Обмін речовин і енергії в організмі. Частина 3.

Обмін білків.

Будова і значення білків.

Білки - це органічні речовини, що володіють більшою молекулярною масою і містять різні елементи в досить суворих кількісних співвідношеннях. Білок містить вуглець (50-55%), водень (6,5-7,3%), кисень (21-24%), сірку (0-0,5%) і азот (15-18%).

Значення білків в організмі величезна. "Життя - це спосіб існування білкових тіл ..." - писав Ф. Енгельс. Білки є основним будівельним матеріалом клітини. Утворюючи ферменти і гормони, вони регулюють процеси, що протікають на всіх рівнях організації живого організму: молекулярному, клітинному, органному і організмовому.

Білки визначають видові і індивідуальні відмінності організмів. Вони необхідні для здійснення захисних функцій. Білкам властива і енергетична функція, так як їх розпад супроводжується звільненням енергії.

Розрізняють прості білки - протеїни - і складні - протеїди. Прості білки складаються тільки з амінокислот, а складні включають, крім амінокислот, додаткові групи, що мають різну структуру. Розрізняють декілька груп складних білків: Металопротеїни - білки, що містять метал глікопротеїди - комплекс білків з углеводамі- ліпопротеїди - комплекс білків з ліпідамі- нуклеопротеїни - білки, що утворюють комплекс з нуклеїновими кислотами (ДНК і РНК), і ін.

Молекулярна маса білків дуже велика і коливається в широких межах: від декількох тисяч до декількох мільйонів одиниць. Форма молекул простих білків найчастіше наближається до сферичної. Розрізняють первинну, вторинну, третинну і четвертинних структури молекули білків. Під первинною структурою розуміють послідовність амінокислот у білку. Двадцять зустрічаються в живому організмі амінокислот можуть багаторазово повторюватися, поєднуючись в різній послідовності, що обумовлює існування великої кількості різних білків.

Амінокислоти пов`язані в білках за допомогою пептидних зв`язків. При неповному розщепленні білка утворюються сполуки, що складаються з меншого, ніж білки, числа амінокислот і звані полипептидами і пептидами. Поліпептиди, то більша кількість амінокислотних залишків в порівнянні з пептидами. В даний час для декількох десятків білків встановлена послідовність розташування в них амінокислот.

Поліпептидні ланцюги в молекулі білків не витягнуть, а згорнуті в спіраль, утворюючи вторинну структуру білка. Певне розташування поліпептидних ланцюгів молекули білків в просторі називають її третинну структуру.

Встановлено, що молекула білків складається з окремих субодиниць. Їх просторове розташування визначає її четвертинних структуру.

Специфічність білків.

При наявності такої складної структури, який мають білкові молекули, можливо безліч варіацій їх будови. Відмінності можуть спостерігатися в одній, в декількох або у всіх структурах білкової молекули (від первинної до четвертинної). Наявністю величезного числа різних видів білків, що відрізняються за своєю будовою, визначається їх видова, індивідуальна і органна специфічність. Видова специфічність проявляється в тому, що структура білків тварин, що відносяться до різних видів, неоднакова. Відрізняється також, хоча і в меншій мірі, структура білків окремих індивідуумів, які стосуються одного і того ж виду. При введенні в організм чужорідного білка виникають різні імунні реакції, спрямовані на його видалення. Це становить серйозну перешкоду для пересадки органів і тканин і може служити причиною виникнення важких порушень в організмі ін переливанні несумісних груп крові, при штучної імунізації.

Органна специфічність білків характеризується тим, що беки одного і того ж організму, але різних органів різні за структурою, а отже, і властивостями.

Всі види специфічності білків зберігаються протягом усього життя організму. Це можливо завдяки тому, що поряд з постійним витрачанням запасів білків відбувається їх синтез, причому кожна клітина синтезує тільки певні види білків.

Азотиста рівновага.

Про кількість білка, одержуваного з їжею або виділяється з організму, можна судити за кількістю спожитого або виділеного азоту. З поживних речовин тільки білки містять азот. Відомо, що його кількість в білку становить 16%. Звідси легко вирахувати, що 1 г азоту міститься в 6,25 г білка (100: 16). Звідси, знаючи кількість виділеного або спожитого азоту, легко розрахувати відповідну кількість білка.

Поняття "азотистий баланс" означає різницю в кількості азоту, введеного в організм з їжею і виведеного з сечею, калом і потом. Для здорової дорослої людини характерно азотисте рівновагу, при якому баланс азоту дорівнює 0, тобто виводиться азоту стільки ж, скільки його надходить з їжею. Коли з організму виводиться азоту менше, ніж надходить, говорять про позитивний азотистом балансі. Це завжди спостерігається у вагітних і в організмі, що росте.

У деяких випадках, як наприклад, при голодуванні, кількість виведеного азоту перевищує кількість вступника. В цьому випадку в організмі має місце негативний баланс азоту.

Біологічна цінність білків.

Розрізняють біологічно повноцінні і неповноцінні білки. Ступінь цінності білка визначається кількістю амінокислот, необхідних для нормального протікання в організмі процесів синтезу. Білки, які містять в певному співвідношенні всі необхідні для цього амінокислоти, називають повноцінними, а білки, в яких немає потрібного набору амінокислот, - неповноцінними. До останніх відносять, наприклад, білок кукурудзи і ячменю.

Особливо цінні для організму ті амінокислоти, які не утворюються в тваринному організмі. Таким амінокислот 10. Їх називають незамінними (метіонін, лізин, триптофан і ін.). 10 амінокислот є замінними, так як можуть синтезуватися в організмі. Кожна з амінокислот несе в організмі специфічну функцію, і тому недолік надходження її може викликати ті чи інші розлади його діяльності. Наприклад, при нестачі валина відзначається розлад функцій нервової системи.

Перетворення білків в організмі.

В живому організмі постійно відбуваються синтез і розпад білків. Синтез білка здійснюється за участю амінокислот, що мають різне походження. Необхідною постійним джерелом амінокислот є білки їжі. У травному тракті вони розпадаються до амінокислот, які всмоктуються в кров. Пройшовши через судини печінки, амінокислоти приносяться до всіх органів, в клітинах яких знову синтезується білок, але вже специфічний для кожного з них. Для синтезу білка використовуються також амінокислоти, пептиди і нуклеотідпептіди, що утворюються в процесі розпаду клітинних білків. Нуклеотідпептідом називають продукт неповного розпаду білка, що складається з пептидів і нуклеотидной угруповання. Для синтезу білка використовуються також амінокислоти, які синтезуються в організмі. В організмі з продуктів розпаду білків одного виду можуть синтезуватися білки іншого виду.

Інтенсивність синтезу білка досить висока. Щодоби в організмі, що розвивається людини синтезується 100 г білків. Однак не всі амінокислоти, що утворилися при розпаді білка, використовуються для його синтезу. Частина амінокислот розпадаються, кінцевими продуктами якого є NH₃, CO₂ і H₂O. Аміак токсичний для організму. Навіть незначне збільшення його кількості в організмі може викликати ряд важких розладів. Зазвичай цього не відбувається, тому що в організмі аміак швидко зв`язується з аспарагінової і глутамінової кислоти і білком. При цьому він втрачає свою токсичність. Знешкодження аміаку здійснюється також в печінці за допомогою синтезу сечовини - речовини, щодо нешкідливого для організму, що видаляється з сечею. Продукти неповного розпаду одних амінокислот можуть використовуватися в організмі в якості будівельного матеріалу для синтезу інших амінокислот. В організмі постійно відбуваються синтез і розпад не тільки простих білків, але і складних.

Кінцевими продуктами обміну нуклеопротеїдів є сечовина, сечова кислота, вуглекислих газ і вода.