3. Обмен белков

Роль белков. Белки являются основной частью живой протоплазмы. В сухом остатке тканей, полученном после удаления воды, содержание белков доходит до 60—80%. Это связано с тем, что все тканевые структуры построены из белков. Таким образом, пластическая роль в организме принадлежит в первую очередь белкам. Белки отличаются сложной структурой и высокой химической активностью. Они могут вступать в разные биохимические реакции. Поэтому белки способны выполнять в организме и другие функции, кроме пластической:

1. белки обеспечивают поддержание обмена веществ, воспроизведением структур, осуществляющих процессы обмена;

2. белки являются одним из основных строительных материалов тканевых структур;

3. большая группа специфических белков — ферменты — являются в организме биокатализаторами биохимических реакций;

4. некоторые гормоны имеют белковую структуру;

5. белковые структуры участвуют в обеспечении возникновения и распространения возбуждения;

6. осуществляют сокращение мышц в результате взаимодействия белков миозина и актина, а также тропонина и тропомиозина;

7. сложный белок — гемоглобин выполняет в крови функцию транспорта кислорода, в мышечной ткани находится аналогичный белок — миоглобин;

8. в свертывании крови большое значение имеет белок плазмы крови фибриноген;

9. белки плазмы крови осуществляют транспорт гормонов и витаминов и ряда других веществ, образуя комплексные соединения

10. белки плазмы крови обеспечивают онкотическое давление

11. белки выступают как буферные системы

12. группа специфических белков (антитела и др.) выполняют защитные функции;

13. специфические белки, имеющиеся в тканях, являются рецепторами гормонов и некоторых других биологически активных веществ молекулы гормонов образуют с этими рецепторными белковые комплексные соединения, что необходимо для того, чтобы гормоны могли оказывать влияние на обменные процессы;

14. в передаче наследственности, точнее говоря в генной экспрессии, важную роль играют белковые соединения (нуклеотиды);

15. белки имеют определенное значение также как источник энергии.

Кругооборот белков в организме. Белки, входящие в состав тела, непрерывно обновляются. Устарелые элементы и структурные единицы расщепляются и заменяются новыми. У человека, например, ежедневно разрушается 25 г белков печени, 20 г белков плазмы и 8 г гемоглобина естественно, для этого необходим постоянный приток белка в организм с пищей.

Белки, поступающие с пищей в пищеварительный тракт, расщепляются в тонком кишечнике до аминокислот. Освобожденные аминокислоты всасываются в капиллярные сосуды в стенках кишечника и поступают с кровью по воротной вене в печень. Каждый белок орга­низма имеет собственный специфический состав аминокислот. Поэтому в зависимости от того, какие белки необходимо синтезировать в данное время, изменяется и запрос в разных аминокислотах.

Удовлетворение специфического запроса в разных аминокислотах происходит в печени путем переаминирования их, т. е. превращения одних аминокислот в другие. Часть аминокислот используется и для синтеза собственных структурных белков и ферментов. В печени происходит также синтез белков плазмы. Другая часть аминокислот переносится кровью из печени в другие ткани для синтеза белков и ферментов и для создания клеточного запаса аминокислот.

Распад белков состоит из двух этапов. Первый из них заключается в расщеплении белков до аминокислот, второй — в удалении аминогруппы из аминокислот (дезаминирование) и образовании кето продуктов белкового обмена. Безазотный остаток аминокислот может быть превращен в углеводы или жиры, а также может окислиться до образования воды и углекислого газа. Конечными продуктами ряда белков являются азотсодержащие аммиак, мочевина, мочевая кислота и креатинин. Их содержание в крови определяется суммарный остаточный азот. Его нормальная концентрация в плазме крови составляет 25—35 мг%. Конечные продукты распада выделяются из организма с мочой. Так как нормально в моче белок отсутствует, то общее содержание азота мочи характеризует выделение продуктов распада белков и тем самым интенсивность белкового обмена. Нормально человек выделяет за сутки 10—18 г азота. Белковый обмен во время мышечной работы и в период восстановления. Белковому обмену принадлежит важная роль в пластическом обеспечении мышечной деятельности. Наряду с этим белки участвуют также в энергетическом обеспечении мышечной работы. Однако роль белков как источника энергии незначительна по сравнению со значением углеводов и жиров. Опыты, проведенные на длительно голодающей собаке, позволили установить, что доля белков в энергетическом обеспечении мышечной работы составляет даже в этом случае лишь 7% от общей затраты энергии. Основная роль белков заключается в том, что ферментные белки регулируют интенсивность энергетических процессов. Безазотные продукты распада белков (безазотный остаток аминокислот) могут служить субстратом окислительных процессов или быть использованы в печени для синтеза гликогена и жирных кислот.

Во время напряженной длительной мышечной работы распад белков усиливается. Выделение с мочой общего азота, т. е. суммы азотистых продуктов распада белков, наблюдается лишь при высоком уровне расхода энергии. Это связано с мобилизацией белковых ресурсов организма. Она заключается в усиленном высвобождении свободных аминокислот из лимфоидной и мышечной ткани. Эти аминокислоты подвергаются переаминированию в печени в необходимых направлениях и используются для синтеза ферментов. Благодаря этому увеличиваются возможности адаптивных измененений энергетических и других обменных процессов. Переаминирование аминокислот сопровождается частичным дезаминированием их, приводящим к накоплению азотистых продуктов белкового обмена. Вместе с тем образование безазотистого остатка аминокислот, в результате -дезаминирования способствует новообразованию глюкозы в печени (глюконеогенезу). Во время длительной мышечной работы 5—10% общего поступления глюкозы из печени в кровоток составляет та часть, которая образуется из безазотистого остатка аминокислот. Синтез белков требует весьма значительного расхода энергии. Во время работы энергетические возможности мышечных клеток используются для совершения сокращений. Поэтому в это время синтез белков в мышцах подавлен. При этом не только мышечная, но и лимфоидная ткани жертвуют свои аминокислотные ресурсы для синтетических процессов в «фабрике ферментов» — печени.

После окончания работы по мере восстановления энергетических ресурсов становится возможным усиление синтеза белковых структур в мышечных клетках. Усиленный синтез различных белков мышечной ткани после работы имеет важное значение не только для устранения результатов физиологического изнашивания интенсивно работавших структур, а также для развития структурных изменений, способствующих повышению работоспособности.

[Накопление основного продукта распада белков — мочевины — является информативным показателем влияния длительных физических нагрузок на организм. Чем больше объем выполненной нагрузки, тем меньше в крови увеличивается уровень мочевины. Восстановление нормального уровня мочевины в крови происходит после нагрузки высокой мощности более быстро, чем после длительной нагрузки умеренной мощности.