إستقلاب البروتين

إستقلاب البروتين بالإنجليزية Protein metabolism ، ترمز إلى مختلف العمليات الكيميائية الحيوية المسؤولة عن عمليات الإبتناء والتقويض للالبروتينات والأحماض الأمينية.

الحالة الديناميكية لبروتينات الجسم

تتميز جميع بروتينات الجسم والتي تضم بروتينات البلازما والهيموجلوبين والبروتينات داخل الخلايا بالتحلل والتخليق المستمر ، فحوالي نصف بروتينات الكبد والأمعاء تتحلل وتتكسر خلال 70 يوم. كما حتى هناك تخليقا مستمرا للهرمونات البروتينية وإنزيمات الأمعاء الهضمية. كما يتم سحب البروتين الموجود في مكان ما في الجسم لكي يسد نقصا في أماكن أخرى. فمثلا يعد ألبومين البلازما مصدرا لتزويد الإحتياجات البروتينية في أثناء الصيام. وبعد ثبات واستقرار حالة الكائنات الحية البالغة نتيجة عملية الاتزان الناشئة بين معدلات تخليق وتحلل مكونات أجسام هذه الكائنات ، فالنتيروجين الذي يفقده الجسم عن طريق البول والمواد البرازية يساوي المحتوى النيتروجيني الكلي في الوجبات الغذائية. هذا ويتم فقد وطرح النيتروجين من الجسم عن طريق البول أساسا والمواد البرازية والعرق وسوائل الحيض في الإناث ، قشور الجلد وسقوط الشعر ، ونموالأظافر وفي حالات القئ أما دخول النيتروجين فيتم عن طريق بروتينات الغذاء بعد هضمها وامتصاصها.

التوازن النيتروجيني

يقصد بالتوازن النيتروجيني الفرق بين كمية النيتروجين الداخلة إلى الجسم وكمية النيتروجين التي يقوم الجسم بطرحها وإخراجها وعلى ذلك توجد ثلاث حالات:

- إذا كانت كمية النيتروجين الداخلة للجسم تساوي كمية النيتروجين الخارجة منه ،قد يكون الشخص في حالة إتزان نيتروجيني ، والأشخاص الذين يتناولون غذاءا متوازناقد يكونون في حالة اتزان نيتروجيني.

- أما إذا زادت كمية النيتروجين المطروحة من الجسم عن كمية النيتروجين الداخلة إليه ، فإن الشخص يعاني من اتزان نيتروجيني سالب ، ويحدث هذا في حالات الأمراض المنكهة للجسم ، والحمى ، والتجويع وفي حالة سقم السكر ، وهنا يعتمد الجسم على بروتيناته في انتاج الطاقة ، وبذلك يظهر النيتروجين في البول في صورة البولينا.

- إذا قلت كمية النيتروجين المطروحة من الجسم عن تلك الداخلة إليه ، فإن الشخصقد يكون واقعا تحت اتزان نيتروجيني موجب ويحدث ذلك أثناء النمو، والحمل وفي فترة النقاهة أوالتماثل للشفاء ، وفي هذه الحالات ، فإن الجسم يقوم بتخليق بروتينات جديدة من بروتينات الغذاء ، أي إذا الكائن يقوم ببناء جسمه.

الاحتياجات البروتينية اليومية

ليست هناك قابلية لتخزين النيتروجين الزائد عن حاجة الجسم ، كما هي الحال بالنسبة إلى المواد الكربوهيدراتية والمواد الدهنية ، ففي حالة الإتزان النيتروجيني فإن زيادة أونقص النيتروجين الداخل إلى الجسم تتبعه إعادة ضبط النيتروجين الذي يقوم الجسم بإخراجه. وليس هناك مرشد على حتى كمية البروتين الزائدة عن الحاجة والداخلة في أجسام الأشخاص البالغين الأصحاء لها فائدة غذائية. هذا وتقدر الإحتياجات اليومية من البروتين بالنسبة إلى البالغين الأصحاء حوالي واحد جرام/كيلوجرام من وزن الجسم ، بفرض تزويد الجسم بالطاقة الحرارية التي يحتاجها من خلال المواد الكربوهيدراتية والدهنية. هذا ولابد حتى تكون نصف هذه الكمية من البروتين من النوع عالي القيمة.

البروتين الزائد عن حاجة الجسم

يتم استغلال كمية البروتين الزائدة عن حاجة الجسم في انتاج الحرارة والطاقة. وينتج عن ذلك تحول هذه البروتينات إلى ثاني أكسيد الكربون والماء ، وطرح النيتروجين كناتج إخراجي في صورة البولينا التي تخرج من الجسم عن طريق الكليتين ذائبة في الماء الذي يمثل جزءا من البول. ويتم طرح حوالي 30 جرام من البولينا من بروتين الطعام العادي الزائد عن حاجة الجسم ، وتزداد هذه الكمية بزيادة نسبة البروتين في الوجبة الغذائية عن المعدل الطبيعي ، وكذلك يزداد الطلب على الماء لطرح هذه الكمية المتزايدة من البولينا. وعلى ذلك تزيد أيضا كمية البول المخرج وتسمى عملية إزالة الجزء النيتروجيني من الحمض الأميني بنزع مجموعة الأمين ، ويتم تحويل هذا النيتروجين أولا إلى النشادر ، وفي الكبد تتحول هذه النشادر إلى البولينا. وفي حالة الفشل الكبدي فإن النشادر المتكونة لا تتحول إلى البولينا ، وقد يؤدي ذلك إلى التسمم النشادري الذي يفضي بدوره إلى الإغماء.

دورة البولينا

على الرغم من حتى عملية نزع المجاميع الأمينية وتكوين البولينا تتم في جميع خلايا الجسم ، فإن تحول الأمونيا إلى البولينا يتم فقط في خلايا الكبد في سلسلة من التفاعلات يتلوبعضها بعضا فيما يعهد بدورة كربس لتكوين البولينا أودورة البولينا وتسمى أيضا دورة الأورنيثين بإعتباره الحمض الأميني الذي تبدأ به الدورة.

عملية نزع المجموعة الأمينية المقترنة بالأكسدة

من أبرز الإنزيمات التي تقوم بهذه العملية إنزيم جلوتامات ديهيدروجينيز ، ويستطيع هذا الإنزيم بالتنسيق مع الانزيمات الناقلة للمجاميع الأمينية حتى يحول المجاميع الأمينية في معظم الأحماض الأمينية إلى نشادر حر.

استقلاب الأحماض الأمينية

القائمة التالية تضم روابط إلى معلومات عن استقلاب أحماض أمينية محددة.

السلاسل الجانبية المشحونة إيجاباً
- Arginine
- Histidine
- Lysine
السلاسل الجانبية المشحونة سلباً
- Aspartic acid
- Glutamic acid
Polar uncharged side chains
- Serine
- Threonine
- Asparagine
- Glutamine
حالات خاصة
- Cysteine
- Selenocysteine
- Glycine
- Proline
السلاسل الجانبية الكارهة للماء
- Alanine
- Valine
- Isoleucine
- Leucine
- Methionine
- Phenylalanine
- Tyrosine
- Tryptophan