

• Zarys metabolizmu białek

Białka są polimerami związków zawierających azot

Jest on zawarty głównie w grupach aminowych aminokwasów:
♦ w g. aminowych

♦ w g. amidowych glutaminy i asparaginy

♦ w pierścieniu tryptofanu, proliny, hydroksyproliny

♦ w g. guanidynowych argininy

Obrót metaboliczny białek

W przypadku człowieka o przeciętnej masie ciała dzienny „obrót” białka wynosi
około 400 g,

• Większość aa uwolnionych w wyniku rozpadu białek tkankowych jest ponownie wykorzystywana do syntezy białek

• Około 25% aa, która ulega degradacji i musi być zastąpiona aa dostarczonymi z pożywieniem

Czym jest spowodowany szybki obrót metaboliczny białek w organizmie?

• Wiele białek jest względnie krótko żyjącymi

• tzn. że ich okres połowicznego rozkładu wynosi
  średnio 2-8 dni,

• do takich białek szczególnie krótko żyjących
  należy wiele kluczowych enzymów metabolizmu
  pośredniego,

• ulegają one rozpadowi już po kilku godzinach po
  ich syntezie i są zastępowane nowo powstałymi
  cząsteczkami co umożliwia komórkom
  dopasowanie ilości i aktywności ważnych
  enzymów do ich aktualnego komórkowego
  zapotrzebowania

Bilans azotowy

Jest to porównanie ilości azotu przyswojonego w ciągu doby do ilości azotu wydalonego,

• U dorosłego i zdrowego człowieka bilans azotowy jest zrównoważony,

• W okresie wzrostu i dojrzewania, a także w ciąży lub rekonwalescencji po
  niektórych chorobach, bilans powinien być dodatni,

• Ujemny bilans jest często objawem choroby, a to wskazuje na postępujący
  ubytek białka z organizmu

Wszystkie komórki są zdolne do syntezy białek

• Translacja - biosynteza przebiega w cytoplazmie, uczestniczą w niej złożone nukleoproteinowe - rybosomy

• Funkcjonalne formy większości białek powstają w procesie kilkuetapowym:

♦ najpierw następuje wykształcenie aktywnej biologicznie konformacji łańcucha
peptydowego, co odbywa się z udziałem białek opiekuńczych - fałdowanie
♦ końcowego proces „potranslacyjnego” dojrzewania, który polega na
dołączaniu są do pofałdowanych białek dodatkowych grupy np.
oligosacharydynowe lub lipidowych - ten proces przebiega w Retikulum
endoplazmatycznym i w aparacie Golgiego

♦ gotowe białka są transportowane do miejsc swojego funkcjonalnego
przeznaczenia - sortowanie białek

Rozkład białek

wewnątrzkomórkowy degradacja niektórych białek przebiega w lizosomach - są one „żołądkiem komórki” i służą do rozkładu części składowych komórki, do tego wykorzystują ok. 40 różnych hydrolaz, które mogą trawić wszystkie rodzaje makrocząsteczek

wewnątrzkomórkowy pozalizosomalna degradacja niektórych białek odbywa się z udziałem proteasomów tj. wieloenzymatyczne kompleksy białkowe występujące w cytoplazmie i jądrze wszystkich komórek eukariotycznych

typowa komórka ludzka zawiera ok. 30 000 proteasomów

1. Białka do degradacji w proteasomach
naznaczane są ubikwityną (białko),
2. Naznaczone ubikwityna białka są
rozpoznawane przez proteasomy
i przytłaczane do nich,
3. Następuje etap ich rozfałdowania z
udziałem energii,
4. A po nim rozkład do aa, lecz ubikwityna
nie podlega temu procesowi i wraca do
ponownej aktywacji podobnie jak
proteasom.

Rozkład białek pozakomórkowych

• Macierz pozakomórkowa skupia około połowy wszystkich białek organizmu ludzkiego,

• Głównym, takim białkiem jest kolagen,

• Dość obficie występuje elastyna, glikoproteiny błon podstawnych i rdzenie białkowe proteoglikanów,

• Degradacja tych białek zachodzi przy udziale metaloproteinaz macierzy pozakomórkowej - MMP,

• MMP są syntetyzowane i wydzielane poza komórki w postaci nieaktywnych prekursorów zwanych zymogenami (ok. 20 MMP opisano i wiadomym jest, że są endopeptydazami,

• Najlepiej poznaną jest kolagenaza i żelatynaza,

• Aktywność MMP jest regulowana przez tkankowe inhibitory metaloproteinaz - TIMP.