Обмен белков и аминокислот

Общая характеристика

Белки являются основными функциональными молекулами всех видов живых организмов. Почти любая работа в клетке — химическая, сократительная, рецепторная, транспортная, иммунная и многие другие выполняются белками. В отличие от углеводов и липидов белки и составляющие их аминокислоты нс способны резервироваться в организме.

С помощью изотопных методов было установлено, что белковый обмен в организме человека характеризуется высокой скоростью.

Ежесуточно в организме взрослого человека обновляется -1—2% белков от их общего количества, и соответственно такое же количество белков должно быть синтезировано в течение суток. Примерно ²/з аминокислот, образовавшихся в процессе распада белков, вновь используются для их синтеза, источником ~'/₃ аминокислот являются белки пищи.

Кроме синтеза белков, аминокислоты, поступившие в организм с пищей, расходуются на синтез ряда азотсодержащих компонентов, в том числе нейромедиаторов, гормонов, а неиспользованные подвергаются расщеплению. В процессе деградации азот аминокислот включается в молекулу мочевины и выводится из организма с мочой, а их углеродный скелет в зависимости от его строения либо превращается в липиды и углеводы, либо окисляется в соответствии с энергетическими потребностями организма.

Таким образом, через аминокислоты белковый обмен тесно интегрирован с обменом углеводов, липидов, нуклеиновых кислот и отличается чрезвычайной разветвленностью (рис. 24.1).

Рис. 24.1. Общая схема белкового обмена и его интеграция с обменом углеводов и липидов: ОА — оксалоацетат; «-КГ — а-кетоглутарат; Г-1 -Ф — глюкозо-1 -фосфат;

Г-6-Ф — глюкозо-6-фосфат Если учесть, что все ферменты имеют белковую природу, а многие из них выполняют не только каталитическую, но и регуляторную функцию, а также то, что ряд гормонов являются белками или синтезируются из аминокислот, становится очевидным, что именно белки и белковый обмен координируют, регулируют и интегрируют многообразие химических превращений в организме в целом.

Суточная потребность человека в белках составляет 80—100 г при трате общего количества энергии в пределах 10 000 кДж, для людей физического труда — 120—150 г. Особенно чувствительны к белковому голоданию нервная и эндокринная системы, и в первую очередь кора головного мозга.

Суточные потребности в белке резко возрастают при беременности, а также при некоторых заболеваниях, связанных с выделением белка с мочой, экссудатами, асцитной жидкостью и т. д.

Состояние белкового обмена в организме зависит не только от количества принимаемого с пищей белка, но и от его качественного состава, определяющего биологическую ценность пищевых белков.

Значение пищевых белков для организма определяется главным образом двумя факторами: 1) близостью аминокислотного состава пищевого белка к аминокислотному составу белков тела;

2) содержанием в белках незаменимых аминокислот, которые животные и человек, в отличие от растений и микроорганизмов, не могут синтезировать. Из 20 аминокислот, входящих в состав белков, только 10 способны синтезироваться в организме — это заменимые аминокислоты, остальные 10 аминокислот являются незаменимыми (табл. 24.1), т. е. они должны поступать в организм с пищей.

Как видно из табл. 24.1, аргинин и гистидин относятся к полунезаменимым, т. е. они могут синтезироваться в организме, но в количестве, недостаточном для сохранения нормальной жизнедеятельности человека. Последствия недостаточности какой-либо незаменимой аминокислоты приводят к остановке роста и развитию клинической картины, напоминающей авитаминоз.

Биологическая ценность пищевого белка зависит, как было указано выше, от степени его усвоения организмом, т. е. от соответствия между аминокислотным составом потребляемого белка и аминокислотным составом белков тела. Для человека, например, белки мяса, молока, яиц биологически более ценны, поскольку их аминокислотный состав ближе к аминокислотному составу органов и тканей человека. Поэтому в суточном рационе человека примерно поло;

Таблица 24.1. Заменимые и незаменимые аминокислоты.

• Полунезаменимые аминокислоты.

вина белков должна быть животного происхождения. Однако следует помнить, что растительные белки содержат полный набор аминокислот, хотя и несколько в другом соотношении.

Поскольку основная масса азота организма представлена азотом аминокислот, принято считать, что для оценки состояния обмена белков достаточно точным критерием может быть определение азотистого баланса— разницы между введением с пищей азота и выведением его в виде конечных продуктов, выраженных в одинаковых единицах (г/сут).

Различают положительный, отрицательный азотистый баланс и азотистое равновесие.

Если количество выводимого из организма азота меньше количества азота, вводимого с пищей, — это положительный азотистый баланс. Такое состояние характерно для молодого, растущего организма, а также для женщин во время беременности. Оно свидетельствует о том, что синтетические процессы превалируют над процессами распада белков.

При отрицательном азотистом балансе количество выделяемого азота превышает количество азота, поступающего в организм в течение суток. Это состояние встречается при голодании, белковой недостаточности, при тяжелых заболеваниях, когда происходит интенсивный распад белков у больных, получающих полноценную белковую пищу, а также при старении.

В состоянии азотистого равновесия количество азота, выделяемое из организма, равно его количеству, поступающему с пищей. В этом случае азотистый баланс равен нулю. Состояние азотистого равновесия характерно для здорового взрослого человека, находящегося на полноценной диете с нормальным суточным содержанием белка.