3.3. Пищевая ценность белков

Примерно 17 % общей массы тела человека или 45 % массы сухих веществ составляют белки. Непрерывное поступление белков с пищей является необходимым условием роста, развития и функционирования живых организмов. Белки являются обязательным составным элементом всех без исключения клеток организма, ни одна из функций организма невозможна без участия в ней белков.

В процессе жизнедеятельности белки постоянно обновляются. Белки в организме расщепляются до аминокислот и используются для постоянно продолжающегося в организме биосинтеза белков взамен также постоянно протекающего их распада. В этом и заключается пластическая функция белков, она непрерывна и незаменима.

Белки, кроме того, используются организмом и как источник энергии, т. е. они выполняют и энергетическую функцию. Эта функция белков не исключительна, она вполне может быть заменена жирами и углеводами, в обычных условиях питания и функционирования организма белки лишь в относительно небольшой мере используются в качестве энергетического материала.

Пластическая функция белков. В организме постоянно, с большой скоростью и точностью синтезируется огромное количество белков. Так, даже в маленькой микробной клетке синтезируются тысячи различных белков. При этом замена только одной аминокислоты в молекуле синтезируемого белка в ряде случаев приводит к тяжелым последствиям для организма.

Необычайно велика и скорость биосинтеза белков: в течение 1 с, например, в организме человека отмирает около 3 млн. «начиненных» гемоглобином эритроцитов, и, следовательно, столько же эритроцитов за это время образуется вновь. Полипептидная цепь из 150 аминокислотных остатков синтезируется у животных всего за 3 мин, а у микроорганизмов и того меньше – за 20…30 с.

Способность клеток к биосинтезу определенного набора белков и сама способность клеток к биосинтезу определенного набора белков передается от клетки к клетке и из поколения в поколение. В организме существует определенный передающийся по наследству «запоминающий» механизм, на основании которого далее реализуется столь точное воспроизведение весьма разнообразных белковых молекул с большой скоростью.

Решающую роль в обеспечении всех этих процессов принадлежит нуклеопротеидам – основной составной части хромосом клеток. Нуклеопротеиды являются сложными белками, белковая часть и представлена, как правило, гистонами или протаминами, а небелковая – нуклеиновыми кислотами.

Энергетическая функция белков заключаются в том, что часть аминокислот, образующихся в организме, окисляется и, таким образом, потребляется организмом как энергетический материал.

Поступающие в составе пищи белки попадают в желудочно-кишечный тракт, где расщепляются соответствующими протеолитическими ферментами до аминокислот. Всосавшиеся из кишечника аминокислоты используются клетками прежде всего для биосинтеза белков. Некоторая часть их расходуется для биосинтеза биологически активных соединений, например адреналина и некоторых других гормонов – производных аминокислот. Остальная часть аминокислот окисляется и потребляется организмом как энергетический материал.

Как уже отмечалось, в организме постоянно протекает процесс обновления тканевых белков и определенная часть аминокислот, кроме поступающих из кишечника в результате распада пищевых белков, образуется при распаде тканевых белков. Распад тканевых белков катализируется тканевыми протеазами – катепсинами, которые подобны пепсину, трипсину, карбо- и аминопептидазе. В живом организме этот процесс строго регулируется.

Из всего аминокислотного фонда, образованного аминокислотами пищевых и тканевых белков, довольно большая их часть подвергается окислительному распаду (около 25 %). Эта величина может варьироваться в зависимости от обеспеченности организма другими источниками энергетического материала (углеводов и жиров), а также от интенсивности расходования аминокислот для биосинтеза белка.

Для каждой аминокислоты имеется свой, иногда очень сложный путь распада, поэтому образующиеся после дезаминирования аминокислот безазотистые продукты оказываются различными по своей структуре.

Большинство аминокислот, утратив аминогруппу, превращаются в пировиноградную кислоту, которая после ее декарбоксилирования дает активную форму уксусной кислоты (ацетил-КоА). Все образующиеся из аминокислот безазотистые соединения в цикле трикарбоновых кислот распадаются до конечных продуктов.

Еще одним продуктом процесса дезаминирования является аммиак. Это токсичный продукт, в организме человека и многих животных он постоянно обезвреживается. Этот процесс протекает в клетках печени, где имеется специальная ферментная система, обеспечивающая образование из аммиака и диоксида углерода нетоксичного продукта – мочевины (H₂N–CO–NH₂).

Дезаминированию подвергается также амиды аминокислот и азотистые основания. Особый интерес представляют пуриновые основания (аденин и гуанин), являющиеся источником образования еще одного конечного азотсодержащего продукта распада белков – мочевой кислоты. Мочевая кислота образуется при распаде простетических групп сложных белков – нуклепротеидов.

Таким образом, конечными продуктами распада белков в организме кроме диоксида углерода и воды являются мочевина, аммиак и мочевая кислота.