Белковый обмен: общие сведения

В количественном отношении белки образуют самую важную группу макромолекул. В организме человека массой 70 кг содержится примерно 10 кг белка, причем большая его часть локализована в мышцах.

 

 

По сравнению с белками доля других азотсодержащих веществ в организме незначительна. Поэтому баланс азота в организме определяется метаболизмом белков, который регулируется несколькими гормонами, прежде всего тестостероном и кортизоном.

В организме взрослого человека метаболизм азота в целом сбалансирован, т. е. количества поступающего и выделяемого белкового азота примерно равны.

Полученные с пищей белки подвергаются полному гидролизу в желудочно-кишечном тракте до аминокислот, которые всасываются и кровотоком распределяются в организме. 8 из 20 белковых аминокислот не могут синтезироваться в организме человека. Эти незаменимые аминокислоты,должны поступать с пищей.

Через кишечник и почки организм постоянно теряет белок и аминокислоты. В связи с этими неизбежными потерями ежедневно необходимо получать с пищей взрослому человеку не менее 30 г белка. Это минимальное количество, норма составляет 55 г (в развитых странах - 95 г/сутки). Аминокислоты не запасаются в организме, при избыточном поступлении аминокислот в печени они окисляются или используются до 100 г аминокислот в сутки. Содержащийся в них азот превращается в мочевину (цикл мочевины) и в этой форме выделяется с мочой, а углеродный скелет используется в синтезе углеводов, липидов или окисляется с образованием АТФ.

Предполагается, что в клетках организма взрослого человека ежедневно разрушается до аминокислот 300-400 г белка (протеолиз). В то же время примерно то же самое количество аминокислот включается во вновь образованные молекулы белков (белковый биосинтез). Высокий оборот белка в организме необходим потому, что многие белки относительно недолговечны: они начинают обновляться спустя несколько часов после синтеза, а биохимический полупериод составляет 2-8 дней. Еще более короткоживущими оказываются ключевые ферменты промежуточного обмена. Они обновляются спустя несколько часов после синтеза. Это постоянное разрушение и ресинтез позволяют клеткам быстро приводить в соответствие с метаболическими потребностями уровень и активность наиболее важных ферментов. В противоположность этому особенно долговечны структурные белки, гистоны, гемоглобин или компоненты цитоскелета.

Общие сведения об обмене белков представлены на рисунке выше.

Почти все клетки способны осуществлять биосинтезбелков.

1. Построением пептидной цели путем трансляции на рибосоме не заканчивается синтез белка. Однако функциональный белок образуется только после ряда дальнейших стадий.

2. Вторая после трансляции стадия – свертывание. Это формирование вторичной и третичной структуры белка при помощи вспомогательных белков – шаперонов.

3. Третья стадичя – созревание. Это совокупность химических реакций с образующимся белком таких как окисление алкилирование фосфорилирование гидролиз с отщеплением небольщих пептидов и наоборот присоединение дополнительных групп олигосахаридов, простетических групп и т.д. Эти процессы происходят в эндоплазматическом ретикулуме и в аппарате Гольджи.

4. Четвертая стадия – сортировка. Это транспорт белков в соответствующее функциональное место.

Разрушение белков в желудке – переваривание белков. Под перевариванием понимают процессы механической и ферментативной деградации пищевых веществ и всасывание продуктов расщепления.

Внутриклеточное разрушение белков - протеолиз происходит частично в лизосомах. Кроме того, в цитоплазме имеются органеллы, так называемые протеосомы, в которых разрушаются неправильно свернутые или денатурированные белки.

Процессы гидролиза белка в ЖКТ и клетках имеют как общие черты так и различия. Общим является то, что процесс деградации белков и там и там представляет процесс гидролиза.