Обмен белков. Нормы потребления, структура белкового питания, переваривание. Синтез белка в клетке

На долю белков в пищевом рационе приходится 15-20%, что составляет примерно 90-100 г в сутки, или 1,0-1,5 г/кг. Источниками белка для нас являются продукты животного (мясо, рыба, яйца, молоко и продукты из него

изготовленные) и растительного (бобовые, зерновые, злаки) происхождения.

Наиболее выгодное их соотношение в рационе 1:1.

Структура белкового питания, переваривание. Во рту белки пищи не подвергаются химическим изменениям, так как слюна не содержит протеаз, а только механически измельчаются.

Химическое изменение белков начинается в желудке, стенки которого выделяют неактивный фермент пепсиноген и соляную кислоту. Соляная кислота выполняет следующие функции:

- активирует пепсиноген, превращая его в пепсин;

- создает оптимальную активную реакцию (рН) желудочного сока, равную 1,5 - 2,5, так как пепсин активен лишь в сильно кислой среде;

- вызывает набухание белковой молекулы;

- убивает болезнетворные микроорганизмы, поступающие с пищей.

Высокомолекулярные пептиды поступают в тонкий кишечник, где их дальнейшее переваривание происходит в слабощелочной среде рН = 7,8 - 8,0. В двенадцатиперстную кишку поступают в составе панкреатического сока трипсиноген и химотрипсиноген, первый под воздействием энтерокиназы, выделяемой стенками кишечника, превращается в трипсин. Затем трипсин переводит химотрипсиноген в активный химотрипсин. Эти два фермента воздействуют на высокомолекулярные пептиды, превращая их в низкомолекулярные, последние под воздействием пептидаз, выделяемых стенками тонкого кишечника, последовательно превращаются в дипептиды и свободные аминокислоты.

Аминокислоты и некоторое количество низкомолекулярных пептидов всасываются кишечными ворсинками по типу активного транспорта, т.е. с затратами энергии. Некоторое количество всосавшихся аминокислот уже в клетках кишечной стенки включается в синтез специфических белков, большая же их часть поступает в кровь (~95%) и в лимфу. Кровь приносит аминокислоты в печень, где идет активный синтез белка. Аминокислоты, не использованные в печени, поступают в большой круг кровообращения.

Часть аминокислот и непереваренные белки поступают в толстый кишечник, где под действием кишечных бактерий подвергаются гниению. В результате этого из ряда аминокислот образуются ядовитые продукты: амины, фенолы, меркаптаны, которые частично выводятся из организма с калом и кишечными газами, а частично всасываются в кровь, переносятся ею в печень и там обезвреживаются, превращаясь в эфиры серной и глюкуроновой кислот. В таком виде они выводятся с мочой. Обезвреживание ядовитых продуктов, образующихся при гниении белков, требует затрат энергии.

Синтез белка в клетке. Реакции биосинтеза белка из аминокислот протекают с поглощением энергии, источником которой могут быть только макроэргические связи молекул АТФ. Условно процессы биосинтеза белка можно разделить на следующие этапы:

-Активация аминокислот. Отдельные аминокислоты активируются

молекулами АТФ в присутствии специфических ферментов и превращаются в активную форму аминокислоты - аминоациладенилат, последние способны взаимодействовать друг с другом даже вне организма. Поэтому в клетке они всегда связаны с соответствующими тРНК, которые не позволяют им самопроизвольно образовать пептидные цепи.

-Определение первичной структуры белка(транскрипция). Наследственная информация о первичной структуре всех белков данного организма хранится в молекулах ДНК. Эта информация закодирована четырьмя мононуклеотидами (адениловым, тимидиловым, гуаниновым и цитидиловым), составляющими две полинуклеотидные цепочки. Каждой аминокислоте соответствует определенный участок молекулы ДНК, состоящей из трех мононуклеотидов и называемый кодоном. Кодоны на отдельных участках молекулы ДНК располагаются в той же последовательности, что и аминокислоты в полипептидной цепи белка. Участок молекулы ДНК, хранящий информацию о строении одной белковой молекулы, называется геном. Молекула ДНК содержит несколько тысяч таких генов.

На этом этапе биосинтеза белка на отдельном гене по принципу комплиментарности строится молекула информационной РНК (иРНК). Это происходит в ядре клетки, и ген является матрицей для иРНК, в структуре последней также можно выделить кодоны.

-Сборка белковой молекулы(трансляция). Информационные РНК спускаются из ядра клетки в цитоплазму, где должны вступить в контакт с одной или несколькими рибосомами. Рибосома ограничивает один кодон на иРНК и, передвигаясь скачкообразно с кодона на кодон, определяет последовательность аминокислот в молекуле будущего белка. К месту контакта иРНК с рибосомой устремляются тРНК с прикрепленными к ним аминокислотами и своими антикодонами касаются кодонов. Если кодон и антикодон комплиментарны друг другу, то тРНК оставляет аминокислоту на рибосоме, для которой это является сигналом, чтобы перепрыгнуть на следующий кодон. Вновь тРНК приносят свои аминокислоты. Пептидные связи между аминокислотами на рибосоме образуются с помощью специфических ферментов. После синтеза всей полипептидной цепи мРНК распадается и синтезированная молекула отделяется от рибосомы.

Реакции синтеза белка ферментативные, и все идут по типу матричного синтеза и молекулы АТФ обеспечивают этот процесс энергией.