Білки, енциклопедія

Білки - органічні сполуки. Складаються з амінокислот і їх фрагментів. Білки на відміну від жирів і вуглеводів відносяться до азотовмісних сполук. Живі організми використовують тільки 20 з великого числа існуючих амінокислот. Деякі амінокислоти можуть синтезуватися в організмі. Це так звані «замінні» амінокислоти, які в організмі можуть утворюватися з проміжних продуктів вуглеводного і жирового обміну або переходити одна в іншу. «Незамінні» амінокислоти - аргінін, гістидин, ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, фенілаланін, треанін, триптофан і валін - в організмі не синтезуються. Вони повинні обов'язково надходити в організм з їжею.

Добова доза білка для здорової дорослої людини становить приблизно 0,7 м білка в день в розрахунку на 1 кг ваги тіла. Для вагітних жінок і матерів-годувальниць добова доза білка повинна бути збільшена приблизно на 20%. Новонародженому потрібно приблизно 2 г білка на 1 кг ваги. З 5 років дитині потрібно 1 г білка в добу на 1 кг ваги тіла. Не рекомендується перевищувати в харчовому раціоні добову норму білка, так як білки не відкладаються про запас; в організмі немає депо білка. При надлишку білка в їжі одночасно з достатньою кількістю інших компонентів, білок піддається розщепленню, і проміжні продукти перетворюються в жири, сприяючи розвитку ожиріння.

Подібно до інших поживних речовин білки виконують пластичну і енергетичну функцію. Однак саме пластична функція - головна функція білків. Як метаболічного палива для вироблення енергії білки використовуються вкрай рідко.

Білки - будівельні молекули. Вони входять до складу всіх клітинних і позаклітинних структур. До 12% загальної маси клітини припадає на частку білків.

Всі ферменти організму - білки. Ферменти регулюють швидкість хімічних реакцій, що протікають в організмі, знижують енергію активації хімічних реакцій, сприяючи подоланню енергетичних бар'єрів взаємодіючими молекулами. Тому в організмі йдуть хімічні реакції, неможливі в навколишньому зовнішньому середовищі. З білками пов'язана рухова активність на будь-якому рівні організму, так як білки - основа рухових структур. Руховими білками є актин і міозин.

Білки забезпечують транспортні функції крові, в тому числі і транспорт кисню і вуглекислого газу (гемоглобін еритроцитів - білок). Гемоглобін - основа найпотужнішою буферної системи крові. Разом з іншими білками плазми крові гемоглобін підтримує РН (рівень кислотності) рідких середовищ організму на постійному рівні.

Білки утримують воду в судинному руслі. Білки крові визначають величину і напрямок процесів фільтрації в капілярах. Оскільки в організмі немає депо білків, білки печінки, м'язів, білковий фракція білків плазми крові складають білково резерв організму. Наприклад, щоб підтримати структури і забезпечити функцію нервової системи і серця при тривалому голодуванні, ці білки залучаються до процесів обміну.

Білки забезпечують сприйняття сигналів, так як вони утворюють рецепторні структури клітинних мембран. Глобулінового фракція білків плазми крові забезпечує захисні - імунні реакції організму. Нарешті, білки можуть виконувати і енергетичну функцію. Так, при повному окисленні 1 г білка виділяється 4,2 ккал.

Перетравлення білків, або ферментативний гідроліз, - це складний процес, що протікає в кілька етапів. У порожнині шлунка білки набухають, відбувається груба ломка їх молекул під впливом соляної кислоти і ферментів шлункового соку. Основний гідроліз білків відбувається в порожнині кишечника, де під впливом ферментів травного соку підшлункової залози і кишкового соку з довгих поліпептидних ланцюгів білка утворюються короткі олігопептиди. Потім процеси порожнинного травлення змінюються внутрішньоклітинним гідролізом. Олігопептиди всмоктуються в клітини слизової тонкого кишечника, де їх ферментативний гідроліз йде до вільних амінокислот, які надходять в кров ворітної вени.

Роль печінки в обміні білків

Печінки належить провідна роль в білковому обміні. Продукти гідролізу харчових білків - амінокислоти, що надійшли в кров ворітної вени, відразу не можуть бути надбанням клітин і включатися в процеси асиміляції. Вони повинні пройти цілий ряд хімічних ферментативних перетворень в печінці і тільки після цього можуть стати матеріалом для асиміляції. Клітини печінки володіють повним набором ферментів, необхідних для перетворень амінокислот, їх розщеплення, модифікації і синтезу нових азотистих сполук. Якраз в печінці з простих попередників утворюються «замінні» амінокислоти і азотисті основи нуклеїнових кислот. Власні структурні білки печінки надзвичайно динамічна структура - вони дуже швидко синтезуються і розщеплюються, тому печінка створює як би лабільний резерв амінокислот, що особливо важливо в умовах голодування.

Печінка синтезує білки на експорт, наприклад, багато білків плазми крові. Рівень вмісту білків і вільних амінокислот в плазмі крові залишається на строго постійному рівні, незважаючи на значні коливання в їх надходженні і потреби в них. Перетворені в печінці амінокислоти та інші азотовмісні продукти надходять в кров, а звідти в клітини, де і включаються в процеси асиміляції. Клітини їх використовують для процесів синтезу необхідних їм білкових структур. У той же час в клітинах відбуваються і процеси розщеплення власних білків, і звільнилися амінокислоти надходять в кров. У деяких випадках вони також можуть стати матеріалом для асиміляції, але, якщо потреба в цьому відсутня, що утворився надлишок амінокислот в печінці в результаті хімічних ферментативних реакцій перетворюється в глюкозу, кетонові тіла, сечовину і вуглекислий газ.

Азотистий баланс характеризує стан білкового обміну в організмі, він виникає на основі порівняння кількості азоту, що надійшов в організм з їжею, з кількістю азоту, яке організм виділяє з сечею (головним чином, у вигляді сечовини або сечової кислоти). По азоту їжі судять про прихід белкав організм. Азот сечі вказує на кількість білка, що розпався в організмі, - тобто на витрату білка. Для нормального дорослого організму характерно азотисте рівновагу - стан, коли прихід азоту дорівнює його витраті.

Білкове рівновагу є динамічним і може встановлюватися при різних кількостях споживаного білка. Якщо добова доза білка менше, ніж 50-60 г, білкове рівновага не встановлюється. Тому кількість білка в добу, при якому встановлюється динамічна рівновага, прийнято називати білковий мінімум.

Регуляція білкового обміну

Обмін білків в організмі може істотно змінюватися під впливом різних структур центральної нервової системи. включаючи кору великих півкуль. Однак провідна роль в регуляції білкового обміну належить гуморальним факторам. Анаболічні гормони - це гормон росту, інсулін, тироксин, стероїдні гормони.

Гормон росту - поліпептид, що виділяється передньою долею гіпофіза. Він стимулює синтез РНК і білка практично у всіх тканинах організму. Однак характер його дії і мішені змінюються в міру росту організму.

Інсулін, крім вуглеводного обміну, регулює і обмін білків. При підвищенні вмісту амінокислот в крові він стимулює їх надходження в клітини, підсилює анаболізм тканинних білків і пригнічує катаболізм амінокислот.

Тироксин - гормон щитовидної залози. Його дія проявляється в періоди, коли організм потребує підвищення процесів синтезу білка. Стимулює ріст і диференціювання тканин, має специфічний підсилює дію на синтез окислювальних мітохондріальних ферментів.

Естрогени - стероїдні гормони, які утворюються в жіночому організмі (в яєчниках). Стимулюють синтез РНК і білка в клітинах матки.

Андрогени - чоловічі стероїдні гормони, які утворюються в яєчках. У порівнянні з жіночими стероїдами, мають більш широким впливом, так як стимулюють синтез РНК і білків в багатьох тканинах організму, включаючи клітини поперечно-смугастих м'язів.

З ряду катаболічних гормонів вплив на обмін білків надають глюкокортикоїди, що виробляються корою наднирників. Ці гормони посилюють розщеплення білків в клітинах різних тканин і гальмують синтез білка. У той же час вони стимулюють синтез білка в печінці.