В желудке перевариваются нуклеиновые кислоты
РАЗДЕЛ 10. ОБМЕН НУКЛЕОТИДОВ
Рибонуклеозид- и дезоксирибонуклеозидфосфаты — существеннейшие компоненты клеток.
• Нуклеозидтрифосфаты (НТФ) используются в качестве субстратов синтеза ДНК и РНК, без которых невозможны образование белков и клеточная пролиферация.
• Природа выбрала цикл АДФ-АТФ в качестве универсального механизма трансформации энергии окисления в энергию биосинтетических процессов. В некоторых биологических процессах и другие НТФ используются в качестве источника энергии.
• Производные нуклеотидов служат донорами активных субстратов в синтезе гомо- и гетерополисахаридов, липидов и белков. Например, УДФ-глюкоза, УДФ-галактоза, ГДФ-манноза, УДФ- N-ацетилглюкозамин или ЦМФ-ацетилнейраминовая кислота принимают участие в синтезе гликогена и гликозаминогликанов; ЦЦФ-холин — в синтезе фосфолипидов.
• УДФ-глюкуроновая кислота, ФАФС, S-аденозилметионин — наиболее частые участники универсальной системы детоксикации, обеспечивающей последующее выведение ксенобиотиков (чужеродных веществ) и некоторых собственных метаболитов из организма.
• АМФ входит в состав коферментов дегидрогеназ (NAD+, NADP+, FAD, FMN) и ацилирования (КоА).
• С помощью циклических форм нуклеотидов (цАМФ, цГМФ) осуществляется передача в клетку сигналов гормонов, факторов роста, нейромедиаторов и некоторых других регуляторных молекул.
Практически все клетки организма способны к синтезу нуклеотидов (исключение составляют некоторые клетки крови). Другим источником этих молекул могут быть нуклеиновые кислоты собственных тканей и пищи, однако эти источники имеют лишь второстепенное, вспомогательное значение.
Со строением нуклеотидов и номенклатурой мы знакомились в разделе 4, в данном разделе предстоит рассмотреть метаболизм этих молекул в организме.
I. Переваривание нуклеиновых кислот пищи в желудочно-кишечном тракте
Пищевые нуклеопротеины, попадая в организм человека, в желудке отщепляют белковый компонент и денатурируют под действием НСl желудочного сока (рис. 10-1). Далее полинуклеотидная часть этих молекул гидролизуется в кишечнике до мононуклеотидов.
Рис. 10-1. Переваривание нуклеиновых кислот пищи.
В расщеплении нуклеиновых кислот принимают участие ДНК-азы и РНК-азы панкреатического сока, которые, будучи эндонуклеазами, гидролизуют макромолекулы до олигонуклеотидов. Последние под действием фосфодиэстераз панкреатической железы расщепляются до смеси 3′- и 5′-мононуклеотидов. Нуклеотидазы и неспецифические фосфатазы гидролитически отщепляют фосфатный остаток нуклеотидов и превращают их в нуклеозиды, которые либо всасываются клетками тонкого кишечника, либо расщепляются нуклеозидфосфорилазами кишечника с образованием рибозо- или дезоксирибозо-1-фосфата, пуриновых и пиримидиновых оснований.
Пищевые пурины и пиримидины не являются незаменимыми пищевыми факторами и очень мало используются для синтеза нуклеиновых кислот тканей. В энтероцитах обнаружена высокая активность ксантиноксидазы — фермента, который большую часть пуринов, поступающих в клетки, превращает в мочевую кислоту, удаляющуюся с мочой. Пиримидиновые основания, не успевшие поступить в энтероциты, под действием микрофлоры кишечника расщепляются до NH3, СО2, β-аланина и β-аминоизобутирата.
В различных клетках организма синтезируется до 90% пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов из простых предшественников de novo. Введённые в кровь азотистые основания и нуклеозиды, а также основания и нуклеозиды, образующиеся в результате внутриклеточного разрушения нуклеиновых кислот, в небольшом количестве могут использоваться для повторного синтеза нуклеотидов по так называемым «запасным» путям.
Источник
С пищей в сутки в организм поступает около 1 г нуклеиновых кислот.
Переваривание нуклеиновых кислот происходит в тонком кишечнике. Сначала, поступившие с пищей нуклеиновые кислоты под действием ферментов панкреатического сока – нуклеаз – превращаются в мононуклеотиды. Затем уже под влиянием ферментов тонкого кишечника от мононуклеотидов отщепляется фосфорная кислота, и образуются нуклеозиды. Часть нуклеозидов расщепляется затем на азотистое основание и углевод.
Продукты переваривания нуклеиновых кислот поступают в кровь, а затем в печень и другие органы.
В клетках организмов обмен РНК протекает значительно более интенсивно, чем обмен ДНК. В конечном итоге нуклеиновые кислоты расщепляются на азотистые основания, углеводы и фосфорную кислоту.
Далее пуриновыеазотистые основания в процессе катаболизма теряют аминогруппу в виде аммиака, окисляются и превращаются в мочевую кислоту.
Пиримидиновые основания подвергаются более глубокому расщеплению до углекислого газа, воды и аммиака.
Углеводывовлекаются в ГМФ-путь распада и превращаются в глюкозу.
Фосфорная кислотараспаду не подвергается. Она используется в реакциях фосфорилирования и фосфолиза или при избытке выделяется из организма с мочой.
Синтез нуклеотидов.
Все клетки организма способны синтезировать необходимые нуклеиновые кислоты и не нуждаются в наличии в пище готовых нуклеиновых кислот или их составных частей. Поэтому содержание готовых нуклеиновых кислот в пище для организма принципиального значения не имеет, хотя продукты их распада могут частично использоваться организмом.
Синтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов происходит на основе рибозо-5-фосфата. из глюкозы при её распаде по ГМФ-пути. Свободные азотистые основания обычно для этого синтеза не используются.
При синтезе пуриновых нуклеотидов к рибозо-5-фосфату присоединяются атомы углерода и азота, из которых образуется пуриновое кольцо. Источниками этих атомов являются аминокислоты глицин, глутамин, аспарагиновая кислота.Часть атомов углерода поставляется коферментами, содержащими в своём составе фолиевую кислоту и биотин. Промежуточным продуктом синтеза пуриновых нуклеотидов является инозиновая кислота. Далее из инозиновой кислоты образуются пуриновые нуклеотиды.
Синтезу пиримидиновых нуклеотидов предшествует образование необычного азотистого основания оротовой кислоты,содержащей пиримидиновое кольцо. Синтезируется оротовая кислота из аммиака и аспарагиновой кислоты. Оротовая кислота присоединяется к рибозо-5-фосфату и возникает пиримидиновый нуклеотид оротидинмонофосфат.Далее оротовая кислота в составе этого нуклеотида преобразуется в обычные азотистые основания, в результате чего появляются пиримидиновые нуклеотиды.
В связи с высокой важностью оротовой кислоты в спортивной практике в качестве пищевой добавки используется её соль оротат калия.
Дезоксирибонуклеотидыобразуются из соответствующих рибонуклеотидов путём восстановления входящей в них рибозы в дезоксирибозу.
Синтез нуклеиновых кислот.
Для синтеза нуклеиновых кислот используются мононуклеотиды обязательно в трифосфатной форме. Такие нуклеотиды содержат в своей молекуле три остатка фосфорной кислоты и обладают повышенным запасом энергии. Переход нуклеотидов в трифосфатную форму осуществляется путем взаимодействия с АТФ. Для синтеза РНК используются АТФ, ГТФ, УТФ, ЦТФ. А для синтеза ДНК, соответственно, дАТФ, дГТФ, дТТФ, дЦТФ.
Процесс репликации или редупликацииДНК иначе можно назвать удвоением.Он происходит перед делением клетки. Осуществляет его специальный фермент ДНК полимераза. Этот фермент разделяет две цепи двойной спирали и достраивает к каждой из них комплементарную ей цепь. Таким образом, из одной молекулы образуется две одинаковые дочерние молекулы, причем обе цепи ДНК служат матрицами для дочерних цепей. По мере присоединения к матрице нуклеотиды связываются в полинуклеотидные нити, которые сразу же закручиваются в двойную спираль. Биологический смысл репликации состоит в том, что из одной молекулы ДНК появляются две ее полные копии. Процесс этот идет с очень высокой точностью – ошибки крайне редки.
Процесс синтеза РНК называется транскрипцией. Процесс образования белков на матрицах информационной РНК называется трансляцией.
Транскрипцию осуществляет фермент РНК-полимераза. Этот фермент соединяет между собой рибонуклеотиды, составляющие остов молекулы РНК. Делает это фермент на основании считывания последовательности молекулы ДНК и, достраивая комплементарные ей последовательности. Показано, что в этом процессе только одна из двух цепей ДНК играет роль матрицы. Бывают, правда, и исключения – это ДНК некоторых вирусов. В процессе транскрипции участвует только ограниченный участок ДНК. Именно этот участок ДНК и понимают в молекулярной биологии, как ген.
ОБМЕН БЕЛКОВ.
1. Переваривание и всасывание белков.
2. Катаболизм белков.
3. Синтез белков.
4. Метаболизм аминокислот.
5. Азотистый баланс. Обезвреживание аммиака.
Источник
О том, что пища должна хорошо усваиваться организмом, чтобы не возникало проблем со здоровьем, большинство из нас знают еще с детского сада. Но вот, что именно нужно делать для улучшения процесса переваривания пищи, знают далеко не все, а если и знают, то нередко нарушают правила, мотивируя это целым рядом причин. В нашей статье мы напомним, что же такое пищеварение, как его улучшить и чем чревато пренебрежение правилами здорового питания.
Переваривание пищи — сложный процесс
Переваривание пищи, или пищеварение, — это сложный процесс химической и механической обработки пищи и ее усвоения организмом человека. Эту задачу выполняет весь желудочно-кишечный тракт, а не только желудок, как ошибочно думают многие. Непосредственными участниками переваривания, расщепляющими биополимеры поступающей пищи на мономеры, являются особые пищеварительные ферменты, которые вырабатываются различными отделами ЖКТ.
Пищеварение помогает нашему организму усваивать необходимые питательные вещества и избавляться от чужеродных, нейтрализуя их и не допуская попадания в кровоток. Кроме того, воздействию пищеварения подвергаются и различные микроорганизмы: под влиянием ферментов патогенные микробы погибают и не могут нанести вред здоровью человека.
Весь процесс пищеварения можно разделить на несколько основных этапов.
- Механическая и частичная ферментная обработка пищи в ротовой полости. Именно здесь поступающая еда измельчается при жевании, смачивается слюной и перемешивается. Такая предварительная подготовка существенно облегчает дальнейшую обработку пищи в органах ЖКТ. При этом чем лучше пережевана пища, тем проще организму будет ее переварить. Во-первых, мелкие фрагменты легче обработать, а во-вторых, слюна также содержит незначительное количество ферментов и при достаточно длительном пребывании во рту сложные углеводы, находящиеся в пище, понемногу начинают расщепляться. Тем не менее во рту еда находится всего 15–20 секунд — это скорее подготовка к полноценному пищеварению.
Это интересно
В слюне содержится альфа-амилаза, способная расщеплять крахмал до отдельных растворимых сахаров, таких как мальтоза, декстрин, мальтриоза.
- Пищеварительный процесс в желудке. Начинается после того, как комок пережеванной пищи проглатывается и проходит в желудок по пищеводу. Это первый этап интенсивной химической переработки поступившей еды и расщепления ее крупных молекул. В желудке переваривание идет под воздействием желудочного сока — сложного соединения с высокой кислотностью, содержащего несколько ферментов. Главный желудочный фермент — пепсин, расщепляющий белки до простых пептидов. В процессе пищеварения также участвует соляная кислота, которая вырабатывается в особых клетках слизистой желудка. Она стимулирует моторику и секрецию самого желудка и отдела верхней кишки, активирует ферменты, убивает бактерии. Кроме пепсина в переваривании участвует желатиназа, расщепляющая коллаген и желатин. Тем не менее образующиеся на этом этапе соединения еще не могут быть усвоены организмом, так как пептическое переваривание происходит в основном в поверхностном слое пищевого комка.
- Далее процесс пищеварения происходит в тонком кишечнике, где пищевые массы подвергаются воздействию сока поджелудочной железы, желчи и ферментов, производимых железами кишечной стенки. Именно здесь пища окончательно переваривается, а полезные вещества всасываются организмом через кишечную стенку. Неусвоенные соединения и вода направляются в толстый кишечник, который отвечает за всасывание воды, некоторых минералов и витаминов, а также за формирование и выведение каловых масс.
Главной железой в системе пищеварения считается поджелудочная. Именно она выделяет пищеварительные ферменты в просвет двенадцатиперстной кишки. В составе пищеварительного сока поджелудочной железы содержатся протеазы (трипсин, химотрипсин, эластазы и карбоксипептидаза), амиалаза, нуклеазы и липазы (липаза, фосфолипаза, холестеролипаза, лецитиназа). Каждый из этих ферментов выполняет свою функцию, например: протеазы расщепляют белки, липазы — жиры, а нуклеаза — нуклеиновые кислоты. Выработка сока поджелудочной железы начинается примерно через две–три минуты после приема пищи, а продолжается в течение всего времени нахождения пищи в двенадцатиперстной кишке.
Кроме ферментов поджелудочной железы в пищеварении участвуют и ферменты тонкой кишки: пептидазы, расщепляющие образовавшиеся из белков пептиды, сахараза, мальтаза, изомальтаза и лактаза, превращающие дисахариды в моносахариды (в простые односложные сахара), и липаза, «дробящая» оставшиеся жиры.
Нарушение выработки ферментов, участвующих в процессе переваривания, приводит к расстройству пищеварения. Такое состояние называют ферментной, или ферментативной, недостаточностью. Оно не является самостоятельным заболеванием, но всегда бывает вызвано сопутствующей патологией. Гастроэнтерологи называют несколько основных причин возникновения ферментной недостаточности.
Абсолютная ферментная недостаточность обусловлена уменьшением объема функционирования поджелудочной железы при:
- хроническом панкреатите, камнях поджелудочной железы;
- субтотальной панкреатэктомии;
- раке поджелудочной железы;
- свищах поджелудочной железы;
- муковисцидозе;
- квашиоркоре.
Относительная панкреатическая недостаточность может развиваться в результате:
- снижения активности энтерокиназы и инактивации панкреатических ферментов в кишке при:
- синдроме Золлингера-Эллисона;
- язвенной болезни двенадцатиперстной кишки;
- дуодените;
- дисбиозе тонкой кишки;
- нарушения транзита кишечного содержимого и нарушения смешивания ферментов с пищевым химусом при:
- дуодено- и гастростазе;
- интестинальной псевдообструкции;
- синдроме раздраженного кишечника;
- состоянии после ваготомии и дренирующих операциях;
- снижения концентрации ферментов при:
- постгастроэктомическом синдроме;
- дисбиозе тонкой кишки;
- состоянии после холецистэктомии;
- нарушения продукции холецистокинина (панкреозимина), секретина — дефицита желчных кислот в тонкой кишке, врожденного или при:
- билиарной обструкции;
- тяжелых гепатитах;
- первичном билиарном циррозе;
- патологии терминального отдела тонкой кишки;
- дисбиозе тонкой кишки;
- лечении холестирамином;
- гастрогенной недостаточности при:
- резекции желудка, гастрэктомии;
- атрофическом гастрите.
При возникновении ферментной недостаточности могут появиться расстройство аппетита, болевые ощущения в эпигастрии, тошнота, рвота, диспепсия, запоры, метеоризм, головные боли. Из-за плохого переваривания пищи, а значит, и плохого ее усвоения могут возникнуть авитаминоз и анемия.
Усвоение пищи: что такое «хорошо» и что такое «плохо»?
Мы не будем подробно останавливаться на заболеваниях, вызывающих ферментную недостаточность, — это тема для отдельной статьи. Поговорим о том, как можно помочь организму лучше справляться с перевариванием пищи.
Врачи-диетологи рекомендуют при составлении рациона учитывать следующие показатели: время переваривания продуктов и степень их усваивания организмом. Последний зависит от качества и вида пищи. Например, продукты с большим содержанием клетчатки всасываются медленно, а плотные ненасыщенные животные жиры — гораздо быстрее, чем насыщенные растительные. На процесс усвоения влияют и содержащиеся в пище микроэлементы, при этом всасывание белков, жиров и углеводов может меняться в зависимости от времени суток и даже времени года. Еще один фактор, влияющий на усвоение, — сочетание продуктов.
Специалисты делят продукты на группы в зависимости от того, насколько быстро и хорошо они усваиваются организмом.
Хорошо усваиваемые продукты — это бульоны, соки, свежие фрукты и овощи с низким содержанием клетчатки, белое куриное мясо, нежирные виды рыбы, куриные яйца. На их переваривание в среднем уходит не более двух–трех часов.
Плохо усваиваются продукты с высоким содержанием крахмала, жиров, сложных углеводов и клетчатки. К ним традиционно относят картофель, орехи, бобовые, свинину, говядину, свежий хлеб и выпечку, твердые сорта сыра, грибы, макаронные изделия, мясные и рыбные консервы, колбасы. Конечно, это не значит, что человеку, не страдающему заболеваниями желудочно-кишечного тракта, нужно полностью исключить из рациона такие продукты, но разумное ограничение все же никому не помешают. Чтобы пища лучше переваривалась, можно соблюдать очень простые рекомендации:
- Тщательно пережевывать пищу. Мы уже говорили о том, что пережевывание — это подготовительный этап пищеварения. Чем мельче будут частички еды, тем проще будет желудку справиться со своей задачей.
- Питаться регулярно, не допуская больших промежутков между приемами пищи. Оптимально — питаться пять–шесть раз в день небольшими порциями.
- Отказаться от фастфуда и слишком жирной пищи.
- Не переедать. Чересчур большое количество еды неминуемо приведет к проблемам с пищеварением — организм просто не сможет справиться с большими объемами пищи.
Помимо этого, здоровому человеку следует включать в свой рацион продукты, стимулирующие пищеварительную деятельность. Это различные пряности, перец, чеснок, горчица, хрен и другие «жгучие» корнеплоды (редька, редис, репка). Отметим: употреблять их можно только во время основного приема пищи и только тем, у кого нет проблем с желудком или другими органами ЖКТ.
О том, чем еще можно помочь организму и как ускорить переваривание и усвоение пищи, расскажем ниже.
Можно ли ускорить усвоение пищи?
Еда — одно из самых больших удовольствий для человека. Бывает очень сложно устоять перед соблазном, особенно во время праздников. Результатом становится переедание, ведь хочется попробовать и салаты, и основное блюдо, например жареное мясо, и торт на десерт, и вообще все, что есть на столе. Если человек съел явно больше, чем следовало, нельзя прибегать к радикальным действиям, например вызывать рвоту, принимать слабительные или садиться на голодную диету. Если нет нарушений функции желудочно-кишечного тракта, при появлении неприятных симптомов (тяжести в животе, вздутия, отрыжки, тошноты) из-за погрешностей в питании рекомендуется прием ферментных препаратов, улучшающих пищеварение.
Препараты делятся на несколько групп[1], каждая из которых отвечает за коррекцию нарушений различного типа:
- Экстракты слизистой желудка, в качестве главного действующего вещества которых выступает пепсин. Эта группа направлена главным образом на коррекцию гастрогенной ферментной недостаточности.
- Препараты с панкреатином, в состав которого могут входить протеазы, амилаза и липаза. Они применяются для терапии панкреатической ферментной недостаточности. Такие препараты помогают поджелудочной железе переваривать пищу, поддерживая нужный уровень ферментов, и обеспечивают органу покой, поскольку высокая концентрация ферментов в просвете двенадцатиперстной кишки снижает активность поджелудочной.
- Комбинированные препараты на основе панкреатина, гемицеллюлазы и компонентов желчи. Они показаны для стимулирования работы поджелудочной железы, моторики кишечника и желчного пузыря.
- Растительные энзимы, представленные папаином, грибковой амилазой, протеазой, липазой.
- Комбинированные ферменты, содержащие панкреатин в сочетании с растительными энзимами, витаминами.
- Дисахаридазы (тилактаза).
Действие ферментосодержащих препаратов направлено на улучшение работы желудочно-кишечного тракта и устранение симптомов переедания, таких как тяжесть в желудке, тошнота, вздутие.
На эффективность лечения, кроме типа основного действующего вещества, влияет и форма выпуска лекарственного средства, — таблетки, капли или капсулы, содержащие микрогранулы. Недостатком таблеток и капель является то, что при попадании в желудок они инактивируются под действием желудочного сока. Капсула разрушается под действием кислой среды желудочного сока, а оболочка микрогранул, наоборот, растворяется в щелочной среде тонкого кишечника. Активное вещество таким образом в неизменном виде достигает верхних отделов кишечника, где особенно необходима достаточная концентрация пищеварительных ферментов.
Подход к нормализации пищеварения должен быть комплексным. Желательно сочетать соблюдение принципов здорового питания с оптимальной физической нагрузкой, которая также способствует нормальной работе органов пищеварения. А при возникновении таких симптомов нарушения пищеварения, как диспепсия, метеоризм, диарея, обусловленных ферментной недостаточностью, следует принять ферментный препарат, рекомендованный врачом.
Источник