Обмен белков, жиров и углеводов в организме млекопитающих

Белковый обмен. Источником белков в организме являются аминокислоты, которые либо синтезируются из низкомолекулярных продуктов, либо образуются при гидролизе пищевых белков, а также отработанных собственных белков организма. Существует восемь аминокислот, которые в организме человека синтезироваться не могут. Такие аминокислоты называются незаменимыми. Их содержанием в рационе определяется пищевая ценность белков.

Синтез собственных белков организма производится на рибосомах по матрицам иРНК. Часть аминокислот окисляется до низкомолекулярных продуктов. Первым этапом этого процесса является их дезаминирование — отщепление аминогруппы с образованием иона аммония и кислотного остатка. Во избежание образования в организме ядовитых производных аммиака белковый азот выводится через выделительную систему в составе водорастворимой и химически инертной мочевины, которая является двузамещенным производным ацетона. Кислотный остаток, образовавшийся в результате дезаминирования молекулы аминокислоты, включается в углеводный путь энергетического обмена на какой-либо из промежуточных стадий гликолиза либо цикла Кребса. Важнейшим моментом регуляции обмена белков является установление соотношения между количеством молекул, подлежащих дезаминированию, и количеством молекул, подлежащих включению во вновь синтезируемые белки. Таким образом в клетке поддерживается равновесие между энергетическим и пластическим обменом. У высших позвоночных регуляция этого равновесия находится под контролем гормонов коры надпочечников (глюкокортикоидов).

Жировой обмен определяется энергетической функцией этих соединений. Образующиеся при гидролизе жиров глицерин и жирные кислоты сравнительно легко приводятся к промежуточным продуктам аэробной фазы энергетического обмена, а избыток органических кислот и углеводов может быть сравнительно легко использован для синтеза жиров.

Углеводный обмен является магистральным направлением энергетического обмена. Продукты расщепления белков и жиров для последующего расщепления превращаются в промежуточные продукты окисления глюкозы. Для нормальной регуляции энергетического обмена в организме необходимо постоянное поддерживание равновесия между запасами углеводов в различных органах и тканях. У высших позвоночных животных, например, некоторое количество гликогена содержится в клетках практически всех тканей. Однако общее для всего организма депо гликогена образуют клетки печени. В плазме крови поддерживается постоянная концентрация глюкозы. При увеличении энергетических потребностей какой-либо ткани клетки поглощают глюкозу из крови, а ее концентрация немедленно восполняется расщеплением части гликогена. При появлении в крови избытка глюкозы, например после еды, она извлекается из крови для последующего синтеза гликогена или жиров. Функционирование системы регуляции углеводного обмена контролируется двумя гормонами поджелудочной железы — инсулином и глюкагоном. Инсулин облегчает поглощение глюкозы тканями, а глюкагон способствует выделению гликогена из депо.

Одним из наиболее распространенных заболеваний эндокринной системы является сахарный диабет, при котором либо инсулин синтезируется в недостаточном количестве, либо чувствительность клеток к нему слишком низка. В результате необходимая для получения энергии глюкоза не усваивается и выводится через выделительную систему, в то время как ткани организма испытывают энергетический дефицит. При тяжелых формах диабета нормальная жизнедеятельность организма становится возможной только при дополнительном введении инсулина.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое незаменимые аминокислоты?

2. Укажите основные источники аминокислот в организме.

3. Как связаны процессы обмена углеводов и жиров?

4. В чем заключаются функции инсулин-глюкагоновой системы?