Превращения белков в организме

Обмен белков – центральный процесс всего обмена веществ в организме. Он тесно связан с обменом соединений всех других классов, так как ферменты, катализирующие любые реакции обме­на, — это белки. Кроме того, постоянно совершаются химические превращения промежуточных продуктов обмена белков в соедине­ния других классов и обратные превращения. Поскольку белки основной строительный материал различных биологических струк­тур, обмен белков играет первостепенную роль в их разрушении и новообразовании. Обновление белков в организме человека проте­кает достаточно быстро: белки печени обновляются наполовину за 10 суток, плазмы крови — за 20—40 суток, мышечные — несколь­ко медленнее.

Разрушение тканевых белков приводит к образованию аминокислот и некоторых других веществ, которые используются в той же клетке или выделяются из нее в кровь.

Основным пластическим материалом, служащим для обновления тканевых белков, являются белки пищи. Однако они не могут включаться в состав клеточных структур без предварительного расщепления. Опыты по введению животным белковых растворов непосредственно в кровь показали, что чужие для данного организ­ма белки вызывают образование защитных антител, разрушающих эти белки. При этом нормальное протекание процессов обмена ве­ществ нарушается. Поступление в кровь большого количества чу­жого белка может вызвать тяжелое заболевание, а иногда и ги­бель организма. Это связано с высокой видовой специфичностью белков. Белки разных организмов (а иногда и разных органов од­ного и того же организма) резко отличаются друг от друга своим аминокислотным составом, структурой и функциями. Поэтому бел­ки пищи обязательно должны быть расщеплены в пищеваритель­ной системе до составных частей, не обладающих специфичностью: аминокислот или низкомолекулярных пептидов, которые способны всасываться в кровь и могут быть далее использованы при внут­риклеточном обмене. Разрушение пищевых белков происходит гид­ролитически.

В клетках различных органов, особенно печени, аминокислоты образуются из веществ небелковой природы — промежуточных продуктов обмена углеводов и липидов. Возможны также превра­щения одних аминокислот в другие. Однако только часть амино­кислот (так называемые заменимые) может синтезироваться в организме человека. Другие аминокислоты (незаменимые) долж­ны поступать в организм с пищей. Белки пищи, содержащие пол­ный набор незаменимых аминокислот, называются полноценными. Это белки мяса, рыбы, яиц, творога и других продуктов животного происхождения. Белки, не содержащие незаменимых аминокислот, называются неполноценными. Это многие растительные белки. Человек может обеспечить себя всеми незаменимыми аминокисло­тами и с помощью растительной пищи, так как в разных расти­тельных белках отсутствуют разные аминокислоты. Но в этом случае общее количество белка, которое организм должен перера­ботать, сильно увеличивается. Незаменимыми аминокислотами яв­ляются валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин, гистидин, аргинин.

Каким бы путем ни образовывались аминокислоты (в резуль­тате распада тканевых белков, в процессе пищеварения или ново­образования из веществ небелковой природы), все они поступают в общий метаболический фонд аминокислот, из которого каждая клетка получает аминокислоты, необходимые для внутриклеточно­го обмена.

В клетках аминокислоты могут включаться в синтез новых бел­ков или разрушаться в процессах диссимиляции до конечных про­дуктов обмена. Включение аминокислот в пластические (синтетические) процессы или в энергетический обмен зависит от конкретных условий протекания реакций в клетках. При напря­женной мышечной деятельности преобладает распад тканевых белков и аминокислот, в ходе которого может освобождаться до 12% энергии, необходимой для работы мышц. В период отдыха после работы преобладающими становятся реакции биосинтеза белка, потребляющие много энергии. Особенно интенсивно синтез белков идет в печени, лимфатических узлах, костном мозгу, селе­зенке, слизистой оболочке кишечника.

Диссимиляция аминокислот происходит с помощью ряда реак­ций: дегидрогенирования, дезаминирования, переаминирования, декарбокси-лирования. Сочетаясь в разной последовательности, они приводят к образованию из аминокислот пировиноградной кисло­ты, ацетилкофермента А и ряда метаболитов цикла трикарбоновых кислот, где их распад завершается образованием углекислого газа и воды. Азот белков и аминокислот в конечном итоге оказы­вается в составе аммиака и мочевины.