Лекции по теме «Обмен белков» (доцент Жаворонок Т.В.)

Белковый обмен занимает ведущее место среди превращений веществ в клетке. Это обусловлено важными функциями белков.

Белки находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Период полураспада белков в организме ~ 80 дней (печень, сыворотка ~ 10 дней). Белки содержат 16% азота (α-аминогруппы и гетероциклы в аминокислотах), а углеводы и липиды содержат доли процентов азота. Количество азота (белка) в веществе определяют с помощью коэффициента 6,25 (100/16), умножая на 6,25. В оценке белкового обмена организма используют понятие «азотистый баланс».

Азотистый баланс [г/сут] – количественная разница между введением азота с пищей и выведением его в виде конечных продуктов азотистого обмена:

а) положительный – азота выводится меньше, чем поступает с пищей (часть остаётся в организме и расходуется на биосинтез белков), наблюдается у детей;

б) отрицательный – азота выводится больше, чем поступает с пищей, наблюдается при голодании, белковой недостаточности, тяжёлых заболеваниях;

в) азотистое равновесие – поступает и выводится равное количество азота, характерно для здорового взрослого организма на полноценной диете.

Нормы белка в питании

Для достижения азотистого равновесия, сохранения здоровья человека и обеспечения работоспособности необходимо знать нормы белка в питании.

В XIX веке немецкий учёный Фойт научно обосновал необходимое человеку количество пищевых компонентов за сутки.

С учётом анкетных данных, статистических методов для суточной диеты (количественного и качественного состава пищи) были рекомендованы нормы:

белков – 120 г; углеводов – 500 г; жиров – 50 г.

При белковом голодании у человека в сутки распадается 23 г белка (выводится) → коэффициент изнашивания.

При поступлении 45 г белка (35-45 до 50 г) с пищей в сутки сначала наступает азотистое равновесие – физиологический минимум. Через некоторое время (полгода-год) снова развивается отрицательный азотистый баланс. Для предотвращения нужно есть 80-100-120 г в сутки (зависит от массы тела).

Качество белковой пищи. Из 20 АК 8 незаменимы (три, тре, лиз, вал, иле, лей, мет, фен), но необходимы все. У детей незаменимы ещё и арг, гис. Недифференцированный азот – совокупность заменимых АК, поступающих с пищей

Критерии полноценности пищевых белков

1. усвояемость белка – степень их гидролиза в ЖКТ;

2. наличие незаменимых аминокислот в составе белка пищи;

3. чем ближе состав АК принимаемого белка пищи к составу АК белков тела, тем выше его биологическая ценность. Она определяется по соответствию между содержанием незаменимых АК в белке и потребностью в них организма.

Существует международный условный образец белка, который содержит в своем составе около 32% незаменимых аминокислот.

Наиболее близок к нему белок молока матери и куриного яйца.

Спектр аминокислотного состава:

растительные белки

мясо 20–25%

рыба 16–20%

творог до 15% (как правило)

сыр до 30%

молоко 3,5%

хлеб 7–10%

картофель 0,2%

горох 25%

соя до 35%

Внешний обмен белков

Внешний обмен белков – превращение белков в ЖКТ путём последовательного действия протеолитических ферментов. Это тотальный протеолиз малоспеци­фичными протеиназами, которые расщепляют пептидную связь около 1-й, 2-х или 3-х конкретных АК.

Рис. Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте.

Переваривание в желудке

Переваривание белков начинается в желудке.

Желудочное пищеварение под контролем нервной и гуморальной регуляции. Гуморальные регуляторы: гастрин (стимулирует главные, обклад и добав клетки, вызывая секрецию) и гистамин (стимулирует выделение НСl).

Желудочный сок за счёт НСl имеет кислое значение рН 1–3 (1,5).

Функции соляной кислоты:

• создаёт оптимальное значение рН;

• переводит неактивный пепсиноген в активный пепсин;

• вызывает денатурацию белка (частичный кислотный гидролиз);

• оказывает бактерицидное действие;

• влияет на всасывание железа.

НСl синтезируется в обкладочных клетках (за счёт энергии АТФ: Н⁺/K⁺-АТФаза).

кровь обкладочные клетки просвет желудка

Na⁺ Cl ^–

NaHCO₃

HCl

Cl^– H⁺

HCО₃^– 3333Щl

HCO₃^– транспортируют из крови в клетку анионные каналы в обмен на Cl^–, который по хлоридным каналам идёт в просвет желудка. Н⁺ выкачивает Н⁺/K⁺-АТФаза в обмен на К⁺, который возвращается в желудок по каналам вместе с Cl^–.

Главные (пепсиновые) клетки желёз продуцируют в желудочный сок пепсин (М.М. ~ 40000 Да) и гастриксин (оптимум рН=3, м.б. изофермент пепсина).

Чтобы не переваривать собственные клетки: 1) пищеварительные ферменты синтезируются в виде проферментов (неактивных форм), 2) добавочные (слизистые) клетки продуцируют слизистый углеводный секрет (муцины) - он защищает полость желудка от действия протеаз и HCl (переваривания изнутри).

Пепсиноген состоит из:

остаточный полипептид

ингибитор пепсина

пепсин

HCl

активный пепсин

аутокатализ аутокатализ

Пепсиноген может превратиться в пепсин при участии НСl, но медленно. Сам пепсин затем осуществляет автокатализ очень быстро.

Активация заключается в разрыве пептидной связи с удалением 42 АК и перестройке пространственной структуры оставшейся части молекулы со сближением аминокислотных остатков активного центра (называется – ковалентная химическая модификация путём частичного протеолиза).

Пепсин и гастриксин желудочного сока относят к эндопептидазам, они гидролизуют пептидные связи внутри белковых молекул:

• пепсин → около ароматических аминокислот;

• гастриксин → между дикарбоновыми аминокислотами.

Расщепляют белки до смеси полипептидов – альбумозы и пептоны.

У грудных детей в желудочном соке есть фермент реннин (химозин), близок пепсину, удаляет концевой гликопептид казеиногена молока, вызывая створаживание, что очень важно для гидролиза, т.к. жидкости в желудке не задерживаются. У детей в желудке рН = 3,5-4-5.