Белковые вещества

 

Белки

 

 

Белковые  вещества  составляют  громадный  класс  органических,  то  есть

углеродистых,  а  именно   углеродисто   азотистых   соединений,   неизбежно

встречаемых в каждом организме. Роль  белков  в  организме  огромна.  Прежде

всего необходимо сказать об обмене белков в организме.

  В процессах обмена веществ между  внешней  средой  и  организмом  ведущее

место занимает обмен белков. Белки поступают в организм человека и  животных

с различными пищевыми продуктами, в которых содержание  белка  колеблется  в

широких пределах. Приведем таблицу, дающую представление о содержании  белка

в некоторых продуктах питания.

|             Название    |содержание|        Название     |содержание|

|продукта                 |белка     |продукта             |белка     |

|              мясо       |  18-22%  |          горох      |     26%  |

|              рыба       |  17-20%  |       картофель     |   1,5-2% |

|              сыр        |  20-36%  |      ржаной хлеб    |    7,8%  |

|              яйца       |    13%   |         яблоки      |  0,3-0,4%|

|            молоко       |   3,5%   |         капуста     |  1,1-1,6%|

|              рис        |    8%    |         морковь     |   0,8-1% |

|            свекла       |   1,6%   |        макароны     |   9-13%  |

|            пшено        |   10%    |    гречневая крупа  |     11%  |

 

 

  Белки, распадаясь в организме, являются, так  же  как  углеводы  и  жиры,

источником энергии. Энергия, получаемая при распаде белков, может  быть  без

всякого ущерба  для  организма   компенсирована  энергией  распада  жиров  и

углеводов. Однако очень важно, что организм человека  и  животных  не  может

обходиться без регулярного поступления белков извне.

  Опыт показывает,  что  даже  довольно  длительное  выключение  жиров  или

углеводов из питания животного не вызывает тяжелых расстройств здоровья.  Но

прием в течение нескольких дней  пищи,  не  содержащей  белков,  приводит  к

серьезным  нарушениям,  а  продолжительное  безбелковое  питание   неизбежно

кончается смертью животного. Все это имеет место даже при  обильном  питании

углеводами и жирами.

  Отсюда очевидно, что роль и значение белков в  процессах  обмена  веществ

отнюдь не исчерпывается их энергетической ценностью.

  Действительно, в процессах жизнедеятельности  организма  на  первый  планвыступают совсем другие, несравненно более важные специфические  свойства  и

функции белков.

  По степени важности в процессах обмена веществ пластическая  роль  белков

неизмеримо превосходит их как источника энергии.  Более  того,  пластическая

функция белков не только велика, но и  незаменима,  так  как  белки  в  этом

отношении нельзя заменить ни жирами, ни углеводами, ни  какими-либо  другими

веществами, входящими в состав живой материи или поступающими в организм  из

внешней среды.  Без белков или  их  составных  частей  –  аминокислот  –  не  может  быть

обеспечено воспроизводство основных структурных элементов органов и  тканей,

а также образование ряда  важнейших  веществ,  как,  например,  ферментов  и

гормонов.

  Какое же количество белка необходимо в питании человека, чтобы обеспечить

сохранение его здоровья и  работоспособности?  «Коэффициент  изнашивания»  у

взрослого человека составляет около 23 граммов белка. Казалось бы, нужно  23

грамма белка, чтобы покрыть  расход  белка  при  распаде  его  в  органах  и

тканях. Однако  оказалось,  что  азотистое  равновесие  устанавливается  при

приеме  более  высоких  количеств  белка  в  пище,  чем  того  требует   так

называемый «коэффициент изнашивания».

  Разные исследователи получали различные величины содержания белка в пище,

при котором поддерживается азотистое равновесие. Эти величины  колеблются  в

зависимости от состава пищи и от того, какие белковые продукты  принимаются.

Но  в  среднем  азотистое  равновесие   устанавливается   у   человека   при

потреблении 30-45 граммов белка в сутки.  Этот  минимум  белка,  необходимыйдля того, чтобы поддерживать  азотистое  равновесие  на  рационе,  полностью

покрывающем   энергетические   потребности   организма   получил    название

«физиологического  минимума  белка».  Азотистое  равновесие  у  человека   и

животных, таким образом, возможно  получить  при  приеме  с  пищей  белка  в

количестве примерно вдвое  большем,  чем  это  необходимо  по  «коэффициенту

изнашивания».

              Содержание белка в пищевом рационе взрослого человека,

                  необходимое для поддержания азотистого равновесия.

|                    |Потребность в |                  |Потребность в |

|Источники белка     |белках        |Источники белка   |белках        |

|                    |(г/сутки)     |                  |(г/сутки)     |

|   яичный белок     |     19,9     |     картофель    |       30,0   |

|     говядина       |      26,0    |        хлеб из   |       67,0   |

|                    |              |пшеничной муки    |              |

|      молоко        |      27,6    |                  |              |

 

 

  Ученые пришли к выводу, что взрослый человек должен потреблять  ежедневно

при трате энергии в 1500 ккал не менее 100 грамм, а в жарком  климате  –  не

менее 120 грамм белка. Эти нормы соответствуют умственному труду  или  труду

физическому,  полностью   механизированному.   При   расходовании   большего

количества   энергии,   то   есть   при   физическом   труде,   недостаточно

механизированном, необходимо добавочно 10 грамм белка на  каждые  500  ккал.

Таким образом, при физическом труде с тратой энергии в 4000  ккал  требуется130-150 грамм белка в сутки.

  Растущий  организм  испытывает  потребность  в  белке  в  зависимости  от

возраста. Нормы белка для детей приведены в следующей таблице:

|       Возраст в годах|Количество      |

|                      |белка           |

|       1 – 3 года     |    55г         |

|       4 – 6 лет      |    72г         |

|       7 – 9 лет      |    89г         |

|      10 – 12 лет     |    100г        |

 

 

  Для удовлетворения потребностей организма существенным является не толькоколичество, но и качество белков в пище. Различные белки отличаются друг  от

друга процентным содержанием аминокислот. В зависимости  от  аминокислотного

состава, организму требуется одного белка больше, а другого меньше.  В  этом

смысле  можно  говорить   о   различной   биологической   ценности   белков.

Биологическая  ценность  белка  определяется  также  степенью  усвоения  его

организмом. Белки, находящиеся в продуктах питания, потребляемых  человеком,

содержат в тех или иных количествах все аминокислоты.

  В тесной связи  с  вопросом  о  биологической  ценности  белка  находятся

представления  о  так   называемых   незаменимых   аминокислотах.   Изучение

азотистого  обмена  у  взрослых  людей  позволило  сделать  вывод,  что  для

удовлетворительного самочувствия необходимо восемь  незаменимых  аминокислот

и источники азота.

  Необходимо особо  подчеркнуть,  что  установленные  «оптимальные  уровни»

аминокислот в питании человека не являются постоянными при  любых  условиях.

Они  могут  значительно  возрастать,  причем  неравномерно   для   различных

аминокислот, при некоторых физиологических или патологических состояниях.

  Белки пищи прежде, чем быть  использованы  для  построения  тканей  тела,

предварительно расщепляются. Организмом  используется  для  питания  не  сам

пищевой белок, а его структурные элементы  –  аминокислоты  и,  может  быть,

частично простейшие  пептиды,  из  которых  затем  в  клетках  синтезируются

специфические для данного вида организма белковые вещества.

  Каждый  вид  организма,  каждый  орган  и  каждая  ткань  содержат   свои

характерные белки, и при усвоении чужеродных  белков  пищи  организм  прежде

всего лишает их видовой специфичности. Перед тем, как быть усвоенными  белки

должны  быть  разложены  на  индифферентный  материал.  Разложение  белковых

веществ  на  более  простые,  лишенные  видовой  специфичности   соединения,

способные всасываться в  кровь  через  стенки  кишечника,  осуществляется  в

пищеварительных  органов  человека  и   животных   путем   последовательного

действия ряда ферментов.

  В полости рта белки никаким изменениям не подвергаются, так как в  состав

слюны  необходимые  для   этого   протеолитические   ферменты   не   входят.

Переваривание белков начинается в желудке. В  этом  процессе  решающую  роль

играют два фактора: сильно кислая реакция желудочного сока и  присутствие  в

нем протеолитического фермента, действующего на белки.

  При переваривании белков в желудке роль протеолитического фермента играет

пепсин, содержащийся в желудочном соке. Клетки  слизистой  желудка  выделяют

неактивный пепсиноген, который  под  влиянием  соляной  кислоты  желудочного

сока превращается в активный пепсин.

  Одни белки поддаются действию пепсина весьма легко, другие  – труднее,  а

третьи совсем не перевариваются. Легко  расщепляются  пепсином  альбумины  и

глобулины  как  животного,  так  и   растительного   происхождения.   Пепсин

действует преимущественно на внутренние  пептидные  связи,  довольно  далеко

расположенные от концов  полипептидной  цепи.  Дробление  белковой  молекулы

пепсином происходит  так,  что  при  этом  образуются  близкие  по  величине

частицы.  Однако  под  влиянием  пепсина  разрываются  также   и   некоторые

пептидные связи,  находящиеся на  конце  полипептидной  цепи.  Пепсин  более

быстро расщепляет пептидные связи, образованные аминогруппами  ароматических

аминокислот. Из каждого белка получается соответствующий ему пептон:  мясной

(мышцы), яичный, рыбный и т. д.

  Особый интерес представляют те изменения, которые претерпевают в  желудке

важнейшие белки молока, в частности казеиноген. Казеиноген молока  относится

к группе сложных белков – фосфопротеидов, в состав которых  входит  довольно

значительное количество  ортофосфорной  кислоты.  Под  влиянием  желудочного

сока казеиноген молока превращается в казеин.

  Установлено, что наиболее важную роль в стимуляции  секреции  желудочного

сока высокой кислотности играет гастрин – полипептид, причисляемый к  группе

так  называемых  «пищеварительных   гормонов».   Гастрин   синтезируется   в

слизистой оболочке привратника  (отдела  желудка).  Образование  гастрина  и

поступление его в кровь резко усиливается  под  влиянием  пищи,  вводимой  в

желудок.   Гастрин   построен   из   семнадцати   аминокислотных   остатков,

расположенных в следующем порядке:  гли-гли-про-три-мет-глю-глю-глю-глю-глю-

ала-тир-гли-три-мет-асп-фен-NH2.

  Пептоны, образовавшиеся из белков под влиянием пепсина представляют собой

смеси  еще  достаточно  высокомолекулярных  сложных  соединений,  которые  в

желудке  не  всасываются  и  поэтому  поступают  при  очередном  опорожнении

желудка вместе с пищевой кашицей в двенадцатиперстную кишку.

  Здесь  они  подвергаются  действию  группы  протеолитических   ферментов,

гидролизующих как белки, так и пептоны.  Пищеварительный  сок  в  кишечнике,

действующий на  белки,  представляет  собой  смесь  секрета  панкреатической

железы  и  слизистой  кишечника.  В  кишечнике   белки   пищи   подвергаются

воздействию  трипсина,  химотрипсина  и  пептидаз.  Трипсин   содержится   в

поджелудочном соке в недеятельной форме в виде триписиногена.  Под  влиянием

другого  фермента  глюкопротеидной  природы  –  энтерокиназы  –  трипсиноген

превращается в трипсин. Процесс превращения трипсиногена в трипсин  сводится

к  отщепления  небольшого  пептида   (гексопептида)   с   ?-аминного   конца

полипептидной цепи. Выделение трипсина в недеятельной  форме  имеет  большое

биологическое значение. Поджелудочный сок  содержит  ряд  других  ферментов,

например  липазу  и  амилазу,  представляющих  собой,  как  и  все  ферменты

белковые вещества. Присутствие в одном  с  ними  растворе  протеолитического

фермента – трипсина – в активной форме могло бы привести к их  перевариванию

и разрушению еще в панкреатической железе.

  Трипсин гидролитически разрушает как белки, не изменившееся в желудке под

влиянием  пепсина,  так  и  высокомолекулярные  продукты   распада   белков,

полипептиды типа пептонов. Оптимум РН для  трипсина  равен  7,8.  Трипсин  и

пепсин действуют на различные пептидные  связи  в  молекуле  белка.  Трипсин

особенно  легко  расщепляет   связи,   в   образовании   которых   участвуют

карбоксильные группы аргинина или лизина.  Трипсин  производит  сравнительно

неглубокий гидролиз белка. Только около одной трети всех пептидных связей  в

белковой   молекуле    расщепляется    трипсином.    Основными    продуктами

триптического гидролиза белка являются полипептиды.  Следует  отметить,  что

под влиянием трипсина в  процессе  гидролиза  белка  могут  освобождаться  в

небольшом   количестве   и   свободные   аминокислоты.   Природы   продуктов

триптического гидролиза зависит от состава и  строения  исходного  субстрата