Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 города Воронежа

Понедельник, 11 Декабря 2023, 06:45

Превращение белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и воды происходит в тесном взаимодействии друг с другом. В метаболизме каждого из них имеются свои особенности, а физиологическое значение их различно, поэтому обмен каждого из этих веществ принято рассматривать отдельно.

Обмен белков

Белки — основной материал для построения клеток, тканей и органов человеческого организма. Белками являются ферменты, некоторые гормоны и гемоглобин — переносчик кислорода.

Строение белков. В химическом смысле белки — это очень большие молекулы, представляющие собой цепочки аминокислот. Всего в человеческом организме обнаружено около ста видов свободных аминокислот, однако не все аминокислоты найдены в составе белков. Белки строятся только из 20 видов аминокислот. Поступающие с пищей белки не усваиваются организмом непосредственно, а разрушаются под воздействием пищеварительных соков до аминокислот и всасываются в кровь. Из этих аминокислот организм человека самостоятельно строит нужные ему белки.

Таким образом, аминокислоты — это «кирпичики», из которых складываются молекулы белков, а белки, в свою очередь, служат «строительным материалом» для всего организма. Кроме того, белковые молекулы отвечают за множество других функций в организме человека.

Функции белков

1. Строительная (структурная). Белки служат основой для создания клеток и тканей, например мышечных волокон, — актин (лат. actus — действие) и миозин (греч. mys, в род. падеже myós — мышца), сухожилий, связок и хрящей — коллаген (греч. kólla — клей и genés — рождающий) и эластин (греч. elastos — гибкий), волос и ногтей — кератин (греч. kéras, род. падеж kératos — рог).

2. Каталитическая. Ферменты — группа белков, обладающих каталитическими свойствами, то есть каждый фермент ускоряет одну или несколько сходных реакций, а сам при этом не изменяется. Ферменты катализируют как реакции расщепления сложных молекул (например, ферменты пищеварительного тракта), так и синтеза (внутриклеточные ферменты). Известно несколько тысяч ферментов человеческого организма. Например, пепсин (греч. pépsis — пищеварение), расщепляющий белки в процессе пищеварения, и липаза (греч. lípos — жир), являющаяся важнейшим ферментом в переваривании жиров.

3. Энергетическая. При расщеплении 1 грамма белка до конечных продуктов обмена веществ выделяется столько же энергии, как и при расщеплении 1 грамма углеводов (17,6 кДж), что почти в два раза меньше, чем при расщеплении 1 грамма жиров. Человеческий организм использует собственные белки для получения энергии крайне редко, только в случае полного отсутствия запасных углеводов и жиров (истощения). Однако белковая пища в рационе очень важна для здоровья человека, поскольку, кроме выделяющейся при расщеплении белковых молекул энергии, в организм поступают все необходимые для синтеза белков собственного тела аминокислоты.

4. Двигательная. Сокращение мыщц обеспечивают белки мышечных волокон актин и миозин.

5. Транспортная. Находящийся в эритроцитах (красных кровяных клетках) белок гемоглобин (греч. haima — кровь и лат. globus — шар) разносит молекулы кислорода по всему организму.

6. Защитная. Такие белки плазмы крови, как фибриноген (лат. fibra — волокно и греч. genés — рождающий) и протромбин (лат. pro — раньше, перед и греч. trhombos — сгусток), участвующие в процессах свертывания крови, защищают организм от кровопотери. Другие особые белки — антитела, или иммуноглобулины (лат. immunitas — избавление и globula — шарик), — обеспечивают защиту организма от бактерий, вирусов и чужеродных для человеческого организма веществ (ядов). Они присоединяются к чужеродным веществам (антигенам) и нейтрализуют их.

7. Регуляторная. Некоторые белки управляют функциями организма, например, гормон инсулин (лат. insula — остров), вырабатываемый особыми группами клеток («островками») поджелудочной железы, регулирует обмен углеводов в организме человека и поддерживает необходимый уровень глюкозы в крови. Гормон роста — соматотропин (греч. soma — тело и tropos — направление), выделяемый гипофизом, отвечает за нормальный рост и развитие человека; выработка этого гормона снижается с возрастом, поэтому взрослые люди не растут.

8. Рецепторная. Некоторые рецепторы, расположенные на поверхности клеток, — это белковые молекулы, способные менять свою структуру при воздействии факторов-раздражителей. Например, белок родопсин (греч. rhódon — роза и ópsis — зрение) — зрительный пигмент сетчатки глаза, необходимый для обеспечения нормального зрения в сумерках и ночью. При попадании света на сетчатку молекулы родопсина меняют свою структуру, возникающий при этом электрический импульс передаётся по нервным волокнам в головной мозг, где и формируется изображение.

9. Запасающая (резервная). В качестве резервных веществ в организме человека обычно накапливаются жиры и углеводы. Однако существуют и резервные белки, например, казеин (лат. caseus — сыр). Это основной белок молока, он выполняет питательную функцию для новорождённых.

Белки в пище человека. В результате жизнедеятельности организма часть собственных белков тела разрушается, поэтому белки должны постоянно присутствовать в рационе человека. Необходимое для человека количество белка в пище зависит от различных факторов: от возраста, эмоционального состояния, от того, находится ли человек в покое или выполняет тяжелую работу и т. п. С возрастом потребность организма в белке снижается, при стрессовых ситуациях, независимо от возраста, — увеличивается. Регулярные физические нагрузки повышают расход белка в организме, соответственно увеличивается и потребность в нём.

Продукты питания, богатые белком:

мясо и мясопродукты;
рыба, морепродукты (креветки, кальмары);
яйца;
молоко и молочные продукты (кефир, ряженка, йогурт, творог, сыр);
орехи;
бобовые (фасоль, горох, арахис, а особенно соя);
рис, гречка и зерновые (особенно твёрдые сорта пшеницы).

Содержание белков, жиров и углеводов в пищевых продуктах

(Примерное количество граммов в 100 г продукта)

Рекомендуемая суточная норма потребления белка составляет около 70 — 90 г в сутки для мужчины и 60 — 90 г для женщины. Детям и подросткам требуется больше белка (до 2 г на кг веса в сутки), так как их организм интенсивно растёт.

Недостаточность белка в продуктах питания ведёт к нарушению многих функций организма, в том числе печени, поджелудочной железы, тонкой кишки, нервной и эндокринной систем. Кроме того, наблюдается нарушение кроветворения, развивается атрофия мышц, нарушается деятельность желёз внутренней секреции, ухудшается память. В результате ослабляется работоспособность человека, снижается его сопротивляемость инфекциям. Особенно неблагоприятно сказывается белковая недостаточность на растущем организме: замедляется его рост, уменьшается масса тела, нарушается формирование костей, задерживается умственное развитие, снижаются защитные силы организма. Это связано с тем, что белки участвуют во всех процессах обмена веществ и функционирования организма.

Избыточное поступление белков с пищей также не приносит пользы. «Лишние» белки включаются в энергетический обмен, при этом повышается нагрузка на печень и почки, которые выводят из организма конечные продукты распада белковых молекул. Избыток белков стимулирует бурный рост гнилостной микрофлоры в кишечнике. Необходимо отметить, однако, что проблемы, связанные с избытком белка, встречаются крайне редко: в нашем рационе чаще всего не хватает полноценного белка.

Полноценные и неполноценные белки

С точки зрения пищевой ценности белки подразделяются на полноценные и неполноценные.

Полноценные белки — это белки, в состав которых входят все необходимые организму аминокислоты, в том числе незаменимые. К полноценным белкам относятся преимущественно белки животного происхождения (белки мяса, рыбы, яиц, молока и др.).

Для человека важно поступление с пищей именно полноценных белков, из которых организм может синтезировать собственные специфические белки. Особенно важно присутствие полноценных белков в рационе детей и подростков, так как для растущего организма крайне важно не только восстановление отмирающих клеток, как у взрослых, но и создание в большом количестве новых.

Однако в рационе человека один полноценный белок может быть заменён двумя или тремя неполноценными белками, которые, дополняя друг друга, дают в сумме все необходимые аминокислоты. Следовательно, для нормальной жизнедеятельности организма необходимо, чтобы пища была разнообразной, чтобы в ней содержались полноценные белки или широкий выбор неполноценных белков, по аминокислотному составу равноценный полноценным белкам. Обычная смешанная пища, как правило, содержит разнообразные белки, которые в сумме обеспечивают потребность организма в аминокислотах.

Неполноценные белки — это белки, в составе которых отсутствуют определённые аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в организме человека (незаменимые аминокислоты).

Многие культурные растения отличаются высоким содержанием белка (семена бобовых, злаков, гречихи, орехов). Однако по биологической ценности растительные белки уступают животным белкам, поскольку обычно не содержат всех требуемых аминокислот, и поэтому считаются неполноценными.

Употребление в пищу только неполноценных белков (например, при строгом вегетарианстве) неблагоприятно отражается на деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, уменьшает устойчивость организма к инфекциям и обостряет течение воспалительных процессов.

Заменимые и незаменимые аминокислоты

Заменимые аминокислоты — это аминокислоты, способные синтезироваться в организме человека в достаточном количестве.

Незаменимые аминокислоты — аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека, и поэтому необходимо их поступление в организм с пищей. Для разных животных набор незаменимых аминокислот неодинаков. Для человека незаменимыми являются 8 аминокислот: изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин.