Лекции по белкам биохимия 2005. Кафедра биохимии
 Скачать 1.2 Mb.
|
|
ГОУВПО УГМА Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию кафедра биохимии Утверждаю Зав. каф. проф., д.м.н. Мещанинов В.Н. _____‘’_____________2006 г ЛЕКЦИЯ № 17 Тема: Белки I. Механизмы переваривание и всасывания белковФакультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический. 2 курс. ПОНЯТИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ БЕЛКОВ Белки – высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков более чем 100 АК. У человека в организме содержится 15кг белка. По количеству генов, у человека предполагают наличие около 50000 видов белков. Самый распространенный белок у человека - коллаген, на его долю приходиться 30% от общего содержания белка. Пептиды - органические соединения, состоящие из остатков от 2 до 100 АК. Олигопептиды - органические соединения, состоящие из остатков от 2 до 10 АК. Полипептиды - органические соединения, состоящие из остатков от 10 до 100 АК. Белки имеют 3-4 уровня организации: Первичная структура линейна, представлена последовательностью аминокислот, соединенных пептидными связями; Вторичная структура является пространственной, она образуется только водородными связями. Выделяют α-спираль и β-складчатый лист; Третичная структура является пространственной, она образуется ковалентными, водородными, ионными и гидрофобными связями. Образует белковые глобулы; Четвертичная структура является пространственной, она образуется при соединении нескольких белковых глобул слабыми водородными, ионными и гидрофобными связями; Разрушение первичной структуры белка называется гидролиз. Гидролиз пептидной связи идет в кислой и щелочной среде и с участием ферментов пептидаз (класс гидролаз). Разрушение вторичной, третичной и четвертичной структур называется денатурацией. Денатурация бывает обратимой, когда разрушаются слабые связи (водородные, ионные, гидрофобные) и необратимой, когда разрушаются прочные связи (ковалентные). Классификация белков По составу белки делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды). Простые белки содержат только остатки аминокислот. Сложные белки, кроме аминокислот, содержат небелковый компонент: липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, металлы, витамины, порфирины и т.д. По форме белки делятся на глобулярные и фибриллярные. Глобулярные белки содержат α-спираль, они как правило водорастворимы. Фибриллярные белки содержат β-складчатую структуру и водонерастворимы (кератин); Белки делятся по выполняемым в организме функциям. Функции белков Структурная (коллаген, эластин, кератин); Каталитическая (ферменты); Транспортная (гемоглобин, альбумины, глобулины); Сократительная (актин, миозин); Защитная (иммуноглобулины, фибриноген, плазминоген, лизоцим); Регуляторная (гормоны, рецепторы); Онкотическое давление (белки сыворотки крови); Буферная (гемоглобин, белки сыворотки крови). Свойства белков Белки в основном водорастворимые вещества, образующие коллоидный раствор; Белки способны к денатурации и гидролизу; Обладают амфотерными свойствами; Проявляют оптическую активность, т.к. состоят из оптически активных L-аминокислот. РОЛЬ БЕЛКА В ПИТАНИИ. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПИЩЕВОГО БЕЛКА Роль белка в питании: основной источник АК, в первую очередь незаменимых. Богаты белками продукты животного происхождения: мясо, рыба, сыр. Продукты растительного происхождения содержат, как правило, мало белка (кроме бобовых). Количество белка в некоторых пищевых продуктах
Питательная ценность белка зависит от его аминокислотного состава и способности усваиваться организмом. Полноценным белком, считается тот, который полностью усваивается организмом и содержит все необходимые, в первую очередь незаменимые, АК в пропорции близкой к тканям человеческого организма. Биологическая ценность такого белка условно принимается за 100 (белки яиц и молока). Белки животного происхождения имеют, как правило, высокую биологическую ценность (97) (белки мяса говядины 98), а растительные белки – низкую (83-85) (белки кукурузы 36, белки пшеницы 52-65). Растительные белки, особенно пшеницы и других злаковых, полностью не перевариваются, так как они защищены от ферментов целлюлозной оболочкой. Многие растительные белки бедны лизином, метионином и триптофаном. Например, белки кукурузы содержат мало лизина, но достаточное количество триптофана. А белки бобов богаты лизином, но содержат мало триптофана. По отдельности эти белки является неполноценными, но их смесь содержит необходимое человеку количество незаменимых АК. В ЖКТ не перевариваются некоторые белки животного происхождения, имеющие фибриллярное строение. Например, кератин - белок волос, шерсти, перьев, копыт и рогов. 3. АЗОТИСТЫЙ БАЛАНС. ПРИНЦИПЫ НОРМИРОВАНИЯ БЕЛКА В ПИТАНИИ. БЕЛКОВАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ Азотистый баланс – разница между количеством азота, поступающего с пищей, и количеством выделяемого азота. Азот преимущественно поступает в организм в виде АК (95%), а выделяется в виде мочевины и аммонийных солей. Нулевой азотистый баланс существует, когда количество поступающего в организм азота равно количеству выделяемого. Он характерен для здорового человека при нормальном питании. Положительный азотистый баланс существует, когда азота поступает в организм больше, чем выводится. Характерен для детей, беременных, пациентов, выздоравливающих после тяжёлых болезней, а также при опухолевом росте. Отрицательный азотистый баланс существует, когда выделение азота преобладает над его поступлением. Наблюдают при старении, голодании, безбелковой диете, во время тяжёлых заболеваний, ожогах и травмах. При длительном голодании организм теряет в сутки около 4г азота при катаболизме 25г белка. Нормы белка в питании Минимальное количество белка в пище составляет 30-50 г/сут (55-60 г/сут, при биологической ценности не ниже 70%). Оно поддерживает азотистое равновесие, но не обеспечивает сохранение работоспособности и здоровья человека. Для здорового взрослого человека оптимальное количество белка в пище составляет - 100-120 (85-90) г/сут (или не менее 1г/кг в сут), из них 55% - белки животного происхождения. Детям до 12 лет достаточно 50 - 70 г/сут (4,0-1,5 г/кг в сут) (до 3 месяцев - 2,2 г/кг в сут, до 6 месяцев - 2,6 г/кг в сут, старше 6 месяцев - 2,9 г/кг в сут). При беременности 3-4 г/кг белка в сут. Потребность в пищевом белке возрастает при физических нагрузках (при тяжелых до 130-150г), при низких температурах, в период выздоровления после тяжелых заболеваний, при беременности у женщин и росте у детей. Потребность в пищевом белке снижается при старении, при повышении температуры окружающей среды и при тяжелых заболеваниях. Потребность в пищевом белке у мужчин выше, чем у женщин. Белковая недостаточность Продолжительное безбелковое питание вызывает серьёзные нарушения обмена веществ и неизбежно заканчивается гибелью организма. Дефицит в пище даже одной незаменимой АК ведёт к неполному усвоению других АК и сопровождается развитием отрицательного азотистого баланса, истощением, остановкой роста и нарушениями функций нервной системы. У животных при отсутствии цистеина возникает острый некроз печени, гистидина — катаракта; отсутствие метионина приводит к анемии, ожирению и циррозу печени, облысению и геморрагии в почках. Исключение лизина из рациона молодых животных вызывает анемиею и внезапную гибель. Заболевание «Квашиоркор», в переводе означает «золотой (или красный) мальчик», возникает при недостаточности белкового питания. Оно характерно для Центральной Африки. Заболевание развивается у детей, которые лишены молока и других животных белков, а питаются исключительно растительной пищей (кукуруза, бананы, таро, просо). Квашиоркор характеризуется задержкой роста, анемией, гипопротеинемией (часто сопровождающейся отёками), жировым перерождением печени. У лиц негроидной расы волосы приобретают красно-коричневый оттенок. Часто это заболевание сопровождается атрофией клеток поджелудочной железы. В результате нарушается секреция панкреатических ферментов и не усваивается даже то небольшое количество белков, которое поступает с пищей. Происходит поражение почек, вследствие чего резко увеличивается экскреция свободных аминокислот с мочой. Без лечения смертность детей составляет 50—90%. Даже если дети выживают, длительная недостаточность белка приводит к необратимым нарушениям не только физиологических функций, но и умственных способностей. Заболевание исчезает при своевременном переводе больного на богатую белком диету, включающую большие количества мясных и молочных продуктов. Один из путей решения проблемы — добавление в пищу препаратов лизина. ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ В ЖКТ Переваривание – процесс гидролиза веществ до их ассимилируемых форм. Всасывание – процесс поступления веществ из просвета ЖКТ в кровеносное русло. В пищевых продуктах содержатся в основном белки и пептиды, которые, как правило, не способны всасываться, ассимилируемых свободных аминокислот в пище очень мало. Переваривание белков и пептидов в ЖКТ происходит под действием пищеварительных соков, содержащих ферменты протеазы, которые относятся к классу гидролаз. Протеазы гидролизуют пептидных связей в белках и пептидах, их делят на протеиназы (эндопептидазы) и пептидазы (экзопептидазы). Протеиназы (эндопептидазы) катализируют расщепление внутренних пептидных связей в белках и пептидах. Пептидазы (экзопептидазы)отщепляют от молекул белков и пептидов по одной аминокислоте с карбоксильного или аминного конца. Соответственно различают карбоксипептидазы и аминопептидазы. Экзопептидазы функционируют в тонкой кишке. Дипептидазы гидролизуют дипептиды. В зависимости от особенностей строения активного центра протеазы подразделяют на сериновые, тиоловые (цистеиновые), кислые протеиназы и металлоферменты, содержащие в активном центре атом металла (чаще Zn). К металлоферментам относится большинство известных пептидаз. Протеазы различают по субстратной специфичности, т. е. способности гидролизовать связи между определёнными аминокислотными остатками. Переваривание белков начинается в желудке. ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ В ЖЕЛУДКЕ Желудок выполняет несколько функций: защитную (обезвреживание пищи: HCl, лизоцим), переваривание (механическая и химическая обработка пищи: HCl, ферменты), всасывание, эндокринную (образование гастрина и гистамина) и экскреторную (выделение мочевины, мочевой кислоты, аммиака, креатинина, солей тяжелых металлов, йода, лекарственных веществ). Основная пищеварительная функция желудка – переваривание белка. Для пищеварения слизистая оболочка желудка выделяет сложный по составу сок, который представляет собой бесцветную, слегка опалесцирующую жидкость с величиной рН=1,5-2,0 (1,6-1,8) и относительной плотностью 1005. В сутки выделяется 2-2,5 литра сока. Основной компонент желудочного сока вода (99,5%) в которой растворены органические и неорганические вещества. Состав желудочного сока
Желудочный сок синтезируется железами, находящимися в слизистой оболочке желудка. Различают три вида желез: кардиальные, фундальные (собственные железы желудка) и пиллорические (железы привратника). Железы состоят из главных, париетальных (обкладочных), добавочных клеток и мукоцитов. Главные клетки вырабатывают пепсиногены (пепсин, гастриксин, реннин), обкладочные (париетальные) — соляную кислоту, добавочные и мукоциты — мукоидный секрет. Фундальные железы содержат все три типа клеток. |