Тема 1. РОЛЬ БІЛКІВ У ХАРЧУВАННЯ. перетравлюванні білків
Практична значимість теми. Головним і первинним джерелом амінокислот для людини є білки їжі. Для забезпечення необхідних потреб організму в амінокислотах важливе значення має не тільки стан шлунково-кишкового тракту і кількість білків в їжі, але і якісні характеристики харчових білків. Чим ближче амінокислотний склад харчового білка до амінокислотним складом білків організму, тим вище ступінь його засвоєння в травному тракті. Крім того, джерелами амінокислот можуть служити тканинні білки організму, які постійно метаболизируют із звільненням входять до їх складу мономерів.
Мета заняття. Після вивчення цієї теми студент повинен знати умови, необхідні для ефективного перетравлення білків і всмоктування амінокислот в шлунково-кишковому тракті, фактори, що сприяють гниттю амінокислот в кишечнику і механізми знешкодження продуктів гниття і їх біологічну роль, вміти застосовувати отримані знання для вирішення теоретичних і практичних завдань .
Вихідний рівень знань
1. Будова амінокислот (аланін, аспартат, глутамат, гістидин, тирозин, триптофан, цистеїн).
2. Коферментні функції вітамінів (піридоксин, нікотинамід).
3. Гідрофільні і гідрофобні властивості органічних сполук.
4. Властивості ферментів, обумовлені їх хімічної природою.
5. Механізми регуляції активності каталітичних білків.
6. Окисно-відновні реакції, реакції перенесення і відщеплення функціональних груп в біологічних системах.
Амінокислотний фонд організму.
1.1.1. В організмі людини міститься близько 100 г вільних амінокислот, які утворюють його амінокислотний фонд. Цей фонд постійно поповнюється за рахунок надходження нових молекул амінокислот замість тих, які були використані в метаболічних процесах. Джерела і шляхи використання вільних амінокислот в організмі представлені на малюнку 1.1.
Малюнок 1.1. Утворення та використання вільних амінокислот в організмі.
1.1.2. Дослідження за допомогою радіоактивних міток показують, що у здорової дорослої людини загальна швидкість синтезу білка в організмі становить близько 400 - 500 г на добу, причому на 3/4 цей синтез забезпечується за рахунок ендогенних ресурсів. Цим пояснюється той факт, що навіть при голодуванні синтез певних білків відбувається з досить високою швидкістю.
1.2.1. Для правильної оцінки співвідношення процесів біосинтезу і розщеплення білків в організмі досить точним параметром є азотистий баланс. Азотистий баланс - різниця між кількістю азоту, що надійшли в організм з їжею, і кількістю азоту, виведеного з організму з сечею, калом, слиною і потім.
1.2.2. Якщо кількість надходження азоту перевищує кількість виділився азоту, то спостерігається позитивний баланс азоту. Він характерний для всіх станів, при яких швидкість синтезу білка в організмі вище, ніж швидкість його розпаду, наприклад:
· У жінок в період вагітності;
· В дитячому віці при повноцінному харчуванні;
· У хворих в період одужання;
· У спортсменів в період тренувань;
· При введенні анаболічних гормонів.
1.2.3. Якщо кількість азоту, виведеного з організму, перевищує кількість азоту, який надійшов з їжею, то спостерігається негативний баланс азоту. Він зустрічається у всіх випадках, коли розпад білків в організмі переважає над їх синтезом, наприклад:
· При голодуванні - повному або частковому, коли відсутня хоча б один з незамінних компонентів раціону;
· У осіб похилого віку;
· У хворих з ураженням органів травлення;
· У хворих з ураженням опорно-рухового апарату і в інших випадках тривалого обмеження рухливості (гіпокінезії).
1.2.4. У стані азотистого рівноваги організм втрачає в добу стільки ж азоту, скільки отримує з їжею. Це характерно для дорослих здорових людей при нормальному харчуванні.
Білки їжі - головне джерело амінокислот для організму.
1.3.1. Харчові білки, що надходять в організм, використовуються як джерело амінокислот для синтезу власних структурних, каталітичних, транспортних, рецепторних і інших білків, а також речовин небілкової природи.
1.3.2. Добова потреба в білках для дорослої людини залежить від віку, професії, стану здоров'я, умов праці, кліматичних та інших факторів. Встановлено, що доросла людина при середніх енергетичних витратах повинен отримувати 100 - 120 г білка в добу.
1.3.3. Необхідно також враховувати біологічну цінність білків. Чим ближче амінокислотний склад харчового білка до амінокислотним складом білків тіла, тим краще він засвоюється і тим вище його біологічна цінність. Це тим більш важливо, що 8 амінокислот в організмі дорослої людини синтезуватися не можуть. Такі амінокислоти називаються незамінними, до них відносяться: валін, лейцин, ізолейцин, лізин, метіонін, треонін, фенілаланін і триптофан. Решта 12 амінокислот є замінними, вони здатні синтезуватися в організмі людини і недолік їх в їжі може бути відшкодована за рахунок інших амінокислот.
1.4.1. Перетравлення білків, тобто розщеплення їх до окремих амінокислот, починається в шлунку і закінчується в тонкому кишечнику. Переварювання відбувається під дією шлункового, панкреатичного і кишкового соків, які містять протеолітичні ферменти (протеази або пептідази). Протеолітичні ферменти відносяться до класу гідролаз. Вони каталізують гідроліз пептидних зв'язків СО-NН білкової молекули (рисунок 1.2):
Малюнок 1.2. Гідроліз пептидних зв'язків.
1.4.2. Все протеолітичні ферменти можна розділити на дві групи:
1. екзопептідази - каталізують розрив кінцевий пептидного зв'язку зі звільненням N- або С-кінцевої амінокислоти;
2. ендопептідази - гидролизуют пептидні зв'язки всередині поліпептидного ланцюга, продуктами реакції є пептиди з меншою молекулярною масою.
1.4.3. Більшість протеолітичних ферментів, які беруть участь у перетравлюванні білків і пептидів, синтезуються і виділяються в порожнину травного тракту у вигляді неактивних попередників - проферментов (зімогенов). Тому не відбувається перетравлення білків клітин, що виробляють проферменти. Активація проферментов здійснюється в просвіті шлунково-кишкового тракту шляхом часткового протеолізу - відщеплення частини пептидного ланцюга зимогена.
1.4.4. Характеристика найважливіших протеолітичних ферментів наводиться в таблиці 1.
Таблиця 1
Деякі протеолітичні ферменти шлунково-кишкового тракту.