Лекція 3.

Білкові речовини. Амінокислоти як компоненти білків та пептидів

Білки – це високомолекулярні органічні сполуки, побудовані з залишків амінокислот, що виконують безліч функцій, найважливіша з яких – ферментативна, тобто регуляція хімічних реакцій у живих організмах.

Важлива роль білків в життєдіяльності організмів відзначалась ще в першій половині XIX ст. Так, Н. Мульдер у 1838 р. назвав їх протеїнами (від грец. ргоtеоus – перший, найважливіший). Назва «білки» виникла в зв'язку з тим, що вони за рядом своїх властивостей нагадували яєчний білок. Зараз у літературі використовуються обидва терміни – білки і протеїни.

Білки в організмі людини оновлюються постійно незалежно від його віку. У молодому організмі, що росте, швидкість синтезу білків перевищує швидкість розпаду; при важких захворюваннях або голодуванні - навпаки. Найбільш швидкому оновленню піддаються білки печінки та слизової оболонки кишечника (до 10 днів), найповільніше (до 180 днів) - білки м'язів (міозин), сполучної тканини (колаген) і мозку (мієлін). Період поновлення гормонів вимірюється годинами або навіть хвилинами (інсулін). Швидкість оновлення білків виражається часом, необхідним для обміну половини всіх молекул. Ця величина зветься періодом напівжиття (Т_1/2). Середня величина Т_1/2 для білків всього організму становить приблизно 3 тижні. Загальна швидкість синтезу білків у людини досягає 500 г в день, що майже в 5 разів перевершує споживання їх з їжею. Досягнення такого результату здійснюється за рахунок повторного використання продуктів розпаду білків і попередників амінокислот в організмі.

Показник азотистого балансу використовується для оцінки ступеня забезпеченості людини білкової їжею. Він являє собою різницю між кількістю азоту, який надходить з їжею та кількістю азоту, виведеного у вигляді кінцевих продуктів обміну, вираженими в одиницях (г/добу). При позитивному балансі кількість виведеного з організму азоту менше кількості азоту, що надходить з їжею, а при негативному - кількість азоту, що виділяється перевищує кількість азоту, що надходить протягом доби. Позитивний баланс азоту характерний для молодого організму і вагітних жінок, негативний - для людей, в їжі яких не вистачає білка, для хворих з порушеннями процесів перетравлення їжі та людей похилого віку.

Стан, при якому кількість азоту, що надходить з їжею, дорівнює кількості азоту, виведеного з організму, характерний для азотистої рівноваги. Їм володіє здорова доросла людина, що споживає повноцінні білки в необхідній кількості. Азотистий баланс у такого організму дорівнює нулю.

На стан азотистого обміну будь-якого організму істотно впливають жири і калорійність їжі, вітаміни (В1 , В2, В6, РР та ін.), мінеральні речовини і гормони. Наприклад, гормони щитоподібної залози і низькокалорійна дієта стимулюють розпад білків, а гормони росту і статевих залоз, навпаки, сприяють їх синтезу. Таким чином, організм людини потребує забезпечення його білковою їжею, в іншому випадку можуть розвиватися патологічні процеси і наступити загибель організму. Доречно розглянути норми споживання людиною білка: 73-120 г білка на добу для чоловіків і 60-90 г для жінок, в тому числі білка тваринного походження 43-65 і 43-49 г, відповідно. Нижня межа відноситься до тих, чия діяльність не пов'язана з фізичною працею, верхня - до людей, що мають важкі фізичні навантаження. В середньому, для дорослого чоловіка у віці 30 років необхідний рівень споживання білка в перерахунку на азот дорівнює 9,0-9,2 г на добу на 1 кг маси тіла.

Традиційним шляхом збільшення ресурсів харчового білка є підвищення продуктивності рослинництва і тваринництва на основі технологій обробки зернобобових, олійних і злакових культур, які вживаються як безпосередньо в їжу, так і на корм худобі. Найбільшу кількість білка, і особливо лізину, забезпечують посіви зернобобових культур: сої, нуту, сочевиці(чечевиці), гороху, люпину. Однак, бобові культури, що використовуються безпосередньо в їжу, не є традиційними для багатьох народів, до того ж важко досягти високих врожаїв та розширення площ посіву будь-якої культури в силу особливостей грунтово-кліматичних умов вирощування та застосування агротехнічних заходів.

Для отримання 1кг білків тваринного походження необхідно використати 5-8 кг кормового білку. При цьому коефіцієнти трансформації рослинних білків в білки високопродуктивних тварин і птахів дуже низькі (25-39%). В процесі трофічного (харчового) ланцюга втрачається 60-75% білка в неперетравлених залишках кормів, неутилізованих в організмі амінокислотах, що виділяються з сечею у вигляді продуктів розпаду, в процесах обміну (рух, оновлення білків тканин і т. д.) та через шкіряно-волосяні покриви. Особливо великі втрати білків відбуваються за рахунок витрат на їх біосинтез, так як тваринні білки значно відрізняються за амінокислотним складом від білків рослин. У найближчі роки рослинництво і тваринництво, ймовірно, будуть основними джерелами харчового білка, проте важливе місце у вирішенні білкової проблеми відводиться і рибальству.

У вирішенні проблеми дефіциту білка за останні два десятиліття було визначено новий біотехнологічний напрям - отримання харчових об'єктів з підвищеним вмістом і поліпшеною якістю білка методами генетичної інженерії. Сутність генетичної інженерії полягає в перенесенні генів будь-якого організму в клітину реципієнта для отримання рослин, тварин або мікроорганізмів з рекомбінованими генами, а отже, і з новими корисними властивостями. Рослини, тварини і мікроорганізми, отримані генетичною інженерією, називаються генетично зміненими, а продукти їх переробки - трансгенними харчовими продуктами.

Споживання генно-модифікованих продуктів заключає в собі небезпеку вживання в їжу харчів, які не переносяться окремою групою людей (харчові алергії). Вони відіграють негативну роль для людини і пов'язані з непереносимістю організмом окремих видів білкової їжі (молоко, яйця, горіхи, білки деяких злаків). Термін "алергія" походить від двох грецьких слів: "аллос" - інший і "ергон" - дія. При нормальному травленні білки розщеплюються в шлунково-кишковому тракті до амінокислот, які не є антигенами (алергенами) і не викликають відповідної імунної (захисної) реакції. Якщо в кров'яне русло без попереднього розщеплення через епітелій кишечника проникає незначна кількість білків їжі, то в організмі підтримується як би тренінг імунної системи для захисту від дії чужорідних компонентів. При значному надходженні в кров'яне русло алергенів виникає гостра реакція, що виявляється в свербінні, шкірних висипаннях або шлунково-кишкових розладах. Природа таких реакцій до кінця не з'ясована. Запобігти харчовій алергії у немовлят можливо грудним вигодовуванням або нагріванням деяких білків до 120 ° С, однак найбільш ефективним способом боротьби є вилучення алергену з дієти.