TRAWIENIE BIAŁEK

PROTEOLIZA

•

Rozpad białek zachodzi pod działaniem enzymów
proteolitycznych, które huydrolizują wiązanaia peptydowe.

•

Proces ten nazywamy – proteolizą.

REAKCJA PROTEOLIZY

ENZYMY PROTEOLITYCZNE/PROTEAZY/PEPTYDAZY
DZIELIMY NA:

•

Egzopeptydazy

•

Aminopeptydazy – odłączają aminokwasy N-końcowe

•

Koarboksypeptydazy – odłączają aminokwasy C-końcowe

•

Endopeptydazy – hydrolizują wiązanie peptydowe położone w
środku łańcucha białkowego (prowadzą do fragmentacji peptydu)

•

Proteazy możemy podzielić ze
względu na budowę ich miejsca
aktywnego na:

•

Serynowe

•

Cysteinowe

•

Asparaginianowe

•

Treoninowe

•

Metaloproteinazy (najczęściej z
jonem Zn2+)

ROZPAD BIAŁEK POKARMOWYCH

W sokach trawiennych przewodu pokarmowego znajdują
się enzymy:

•

W soku żołądkowym – pepsyna

•

W soku trzustkowym – trypsyna, chymotrypsyna,
elastaza i karboksypeptydaza

•

W soku jelitowym - aminopeptydaza

PEPSYNA

•

Optymalne pH: 1-2 (białko ulega denaturacji)

•

Rozkłada wiązanie peptydowe powstałe z
udziałem gryup aminowych aminokwasów
aromatycznych i kwaśnych oraz pomiędzy
waliną i leucyną

•

Jest endopeptydazą

TRYPSYNA

•

Optymalne pH: 8

•

Rozkłada wiązania peptydowe z udziałem grup
karboksylowych aminokwasów lizyny i
argininy.

CHYMOTRYPSYNA

•

Optymalne pH: 8

•

Rozkłada wiązania peptydowe z udziałem grup
karboksylowych aminokwasów aromatycznych:
fenyloalaniny, tyrozyny i tryptofanu

ELASTAZA

•

Optymalne pH: 8

•

Rozkłada wiązania peptydowe pomiędzy
różnymi aminokwasami obojętnymi,
szczególną aktywnośc wykazuje wobec
elastyny.

KARBOKSYPEPTYTAZA A

•

Opymalne pH: 8

•

Odłącza różne aminokwasy C-końcowe, z
wyjątkiem lizyny i argininy

KARBOKSYPEPTYDAZA B

•

Optymalne pH: 8

•

Odłącza aminokwasy C-końcowe, argininę i
lizynę, przez co uzupełnia działania
karboksypeptydazy A

WCHŁANIANIE AMINOKWASÓW

•

Aminokwasy powstające w wyniku hydrolizy białek
transportowane są przez rąbek szczoteczkowy przy
udziale PLP przez liczne przenośniki podobne do
SGLT-1

•

Wyróżniamy następujące przenośniki:

•

Zależne od Na+: dla aa obojętnych

•

Niezależne od Na+: dla aa lipofilnych i
obojętnych

•

Flora bakteryjna jelita powoduje
przekształcenie niewchłoniętych
aminokwasów.

•

Aminowkwasy siarkowe przekształcane są w
tiole, z których powastaje siarkowodór.

•

Powastały z deaminacji amoniak dostaje się do
krążenia wrotnego, skąd eliminuje go wątroba.

ROZPAD BIAŁEK
WEWNĄTRZKOMÓRKOWYCH

•

Rozkład zachodzi pod działaniem proteaz
wewnątrzkomówrkowych.

•

Niektóre białka przeznaczone do rozkładu są
znakowane ubikwityną.

•

W komórce eukariotycznej są dwa szlaki
preteolizy: lizosomalny i pozalizosomalny

SZLAK LIZOSOMALNY

•

We wnętrzu lizosomu znajduje się około 40
enzymów hydrolitycznych, wśród nich wystepują
proteazy zwane katepsynami (od A do S)

•

Działają one głównie w kwaśnym zakresie pH, w
miejscach aktywnych zawiarają cysteinę,
asparaginian lub serynę.

•

Najliczniej występują katepsyny cysteinowe (B,H,L)

•

W pewnych przypadkach katepsyny mogą
wydostawać się do cytosolu, a nawet poza
komórkę – do krwioobiegu.

SZLAK LIZOSOMALNY CD.

•

Łączne działanie wielu katepsyn prowadzi do
doszczętnej degradacji białek
wewnątrzkomórkowych

•

Proteoliza lizosomalna nie wymaga
ubikwitynacji substratu białkowego

UBIKWITYNA

•

Jest oina obecna we wszystkich komórkach
eukariotycznych

•

jej aminokwasem C-końcowym jest glicyna

•

Grupa karboksylowa wytwarza wiązanie
izopeptydowe z grupą ε-aminową należącą do
lizyny (przy zużyciu ATP)

•

W procesie tym pośredniczą 3 enzymy: E1, E2 i E3

•

Zwykle białko przeznaczone do degradacji wiąże
się z szeregiem cząsteczek ubikwityny
(kompleksem poliubikwitynowym)

SZLAK POZALIZOSOMALNY

•

Funkcjonuje w:

•

Cytosolu

•

Mitochondriach

•

Siateczce endoplazmatycznej

•

Aparacie Golgiego

•

Jądrach komórkowych

SZLAK POZALIZOSOMALNY CD.

•

Największe znaczenie ma proteasom. Jest to
kompleks wieloenzymatyczny rozkładający
białka oznakowane ubikwityną. Występuje w
jądrach i cytozolu wszystkich komórek
eukariotycznych.

•

Typowa komórka ludzka zawiwera około 30
000 proteasomów.

•

Ze względu na stałą sedymentacji jest
nazywany proteasomem 20S

PROTEASOM 20S

•

Składa się z 28 podjednostek ułożonych w cztery
współosiowe pierścienie (jeden pierścień – 7
podjednostek)

PROTEASOM 20S CD.

•

Podjednostki β tworzą kanał w którym znajdują
się miejsca aktywne proteaz.

•

Podjednostki α zapewniają selektywność
proteolityczną proteasomu. Pełnią funkcję
filtra, który pozwala na wniknięcie tylko białek
oznakowanych ubikwityną.

•

Proteasom 20S wiąże na swoich
przeciwstawnych biegunach dwa kompleksy
regulatorowe o stałej sedymentacji 19S, tak
powstaje proteasom 26S

KOMPLEKS REGULATOROWY

•

Składa się z wielu podjednostek, conajmniej 6
z nich wykazuje aktywność ATP-azową.

•

Podjednostki te prawdopodobnie uczestniczą w
rozfałdowywaniu substratów białkowych
kosztem energii uwalnianej z ATP

DZIAŁANIE PROTEASOMU 26S

•

Cząsteczka substratu białkowego, pozbawiona
struktury przestrzennej w wyniku rozfałdowania
wnika do wnętrza kanału wytworzonego przez
podjednostki proteasomu, gdzie ulega rozpadowi.

•

Różne białka sa degradowane z różną prędkością
(od kilku minut do kilku tygodni) szybkość
rozkładu białek zależy od stanu fizjologicznego
narządu.

•

Degradacja białek mięśni szkieletowych zwiększa
się podczas głodu.

ROZPAD BIAŁEK POZAKOMÓRKOWYCH

•

Głównym białkiem pozakomórkowym jest kolagen,
licznie występują również: elastyna, glikoproteiny
błon podstawnych i rdzenie białkowe.

•

Rozpad białek pozakomórkowych zachodzi z
udziałem metaloproteinaz (atom Zn2+ w miejscu
aktywnym)

•

Metaloproteinazy są wydzielane poza komórkę w
postaci nieaktywnych prekursorów – zymogenów.
(odłączają fragment polipeptydowy przechodząc
w formę aktywną)

METALOPROTEINAZY

•

Są wiązane przez składniki macierzy
pozakomórkowej.

•

Są endopeptydazami.

•

Produkty proteolizy zachodzącej poza
komórką, ulegają endocytozie i dalej są
rozkładane do produktów
drobnocząsteczkowych.

•

Najlepiej poznanymi metaloproteinazami są
kolagenazy i żelatynazy.

•

Trawienie kolagenu ze względu na jego
trihelikalną strukturę jest utrudnione. Enzymy
rozkładające kolagen nazywamy
kolagenazami.

•

Żelatyna (zdenaturowany kolagen) jest łatwo
rozkładana przez proteazy.

ROZKŁAD CZĄSTECZKI
TROPOKOLAGENU

•

Kolagenaza tkankowa rozkłada tropokolagen
na tropokolagen A i tropokolagen B (o niskiej
temperaturze topnienia, które w fizjologicznej
temperaturze organizmu ulegają denaturacji)

•

Wnikają do komórki drogą endocytozy i są
dalej trawione przez nieswoiste proteazy do
produktów drobnocząsteczkowych.