Proteine sunt unul dintre cele trei grupuri principale de nutrienți pe care îi luăm împreună cu mâncarea. Acestea sunt formate din aminoacizi care sunt legați prin legături peptidice. Unele dintre ele au, pe lângă aminoacizi, reziduuri de carbohidrați (glicoproteine) sau resturi de lipide (lipoproteine). În funcție de numărul de aminoacizi care intră în moleculă, compușii sunt împărțiți în:

fiziologie

  • peptide - conțin până la 10 AK;
  • polipeptide - conțin până la 100 AK;
  • proteine ​​- contin peste 100 AK.

Proteinele sunt extrem de importante pentru organismele vii. Ei îndeplinesc o funcție structurală și de reglementare. Toate organitele celulare au componente proteice, iar citoscheletul și elementele contractile sunt alcătuite din proteine. Enzimele și majoritatea hormonilor au o structură proteică. Există, de asemenea, cromoproteine, care sunt proteine ​​cu o grupă protetică pigmentară care conține metal. Acestea includ proteine ​​care sunt implicate în diferite etape ale respirației - hemoglobină, mioglobină, citocromi. Proteinele sunt implicate în procesele de semnalizare intercelulară și adeziune celulară și în implementarea răspunsului imun. Proteinele din plasmă îndeplinesc funcții extrem de importante - de protecție, de transport, hemostatice și de reglare.

Echilibrul azotului

În țările cu dezvoltare economică scăzută, unde după oprirea alăptării aportul de proteine ​​este extrem de scăzut, există boala kwashiorkor, ceea ce înseamnă o boală a înțărcării bebelușului din sânul mamei. La copiii bolnavi există o întârziere în dezvoltarea fizică, hipoproteinemie, edem și apărare redusă.

Majoritatea proteinelor luate împreună cu alimentele sunt digerate cu succes. Sub influența enzimelor proteolitice și a peptidazelor, proteinele sunt descompuse în aminoacizi și di- și tripeptide. În tractul digestiv, aminoacizii sunt reabsorbiți prin transportul activ secundar legat de sodiu. Mecanismele de transport în epiteliul tubului proximal în rinichi sunt similare. Astfel, aminoacizii filtrați în mod normal în glomerul sunt reabsorbiți. Un defect în sinteza transportorilor diferitelor grupuri de aminoacizi dezvoltă tulburări grave care sunt însoțite de pierderea aminoacizilor în urină. Aceste condiții provoacă, de asemenea, modificări grave în sistemul nervos central și în organele interne.

Proteinele celulare sunt în mod constant reînnoite. Defalcarea lor are loc în organite celulare speciale numite proteazomi, sub influența enzimelor proteazei. O proteină destinată degradării sau, cu alte cuvinte, pentru intrarea în proteazom, este marcată cu proteine ​​cu greutate moleculară mică, care se găsesc în toate celulele eucariote. Aceste proteine ​​cu greutate moleculară mică sunt numite ubiquitine.

Pe lângă degradare, procesele de sinteză a proteinelor au loc în celule. Acestea sunt unul dintre cele mai complexe și fin reglate procese din celule, deoarece structura specifică a fiecărei proteine ​​este esențială pentru funcționarea acesteia. Sinteza proteinelor are loc în mai multe etape. Începe în nucleul celular cu transcripție, continuă în ribozomi ai reticulului endoplasmatic cu traducere și se încheie cu o serie de modificări posttranslaționale, prin care se realizează structura complexă terțiară și cuaternară a proteinei respective. În fiecare dintre aceste etape, poate apărea o eroare de sinteză, care duce la formarea unei proteine ​​defecte, care poate provoca consecințe funcționale grave. Ca rezultat al proceselor de sinteză în fluidul extracelular, se formează o rezervă semnificativă de aminoacizi, care este în echilibru cu plasma și proteinele celulare. Această rezervă este reînnoită prin aportul de proteine ​​și o parte din aceasta se pierde în compoziția compușilor care conțin azot.

Aminoacizi

Catabolismul aminoacizilor

Un aminoacid poate fi re-format din coloana vertebrală a carbonului unui β-cetoacid dezaminat datorită reversibilității reacției. Unii dintre cetoacizi pot fi, dacă este necesar, direcționați către intermediarii metabolismului carbohidraților. Mai mult de 50% din aminoacizii din proteinele animale pot fi transformați în glucoză. Din acest motiv, aceștia sunt denumiți aminoacizi glicogeni. Cele mai importante dintre acestea sunt alanina, aspartatul și glutamatul. Dezaminarea unora dintre aminoacizii produce cetoacizi, care sunt tipici metabolismului lipidic. Acești aminoacizi sunt denumiți ketogenici. Reprezentanții lor cei mai importanți sunt leucina, izoleucina, fenilalanina și tirozina. Alți aminoacizi sunt implicați în construcția compușilor importanți fiziologic, cum ar fi purinele și pirimidinele, poliaminele, creatina, fosfolipidele, carnitina, unii hormoni neproteici și neurotransmițători.

Reglarea metabolismului proteinelor

Nivelurile optime de proteine ​​din organism sunt esențiale pentru menținerea homeostaziei. Din acest motiv, procesele de metabolizare a proteinelor sunt supuse unei reglementări fine. Se efectuează ca urmare a acțiunii unui număr de factori vegetativi, hormonali și paracrini. Corpul depozitează rezerve de carbohidrați și lipide, dar nu există proteine. În condiții de deficit energetic, începe descompunerea proteinelor active din punct de vedere structural și funcțional. Această caracteristică a metabolismului proteinelor necesită o interacțiune foarte precisă între factorii de reglementare anabolici și catabolici.

Hormonii implicați în anabolismul proteinelor sunt insulina, hormonul somatotrop și steroizii androgenici. Acestea funcționează după cum urmează:

  • Insulina - acest hormon stimulează toate etapele sintezei proteinelor în mușchi, ficat și țesut adipos. O importanță deosebită pentru procesul de traducere este activarea protein kinazei B și fosforilarea compușilor cheie. Efectul insulinei este mai pronunțat după masă și la concentrații mari de glucoză și aminoacizi în sânge. Acest hormon are, de asemenea, un efect antiproteolitic, care se exprimă prin inhibarea degradării proteinelor în proteazomii celulari;
  • hormon somatotrop (hormon de creștere) - are un efect anabolic pronunțat asupra metabolismului proteinelor în ficat, mușchi, organe interne, os și cartilaj. Acest efect al părților se datorează acțiunii directe a hormonului somatotrop și este asociat cu transportul transmembranar crescut al aminoacizilor în spațiul intracelular. Hormonul de creștere stimulează lipoliza în țesutul adipos, eliberând astfel energia necesară pentru sinteza proteinelor. Unele dintre efectele hormonului somatotrop sunt mediate de acțiunea factorului de creștere asemănător insulinei (IRF-1). Acțiunile sale sunt similare cu cele ale insulinei, deoarece are un efect anabolic și antiproteolitic.;
  • steroizi androgeni - testosteronul stimulează sinteza proteinelor musculare.

În timpul pubertății, crește producția de hormon sexual masculin, hormon de creștere și factor de creștere asemănător insulinei. Ca rezultat, se formează diferențele tipice de gen în masa musculară, forța musculară și os. Sinteza proteinelor este stimulată și de aportul de alimente bogate în proteine.

Există, de asemenea, hormoni care au un efect catabolic asupra metabolismului proteinelor. Acestea includ glucocorticoizi și hormoni tiroidieni. Glucocorticoizii furnizează substraturi pentru gluconeogeneză prin degradare sporită a proteinelor. Hormonii tiroidieni sporesc ciclul proteinelor stimulând atât catabolismul proteinelor, cât și anabolismul proteinelor. În hipertiroidism predomină efectul asupra catabolismului proteinelor, în special în țesutul muscular. Acest lucru duce la dezvoltarea miopatiei tirotoxice, scăderea masei musculare și slăbiciune musculară. Inflamația și procesele infecțioase afectează, de asemenea, metabolismul proteinelor prin producția crescută a citokinelor interleukină-1, interleukină-6, factor de necroză tumorală-? Aceasta suprimă sinteza proteinelor asociată cu procesele de creștere, recuperare și alăptare. Aminoacizii sunt redirecționați către țesuturile implicate în procesul inflamator și sunt utilizați pentru a sintetiza mediatori inflamatori și imunoproteine ​​necesare pentru protejarea organismului.