7.2. Строение молекулы белка
Белки — высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. В состав белковых молекул могут входить десятки, сотни и тысячи аминокислот, однако все белки синтезируются на основе 20 различных аминокислот. Аминокислоты, соединяясь друг с другом пептидной связью, образуют длинные неразветвленные цепи — полипептиды. Пептидные связи обладают высокой прочностью.
Первый уровень пространственной организации белковой молекулы называется первичной структурой и представляет собой последовательность расположения аминокислот в полипептидных цепях. Каждый белок имеет уникальную первичную структуру (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Структуры I—IV белковой молекулы
Второй уровень пространственной организации — вторичная структура — задает пространственную форму полипептидных цепей. Выделяют три типа вторичной структуры: а-спираль, слоистоскладчатую спираль и коллагеновую спираль.
При образовании а-спирали витки полипептидной цепи периодически повторяются. Слоистоскладчатая структура белка представляет собой линейные полипептидные цепи, расположенные параллельно и прочно связанные водородными связями. Такая структура является основой белка миозина. Коллагеновая спираль характеризуется сложной укладкой полипептидных цепей. Отдельные цепи спирализованы и закручены одна вокруг другой, образуя суперспираль. Такая структура характерна для белка коллагена, входящего в состав сухожилий мышц. Коллагеновая спираль обладает высокой жесткостью и прочностью.
Третичная структура белка — это пространственная укладка спира- лизованных или линейных участков полипептидной цепи в виде фибриллы (нитевидная) или глобулы (шарообразная).
В мышце фибриллярными белками являются коллаген (входит в состав сухожилий) и миозин. Эти белки не растворяются в воде. Глобулярным белком является сократительный белок мышц — актин (g-актин). Глобулярные белки растворяются в воде. Глобулярные белки могут превращаться в фибриллярные. Так, тонкие филаменты мышц образованы фибриллярным белком актином, который состоит из большого количества глобулярного актина.
Четвертичной структурой обладают только некоторые белки. Четвертичная структура — это сложное надмолекулярное образование, состоящее из нескольких белков, имеющих свою собственную первичную, вторичную и третичную структуры. Связи белковых молекул в четвертичной структуре весьма слабые, поэтому они легко распадаются.
Следует отметить, что из всех структур белка кодируется только первичная. Высшие структуры (вторичная, третичная и четвертичная) возникают самопроизвольно в соответствии со строением полипептидов.
7.3. Переваривание и всасывание белков
Посредством питания организм получает необходимое ему количество белков. Установлено, что при потребности увеличения мышечной массы организм человека должен получать в день не менее 1,5— 2 г белка на 1 кг массы тела.
Расщепление пищевых белков начинается в желудке. В желудочном соке содержатся соляная кислота и большое количество протеолитиче- ских ферментов. Основным протеолитическим ферментом желудочного сока, расщепляющим белки в желудке, является фермент пепсин. Под воздействием соляной кислоты, содержащейся в желудочном соке, происходят набухание и частичная денатурация белков. Под воздействием протеолитических ферментов в пищевых белках расщепляются пептидные связи между аминокислотами, находящиеся в глубине их молекул. В результате такого воздействия белковые молекулы превращаются в смесь полипептидов различной длины.
В двенадцатиперстной кишке образовавшиеся полипептиды подвергаются дальнейшему расщеплению при участии ферментов, содержащихся в соке поджелудочной железы и кишечном соке. В результате полипептиды расщепляются на более простые соединения — низкомолекулярные пептиды (олигопептиды) и аминокислоты.
Окончательное расщепление низкомолекулярных пептидов до аминокислот происходит в тонком кишечнике под воздействием ферментов кишечного сока. Эти ферменты локализуются в микроворсинках кишечника, поэтому расщепление олигопептидов до аминокислот происходит именно там. Всасывание аминокислот в кишечнике осуществляется путем их транспорта через стенку кишечника. После этого аминокислоты по системе воротной вены поступают в печень, а затем — в большой круг кровообращения. К мышцам аминокислоты попадают посредством кровеносных капилляров, которыми окружено каждое мышечное волокно. Весь процесс переваривания белков в же- лудочно-кишечном тракте занимает в среднем 8—12 часов после принятия пищи и требует затрат энергии.