Химические процессы белков в организме

Не все, очевидно, задумываются над тем, сколько же мы реально используем из той продукции, что дают нам нивы и пастбища. Не всякий читатель поверит тому, что сейчас прочтет: в некоторых случаях мы получаем одну четвертую часть из того, что могли бы иметь, не будь многочисленных потерь от различных причин.

Нужно заботиться не только о расширении пахотных площадей и повышении урожайности, стоит подумать и над сокращением потерь на всех стадиях получения и переработки пищевых продуктов.

Ученые подсчитали, что из основных компонентов пищи (белков, жиров, углеводов) человечество острее всего ощущает дефицит в белках. Если по нормам, установленным медиками, для взрослого здорового человека необходимо в день 80 — 100 г белков, то далеко не всегда этот минимум обеспечивается.

Чаще всего у человека, не очень сведущего в биохимии, понятие белка ассоциируется с куриным яйцом, точнее, с той его частью, которая после тепловой обработки приобретает белый цвет. Следует заметить, однако, что в желтке белка больше, чем в белке (14,6 и 10,6% соответственно). Чем же, с точки зрения химика, отличаются белки от рассматриваемых ранее жиров и углеводов? Их главное отличие —в чрезвычайной сложности строения белков и более разнообразном элементном составе.

Известно, что жиры и углеводы состоят в основном из трех химических элементов — углерода, водорода, кислорода, а в состав белков обязательно входят азот, сера, фосфор, а иногда в микродозах —и железо, йод, марганец, цинк, медь.

Структурными фрагментами белков являются аминокислоты (вспомните: углеводы расщеплялись до глюкозы). Аминокислотный состав — причина большого разнообразия белков по сравнению с другими известными нам структурами.

Особенность аминокислот — наличие двух функциональных групп: кислотной (СООН) и основной ( — NН₂) — в одной молекуле. Они взаимодействуют друг с другом (в соседних молекулах), образуя мостики:

Такими мостиками может быть соединено в цепи неограниченное число различных аминокислот. А подвижность электронов азота и кислорода в амидной группировке приводит к возникновению бесчисленных взаимодействий между цепями этих биополимеров.

Какова же роль белков в организме? Распадаясь на структурные элементы (аминокислоты), они служат строительным материалом во взрослом организме— для «ремонтных работ», а в молодом, развивающемся—для «новостроек». Ведь белки — но в конечном итоге сухожилия, мышцы, гемоглобин крови, кожа, ногти, волосы. Кроме того, существуют белки, регулирующие процессы жизнедеятельности в организме, белки, защищающие его от инфекции.

Представим теперь себе начальника управления капитального строительства химического комбината». Составляя заявку на материалы, которые необходимы для строек, он заказывает не отдельные детали или строительные элементы, а чаще сразу блоки и комплекты. Опытные прорабы могут на месте решить, что им из этого комплекта использовать, что оставить про запас, а иной раз и списать за ненадобностью. Однако есть такие элементы конструкций, которые ничем не заменишь и не изготовишь в мастерских. Вот их-то и приходится дожидаться, а если они долго не поступаю, то это вызывает тревогу.

В нашем организме имеются такие детали, они так и называются — незаменимые аминокислоты. Для взрослого человека их всего 8 (триптофан, лейцин, изолейцин, валин, треонин, лизин, метионин, фенилаланин), а для детей еще аргинин и гистидин. Они обязательно должны содержаться в пище. А вот остальные, заменимые, организм синтезирует сам — был бы в достатке связанный азот, без которого ни один белок не может существовать.

Склады на «комбинате» небезграничны; поэтому, если они переполняются, от избытка «строительного материала» приходится избавляться. Вам знакомы костры из строительного мусора, в котором тут и там видны вполне годные, но сию минуту ненужные на стройке предметы? Так и на нашем «химкомбинате» лишний азот переходит в мочевину, а часть аминокислот используется как источник энергии.

Но вот в результате каких-то недоразумений (а проще говоря, в результате неправильного, нерационального питания) в систему каждый день стали поступать только самые дефицитные материалы. Как на это отреагирует «комбинат»? Оказывается, точно таким же образом, как и на их нехватку. Начнется своеобразная «лихорадка - выбросить жалко, а использовать негде! Организм расстраивается от избыта не меньше, чем от недостатка.

Пища измельчается зубами, смачивается слюной. Это очень важный момент в пищевом конвейере, потому что здесь на продукты оказывается не только механическое, но и биохимическое воздействие слюны. Начинается гидролиз крахмала, частично жиров и белка.

В пищеводе пища долго не задерживается и попадает в желудок. Здесь пищевые белки встречает пепсин — белок-хозяин, активность его обеспечивается соляной кислотой массовая доля которой в желудочном соке около 0,5%. За 6 — 12 ч, пока пища находится в желудке, пепсин успевает уменьшить длину цепи белка-гостя в среднем в 20 раз, а иногда ему «удается» отщепить даже отдельные аминокислоты.

Из желудка пища поступает в кишечник, где биохимические превращения вступают в новую фазу. Под действием других белковых ферментов пептиды (так называют цепочки аминокислот относительно небольшой длины— до 5 звеньев) практически полностью распадаются на отдельные аминокислоты. Через лимфатическую систему аминокислоты поступают в кровь, которая переносит их в печень.

В печени идет синтез белков из «кирпичиков» — аминокислот. Здесь же осуществляется строжайший контроль за тем, что в печень поступило: все чужеродные организму образования безжалостно уничтожаются, и это для нас величайшее благо. Стоит только белку, не свойственному организму, попасть в кровь, как возникает мгновенный шок. Это явление было хорошо известно людям издавна. Древние охотники, не зная химии, смазывали наконечники стрел белком — ядом, чтобы парализовать добычу.

Из печени кровь разносит синтезированные аминокислоты по всему организму; они попадают в распоряжение соответствующих органов — идет «ремонт» или рост тканей. Судьба тех белков и аминокислот, которые в настоящий момент организму не нужны, нам известна. Организм их «сжигает», при этом выделяется энергия и образуются мочевина, аммиак, углекислый газ, вода.

Гидролиз белков и синтез новых материалов из продуктов гидролиза позволяют уменьшить опасность белкового дефицита. Организм сам создает то, что ему необходимо, из глюкозы, жирных кислот и аминокислот.