Для общего развития: теория обмена белков жиров и углеводов

Обмен белков: суточная потребность, основные источники и превращения в организме. Нервная и гуморальная регуляция.

Белки — органические соединения. Состоят из аминокислот и их фрагментов. Белки в отличие от жиров и углеводов относятся к азотсодержащим соединениям. Живые организмы используют только 20 из большого числа существующих аминокислот. Некоторые аминокислоты могут синтезироваться в организме. Это так называемые «заменимые» аминокислоты, которые в организме могут образовываться из промежуточных продуктов углеводного и жирового обмена или переходить одна в другую. «Незаменимые» аминокислоты — аргинин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треанин, триптофан и валин — в организме не синтезируются. Они должны обязательно поступать в организм с пищей.

При характеристике белков их подразделяют, с одной стороны, на животные и растительные, а с другой стороны — на полноценные и неполноценные. Полный набор «заменимых» и «незаменимых» аминокислот, который необходим организму ежедневно, содержится в таких продуктах, как мясо, молоко, яйца. Это полноценные животные белки. Растительные белки с низким содержанием «незаменимых» аминокислот относят к группе неполноценных белков. Например, кукуруза очень бедна триптофаном и лизином. В бобовых особенно мало метионина. Поэтому, чтобы получить сбалансированную смесь, содержащую все необходимые аминокислоты, вегетарианскую диету необходимо составлять из разных растительных компонентов.

Суточная доза белка для здорового взрослого человека составляет примерно 0,7 г. белка в день в расчете на 1 кг веса тела. Для беременных женщин и кормящих матерей суточная доза белка должна быть увеличена примерно на 20%. Новорожденному требуется примерно 2 г белка на 1 кг веса. С 5 лет ребенку требуется 1 г белка в сутки на 1 кг веса тела. Не рекомендуется превышать в пищевом рационе суточную норму белка, так как белки не откладываются про запас; в организме нет депо белка. При избытке белка в пище одновременно с достаточным количеством других компонентов, белок подвергается расщеплению, и промежуточные продукты превращаются в жиры, способствуя развитию ожирения.

Функции белков

1)Подобно другим питательным веществам белки выполняют пластическую и энергетическую функцию. Однако именно пластическая функция — главная функция белков. В качестве метаболического топлива для выработки энергии белки используются крайне редко.

2)Белки — строительные молекулы. Они входят в состав всех клеточных и внеклеточных структур. До 12% общей массы клетки приходится на долю белков.

3) Все ферменты организма — белки. Ферменты регулируют скорость химических реакций, протекающих в организме, снижают энергию активации химических реакций, способствуя преодолению энергетических барьеров взаимодействующими молекулами. Поэтому в организме идут химические реакции, невозможные в окружающей внешней среде. С белками связана двигательная активность на любом уровне организма, так как белки — основа двигательных структур. Двигательными белками являются актин и миозин.

4)Белки обеспечивают транспортные функции крови, в том числе и транспорт кислорода и углекислого газа (гемоглобин эритроцитов — белок).

5) Гемоглобин — основа самой мощной буферной системы крови. Вместе с другими белками плазмы крови гемоглобин поддерживает РН (уровень кислотности) жидких сред организма на постоянном уровне.Белки удерживают воду в сосудистом русле.

6)Белки крови определяют величину и направление процессов фильтрации в капиллярах. Поскольку в организме нет депо белков, белки печени, мышц, альбуминовая фракция белков плазмы крови составляют белковый резерв организма. Например, чтобы поддержать структуры и обеспечить функцию нервной системы и сердца при длительном голодании, эти белки вовлекаются в процессы обмена.

7)Белки обеспечивают восприятие сигналов, так как они образуют рецепторные структуры клеточных мембран. Глобулиновая фракция белков плазмы крови обеспечивает защитные — иммунные реакции организма. Наконец, белки могут выполнять и энергетическую функцию. Так, при полном окислении 1 г белка выделяется 4,2 ккал.

Переваривание белков, или ферментативный гидролиз, — это сложный процесс, протекающий в несколько этапов. В полости желудка белки набухают, происходит грубая ломка их молекул под влиянием соляной кислоты и ферментов желудочного сока. Основной гидролиз белков происходит в полости кишечника, где под влиянием ферментов пищеварительного сока поджелудочной железы и кишечного сока из длинных полипептидных цепей белка образуются короткие олигопептиды. Затем процессы полостного пищеварения сменяются внутриклеточным гидролизом. Олигопептиды всасываются в клетки слизистой тонкого кишечника, где их ферментативный гидролиз идет до свободных аминокислот, которые поступают в кровь воротной вены.

Роль печени в обмене белков

Печени принадлежит ведущая роль в белковом обмене. Продукты гидролиза пищевых белков — аминокислоты, поступившие в кровь воротной вены, сразу не могут быть достоянием клеток и включаться в процессы ассимиляции. Они должны пройти целый ряд химических ферментативных превращений в печени и только после этого могут стать материалом для ассимиляции. Клетки печени обладают полным набором ферментов, необходимых для превращений аминокислот, их расщепления, модификации и синтеза новых азотистых соединений. Как раз в печени из простых предшественников образуются «заменимые» аминокислоты и азотистые основания нуклеиновых кислот. Собственные структурные белки печени чрезвычайно динамичная структура — они очень быстро синтезируются и расщепляются, поэтому печень создает как бы лабильный резерв аминокислот, что особенно важно в условиях голодания.

Печень синтезирует белки на экспорт, например, многие белки плазмы крови. . Уровень содержания белков и свободных аминокислот в плазме крови остается на строго постоянном уровне, несмотря на значительные колебания в их поступлении и потребности в них. Преобразованные в печени аминокислоты и другие азотсодержащие продукты поступают в кровь, а оттуда в клетки, где и включаются в процессы ассимиляции. Клетки их используют для процессов синтеза необходимых им белковых структур. В то же время в клетках происходят и процессы расщепления собственных белков, и освободившиеся аминокислоты поступают в кровь. В некоторых случаях они также могут стать материалом для ассимиляции, но, если потребность в этом отсутствует, образовавшийся избыток аминокислот в печени в результате химических ферментативных реакций превращается в глюкозу, кетоновые тела, мочевину и углекислый газ.

Азотистый баланс

Азотистый баланс характеризует состояние белкового обмена в организме, он возникает на основе сравнения количества азота, поступившего в организм с пищей, с количеством азота, которое организм выделяет с мочой (главным образом, в виде мочевины или мочевой кислоты). По азоту пищи судят о приходе белкав организм. Азот мочи указывает на количество белка, распавшегося в организме, — т. е. на расход белка. Для нормального взрослого организма характерно азотистое равновесие — состояние, когда приход азота равен его расходу.

Белковое равновесие является динамическим и может устанавливаться при различных количествах потребляемого белка. Если суточная доза белка меньше, чем 50-60 г, белковое равновесие не устанавливается. Поэтому количество белка в сутки, при котором устанавливается динамическое равновесие, принято называть белковый минимум.

Белковый оптимум — это количество белка, примерно в 2 раза превышающее белковый минимум (для здоровых, работающих людей). В период роста или восстановления сил после болезни (белкового голодания) в организме наблюдается интенсивная задержка азота, азотистый баланс становится положительным. При положительном азотистом балансе интенсивно протекают процессы, приводящие к синтезу белка. Наоборот, недостаточное содержание белков в рационе приводит к отрицательному азотистому балансу, когда количество выделяющегося азота больше, чем количество азота, потребляемого с пищей. Частично восстановить азотистый баланс в этот период можно, увеличив в рационе долю высококалорийных жиров и углеводов.

Регуляция белкового обмена

Обмен белков в организме может существенно изменяться под влиянием различных структур центральной нервной системы, включая кору больших полушарий. Однако ведущая роль в регуляции белкового обмена принадлежит гуморальным факторам. Анаболические гормоны — это гормон роста, инсулин, тироксин, стероидные гормоны.

Гормон роста — полипептид, выделяемый передней долей гипофиза. Он стимулирует синтез РНК и белка практически во всех тканях организма. Однако характер его действия и мишени меняются по мере роста организма.

Инсулин, помимо углеводного обмена, регулирует и обмен белков. При повышении содержания аминокислот в крови он стимулирует их поступление в клетки, усиливает анаболизм тканевых белков и подавляет катаболизм аминокислот.

Тироксин — гормон щитовидной железы. Его действие проявляется в периоды, когда организм нуждается в повышении процессов синтеза белка. Стимулирует рост и дифференцировку тканей, обладает специфическим усиливающим действием на синтез окислительных митохондриальных ферментов.

Эстрогены — стероидные гормоны, образующиеся в женском организме (в яичниках). Стимулируют синтез РНК и белка в клетках матки.

Андрогены — мужские стероидные гормоны, образующиеся в яичках. По сравнению с женскими стероидами, обладают более широким влиянием, так как стимулируют синтез РНК и белков во многих тканях организма, включая клетки поперечно-полосатых мышц.

Из ряда катаболических гормонов влияние на обмен белков оказывают глюкокортикоиды, вырабатывающиеся корой надпочечников. Эти гормоны усиливают расщепление белков в клетках различных тканей и тормозят синтез белка. В то же время они стимулируют синтез белка в печени.