Обмен белков
Белки занимают особое место в обмене веществ. Везде где есть жизнь – находятся белки.
Белки составляют 20 % массы тела (около 50% сухой массы клеток); белки могут быть структурными, ферментными, транспортными, сократительными, рецепторными и участвующими в передаче генетической информации.
Функции белков:
Пластическая / структурная – они входят в состав всех клеток и межтканевых структур, а также обеспечивают рост и развитие организма за счет процессов биосинтеза (являются резервом для построения тканевых белков).
Энергетическая – определяется их способностью освобождать при окислении энергию: 1г белка аккумулирует 17,6 кДж (4,0 ккал) энергии. Белки могут использоваться в качестве источника энергии при недостатке главных энергетических субстратов – углеводов и жиров или при избытке белков; эта их роль значительно возрастает во время стрессорных реакций.
Каталитическая / ферментативная, активность белков регулирует скорость биохимических реакций. Белки-ферменты определяют все стороны обмена веществ и образование энергии не только из самих протеинов, но и из углеводов и жиров.
Регуляторная – реализуется с помощью гормонов белкового и пептидного происхождения, а также нейропептидов. Аминокислоты могут являться источником медиаторов ЦНС, например гамма-аминомаслянной кислоты (ГАМК), играющей важную роль в процессах торможения и сна.
Защитная – заключается в образовании иммунных белков-антител (иммунные реакции). Белки способны связывать токсины и яды; обеспечивают свертывание крови (гемостаз).
Транспортная – перенос кислорода и двуокиси углерода эритроцитарным белком – гемоглобином; связывание и перенос некоторых ионов (железо, медь, водород), лекарственных веществ, токсинов.
Двигательная – все движения обеспечиваются взаимодействием сократительных белков актина и миозина.
Рецепторная – белок родопсин обеспечивает зрительное восприятие.
Буферная – поддерживают кислотно-основное равновесие.
Реологическая – обеспечивают вязкость крови.
Сигнальная – изменение третичной структуры белков – сигнал клетке
По степени важности пластическая роль белков в метаболизме превосходит их собственную энергетическую, а также пластическую роль других питательных веществ. Использовать белки для энергетических нужд не выгодно.
Выделяют два пути превращения белков:
I путь – белки пищи используются для синтеза специфических белков и других веществ.
В пищеварительном тракте белки расщепляются до полипептидов, олигопептидов и аминокислот. Метаболизм аминокислот складывается из общих превращений – трансаминирования, окислительного дезаминирования, декарбоксилирования, а также из частных реакций обмена отдельных аминокислот.
Из аминокислот в дальнейшем клетками различных тканей и органов, в частности печени, синтезируются специфические белки, которые используются для восстановления разрушенных и роста новых клеток, синтеза ферментов и гормонов.
Различают следующие типы белкового синтеза:
синтез роста, связанный с развитием организма в целом. Особенно велика потребность в белке в периоды роста (он заканчивается, примерно, к двадцати пяти годам, то есть к моменту прекращения физиологического роста), беременности и выздоровления после тяжелых заболеваний;
стабилизирующий синтез, определяющий репарацию белков, утраченных в процессе диссимиляции и лежащий, таким образом, в основе их самообновления на протяжении всей жизни;
регенерационный синтез, проявляющийся в период восстановления после белкового истощения, кровопотерь и т.д.;
«функциональный» синтез – образование белков выполняющих специфические функции: иммуноглобулинов, ферментов, гемоглобина, рецепторных белков и др.
Ежедневно в различных частях тела синтезируется и расщепляется около 400 г белка. Примерно 2/3 аминокислот, освобождающихся при распаде белка, вновь используется для его синтеза, 1/3 аминокислот окисляется в энергетических цепях, при этом вначале происходит их дезаминирование в печени с участием аминотрансфераз. Продукты превращения аминокислот вступают в цикл Кребса, в результате часть химической энергии белка переходит в молекулы АТФ.
Существует относительно постоянное соотношение количества плазменных и тканевых белков. Оно составляет 1:33 (даже при голодании). При избытке белка в клетке вновь поступающие в неё аминокислоты используются для преобразования в липиды через цикл трикарбоновых кислот (кетогенез) или в углеводы, в частности в гликоген (глюконеогенез).
Некоторая часть удерживаемых печенью аминокислот, ресинтезируется в белок, который служит для пополнения белков плазмы. Синтезируются биогенные амины, небелковые органические соединения – креатинин, глютатион, пурины, гем и др.