Какие конечные продукты расщепления белков
Как происходит процесс распада белков в нашем организме? Эти органические вещества являются основным биологическим материалом для формирования и роста живых клеток. Многочисленные функции, которые выполняют белковые молекулы в живом организме, невозможно компенсировать иными элементами и веществами, так как именно в полипептидах находятся незаменимые аминокислоты. Основным предназначением белков является их участие в репликации молекул РНК и ДНК.
Значимость процесса распада белковых молекул
Невозможно представить себе полноценную жизнь без белковых соединений. Они являются основным материалом для построения новых клеток, органов, различных тканей. Продукты распада белков – аминокислоты. Они необходимы живому существу для синтеза новых белковых молекул, специфичных для данного организма. Аминокислоты, получаемые при распаде белковых молекул, требуются для образования многих гормонов, ферментов, гемоглобина, иных веществ, которые в организме выполняют важные функции.
Незаменимые аминокислоты, которые поступают в организм только с пищей, образуются при гидролизе белковых молекул. Процесс образования нового белка из аминокислотных остатков позволяет организму получать энергию и строительный материал для синтеза новых клеток.
Механизм процесса распада белков
Рассмотрим это явление более подробно. Процесс распада белков связан с биохимическими реакциями, происходящими в полости тонкой кишки. Заболевания тонкой кишки и поджелудочной железы негативно влияют на данный процесс. Распад одного килограмма белка должен сопровождаться выделением 17,6 кДж энергии. После того как полипептид распадется на аминокислоты, процесс не останавливается. Далее идет образование неорганических продуктов: углекислого газа, аммиака, сероводорода, воды.
Особенности
Распад белков в организме – это процесс, который обеспечивает организм необходимым количеством энергии. В составе этих органических соединений находится более двадцати аминокислот, но только восемь из них могут синтезироваться внутри организма. Недостающие аминокислоты называют незаменимыми, они могут попадать в организм только с пищей. Для полного усвоения пищевого белка, аминокислоты должны в нем содержаться в строго определенном соотношении. Оно является индивидуальным для каждого живого организма. При недостатке одной из аминокислот, при распаде белковых молекул нарушается участие остальных аминокислот в синтезе, специфичного для живого организма белка.
Особенности продуктов распада
Организм систематически испытывает недостаток либо дефицит белка. Конечные продукты распада белка – материал для жизнедеятельности живого организма. Экспертами Всемирной организации здравоохранения доказано, что белковая недостаточность – это явление, характерное для слаборазвитых стран. При понижении количества белка в крови уменьшается осмотическое давление крови, она хуже забирает у тканей воду, появляются голодные отеки.
Сущность процесса
Гидролиз белка происходит под воздействием протеолитических ферментов (биологических катализаторов). Он протекает при несущественных значениях температур. Все ферменты желудочно-кишечного тракта воздействуют на пептидную связь, но каждый подбирает «свои» связи, которые образуют определенные аминокислоты.
К примеру, пепсин быстро разрушает связи между остатками серина и аланина, а трипсин «распознает» группы лизина и аргинина.
В желудке разрушение осуществляется под воздействием кислой среды желудочного сока, а также благодаря воздействию пепсина. Он разрывает в белковой молекуле внутренние связи, продуктом взаимодействия будут крупные обломки белкового полимера – пептоны. Они идут в двенадцатиперстную кишку, где идет их последующее превращение под воздействием ферментов: химоптрипсина, трипсина, пептидаз. Распад белка связан с разрушением пептидных связей, на которые воздействует фермент. После обработки химотрипсином больше половины пептидных связей оказываются гидролизованными.
Последующий распад белка осуществляется в тонком кишечнике под воздействием ферментов пептидаз.
Карбоксипептидазы способны отщеплять аминокислоты от остатков белковой структуры с карбоксильного конца, а аминопептидазы действуют с той стороны, где присутствует свободная аминогруппа, расщепляя дипептиды до свободных аминокислот.
Благодаря совместному действию группы ферментов в разных отделах желудочно-кишечного тракта происходит полный распад белка пищи на свободные аминокислоты.
Они всасываются через стенки мелких капилляров, оказываются в крови. Большая часть этих аминокислот разносится по всему живому организму, поступает к органам и тканям. В клетках из них происходит строительство новых белков, которые специфичны для данного организма. Это используется медиками при проведении процедуры переливании крови, чтобы не возникало отторжения донорского материала.
Качество белков
В живом организме постоянно, пусть и с разной скоростью, осуществляются процессы обновления и разрушения клеток, а также внеклеточного вещества, в составе которого есть белковые молекулы.
Процесс распада белков сопровождается выделением значительного количества энергии.
Безбелковое питание приводит к смерти, так как организм не получает необходимых аминокислот. Важно не только количество белков, которое потребляется с пищей, но и их качество. К примеру, чтобы компенсировать распавшийся в организме белок, нужно, чтобы с пищей пришел 1 г аминокислоты метионина. Белки волос, перьев, шерсти содержат полноценный аминокислотный состав. К 1915 году было выяснено, что белок зеин, который входит в состав кукурузы, не стимулирует рост клеток. При добавлении к нему аминокислоты триптофана живые организмы полноценно растут.
Белки разных органов, тканей, организмов имеют существенные отличия по молекулярной массе, заряду, аминокислотному составу, а также другим параметрам. Белок одного организма является чужим для другого. Распад белка приводит к образованию аминокислот, которые нужны для питания.
Источник
Переваривание белков. Этапы и последовательность переваривания белковПищевые белки химически представляют собой длинные цепи аминокислот, соединенных друг с другом пептидными связями. Переваривание белков в желудке. Пепсин — важный фермент желудка, расщепляющий белки. Он наиболее активен при рН 2,0-3,0 и не активен при рН выше 5,0. Вследствие этого для проявления расщепляющего действия белка ферментом желудочный сок должен быть кислым. Как объяснено в главе 64, железы желудка секретируют большое количество соляной кислоты. Эта кислота секретируется париетальными (кислотопродуцирующими) клетками желез при рН, равным приблизительно 0,8. К моменту, когда кислота смешивается с желудочным содержимым и секретом из некислотопродуцирующих железистых клеток желудка, рН уже составляет в среднем 2,0-3,0, что чрезвычайно благоприятно для активности пепсина. Одной из важных переваривающих особенностей пепсина является его способность переваривать белок коллаген — альбуминоподобный тип белка, который лишь незначительно расщепляется под действием других пищеварительных ферментов. Коллаген — главная составляющая часть межклеточной соединительной ткани мяса; поэтому для расщепления белков мяса ферментами пищеварительного тракта прежде всего необходимо переварить коллагеновые нити. В связи с этим у индивида, у которого отмечается недостаток пепсина в желудочном соке, съеденное мясо хуже подвергается обработке другими пищеварительными ферментами и, следовательно, может хуже перевариваться. Пепсин только начинает процесс переваривания белка, обычно обеспечивая только 10-20% полного переваривания белков и превращение их в альбумозы, пептоны и мелкие полипептиды. Это расщепление белков происходит в результате гидролиза пептидной связи между аминокислотами.
Переваривание белков секретами поджелудочной железы. Переваривание белка преимущественно происходит в верхних отделах тонкого кишечника, в двенадцатиперстной кишке и тощей кишке под воздействием протеолитических ферментов, секретируемых поджелудочной железой. Частично расщепленные продукты белковой пищи, поступая в тонкий кишечник из желудка, подвергаются воздействию главных протеолитических панкреатических ферментов: трипсина, хемотрипсина, карбоксиполипептидазы и проэластазы. Трипсин и хемотрипсин расщепляют молекулы белка на небольшие полипептиды; карбоксиполипептидаза отщепляет отдельные аминокислоты от карбоксильного конца полипептидов. Проэластаза, в свою очередь, превращается в эластазу, которая затем переваривает эластические волокна, частично содержащиеся в мясных продуктах. Под действием панкреатического сока небольшой процент белков переваривается до аминокислот. Большинство белков расщепляется до дипептидов и трипептидов. Переваривание белков пептидазами энтероцитов, встроенных в ворсинки тонкого кишечника. Заключительный этап переваривания белков в просвете кишечника обеспечивается энтероцитами тонкого кишечника, которые покрыты ворсинками, преимущественно в двенадцатиперстной кишке и тощей кишке. Эти клетки имеют щеточную каемку, которая состоит из сотен микроворсинок, выступающих над поверхностью клетки. В мембране каждой из этих микроворсинок содержатся многочисленные пептидазы, которые выступают над мембраной, где они взаимодействуют с кишечной жидкостью. Наиболее важны два типа пептидаз: аминополипептидаза и некоторые дипептидазы. Они доводят расщепление оставшихся крупных полипептидов до дипептидов, трипептидов и меньшего числа аминокислот. И аминокислоты, и дйпептиды с трипептидами свободно транспортируются сквозь мембрану микроворсинок во внутреннюю часть энтероцита. Наконец, внутри цитозоля энтероцитов находятся другие многочисленные пептидазы, которые специфичны для оставшихся связей между аминокислотами. В течение нескольких минут практически все оставшиеся дипептиды и трипептиды перевариваются до конечной стадии в форме отдельных аминокислот; далее они выходят через другую сторону энтероцита, а отсюда — в кровь. Более 99% конечных продуктов переваривания белков, которые всасываются, являются одиночными аминокислотами. Очень редко происходит всасывание пептидов и чрезвычайно редко всасывается целая молекула белка. Даже крайне малое число всосавшихся молекул цельного белка может иногда вызывать серьезные аллергические или иммунологические нарушения. – Также рекомендуем “Переваривание жиров. Этапы переваривания жиров в кишечнике” Оглавление темы “Пищеварительные соки. Переваривание углеводов, белков, жиров”: |
Источник
Сущность и значение обмена веществ в жизни человека.
Обязательным условием существования всех живых
организмов, в том числе и человека, является постоянный обмен
веществами и энергией с внешней средой. Из окружающей среды в
организм человека поступают питательные вещества, кислород,
вода, минеральные соли, витамины, необходимые для построения и
обновления структурных элементов клеток и образования энергии,
обеспечивающей протекание жизненных процессов. В клетках
организма непрерывно происходят процессы химических
превращений веществ: синтез свойственных организму белков,
жиров и углеводов, одновременное расщепление сложных
органических соединений с высвобождением энергии, выделение во
внешнюю среду образующихся продуктов распада — воды,
углекислого газа, аммиака, мочевины. Таким образом, обмен
веществ— это совокупность процессов химического
превращения веществ с момента их поступления в организм
до выделения конечных продуктов.
Обмен веществ представляет собой единство двух процессов:
ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция— совокупность
реакций синтеза сложных органических молекул из более простых
с накоплением энергии.Диссимиляция — совокупность
реакций расщепления сложных органических веществ (в том числе
и пищевых) до более простых, сопровождающихся выделением
энергии. Процессы ассимиляции и диссимиляции неразрывно
связаны между собой, так как синтез веществ невозможен без
затрат энергии, которая высвобождается при расщеплении сложных
органических молекул до простых. Органические вещества пищи —
основной строительный материал и единственный источник энергии
для организма. Нарушение баланса между этими двумя процессами
жизнедеятельности неизбежно приводит крас-стройству обмена
веществ в организме.
Обмен белков. Белки пищи под действием ферментов желудочного,
поджелудочного и кишечного соков расщепляются до
аминокислот, которые в тонком кишечнике всасываются в
кровь, разносятся ею и становятся доступными для клеток
организма. Из аминокислот в клетках разного типа синтезируются
свойственные им белки. Аминокислоты, не использованные для
синтеза белков организма, а также часть белков, входящих
в состав клеток и тканей, подвергаются распаду с
высвобождением энергии. Конечные продукты расщепления белков —
вода, углекислый газ, аммиак, мочевая кислота и др. Углекислый
газ выводится из организма легкими, вода — почками, легкими,
кожей. Ядовитый аммиак током крови доставляется в печень, где
преобразуется в менее ядовитую мочевину, выводимую из
организма почками и кожей (с потом).
Белки в организме не откладываются в запас. У взрослого
человека общее количество синтезируемых белков равно
количеству расщепляемых. Только у детей в связи с ростом их
тела синтез белков превышает их распад. Суточная потребность в
белках составляет около 100 г. Белки пищи называют
полноценными, если они содержат все 20 протеиногенных
аминокислот, и неполноценными, если в них отсутствует
хотя бы одна аминокислота. Особенно важно присутствие в пище
незаменимых аминокислот (их 10), которые в организме человека
не синтезируются. Полноценными являются белки животного
происхождения. Для обеспечения нормального белкового обмена в
рационе человека должны присутствовать белки как животного,
так и растительного происхождения, соотношение которых зависит
от возраста: у старшевозра-стных групп доля растительного
белка должна возрастать.
Обмен углеводов. Сложные углеводы в пищеварительном тракте под
действием ферментов слюны, поджелудочного и кишечного соков
расщепляются до глюкозы, которая всасывается в тонком
кишечнике в кровь. В печени ее избыток откладывается в виде
нерастворимого в воде (как и крахмал в растительной клетке)
запасного материала— гликогена. При необходимости он
снова превращается в растворимую глюкозу, поступающую в кровь.
Углеводы — главный источник энергии в организме.
Суточная потребность в них у взрослого человека составляет
около 500 г. Основным источником углеводов являются продукты
растительного происхождения (картофель, хлеб, фрукты и др.).
Уровень глюкозы в крови относительно постоянный и близок к
0,12%. Конечные продукты расщепления глюкозы в клетках — вода
и углекислый газ. При избытке потребления углеводы
превращаются в жиры, откладываемые в запас, при недостатке они
образуются из белков и жиров.
Обмен жиров. Жиры пищи под действием ферментов
желудочного, поджелудочного и кишечного соков (при участии
желчи) расщепляются на глицерин и ясирные
кислоты (последние подвергаются омылению). Из глицерина и
жирных кислот в эпителиальных клетках ворсинок тонкого
кишечника синтезируется жир, свойственный организму человека.
Жир в виде эмульсии поступает в лимфу, а вместе с ней — в
общий кровоток. Суточная потребность в жирах в среднем
составляет 100 г. Избыточное количество жира откладывается в
соединительнотканной жировой клетчатке и между внутренними
органами. При необходимости эти жиры используются как источник
энергии для клеток организма. При расщеплении 1 г жира
выделяется наибольшее количество энергии—38,9 кДж. Конечными
продуктами распада жиров являются вода и углекисльш газ. Жиры
могут синтезироваться из углеводов и белков.
Обмен воды и минеральных солей. Кроме органических
веществ организму необходимы вода и минеральные соли, при
участии которых протекают процессы метаболизма Вода —
важнейший компонент всех видов клеток, основа межклеточной
жидкости, плазмы и лимфы; она составляет около 65—70% массы
тела человека. В клетках вода является растворителем ряда
неорганических и органических соединений, участником многих
видов химических реакций, которые происходят в водных
растворах. Ежесуточно организм человека теряет большое
количество воды с выводимой мочой, потом и выдыхаемым
воздухом. Поэтому человек восполняет потери воды в процессе
питья, а также получает ее с пищей. Некоторое количество воды
образуется при расщеплении веществ пищи (в первую очередь
жиров). Суточная потребность человека в воде составляет
примерно 2,5—3 л, однако в зависимости от условий внешней
среды она может меняться.
Минеральные соли необходимы для поддержания постоянства
величины осмотического давления крови и тканевой жидкости,
активной реакции среды, для обеспечения нормальной
свертываемости крови (кальций), транспортировки газов кровью
(железо в составе гемоглобина), построения костной ткани
(кальций, фосфор), возникновения и проведения возбуждения в
мышечных и нервных клетках (кальций, натрий, калий), для
синтеза гормонов щитовидной железы (иод) и т. д. Минеральные
соли выводятся из организма с мочой, калом, потом. При
избыточном поступлении с водой и пищей возможно их накопление
в различных opганах. Общее количество минеральных веществ в
организме составляет около 4,5% его массы. При правильном и
сбалансированном питании суточная потребность в различных
солях невелика и полностью обеспечивается (за исключением
поваренной соли) за счет разнообразной пищи.
Нормы питания. Потребляемая пища восполняет расходуемые
в процессе жизнедеятельности организма вещества и энергию.
Суточные величины этих затрат зависят от пола, возраста,
характера работы и интенсивности ее выполнения, состояния
здоровья человека и других факторов. Для сохранения здоровья и
работоспособности необходимо потреблять таюе количество пищи,
которое полностью компенсировало бы энергетические затраты. На
основании данных о суточных затратах энергии людьми разных
профессий составлены нормы питания, выраженные в
энергетических единицах (калориях иди джоулях). Чтобы
воспользоваться разработанными нормами, нужно знать
энергетическую ценность потребляемых продуктов.
Витамины и их роль в обмене веществ. Кроме углеводов, жиров,
белков и неорганических веществ, человеку необходимы также
витамины. Они представляют собой органические вещества
различной химической природы, которые поступают с растительной
и животной пищей, реже синтезируются в организме. Витамины не
являются пластическим материалом или источником энергии, а
служат исходными веществами для синтеза ферментов клетки. Вот
почему организм человека так чувствителен к недостатку хотя бы
одного из витаминов. Суточная потребность в витаминах мала.
При длительном их отсутствии в пище развиваются
авитаминозы, при их недостатке —гиповитаминозы.
В витаминах нуждаются все живые клетки, но лишь некоторые
организмы способны сами их синтезировать. Так, ряд бактерий и
дрожжей производят все витамины из простых химических
соединений. Такой же способностью обладает и большинство
высших растений.
В настоящее время описано несколько десятков витаминов. Их
принято обозначать заглавными буквами латинского алфавита.
По растворимости все витамины подразделяются на две группы :
жирорастворимые и водорастворимые (табл. 13.2).
Всасывание витаминов происходит главным образом в тонком
кишечнике.
Табл. 13.2. Витамины.
Название | Проявление авитаминоза | Пищевые продукты, содержащее витамины | Суточная потребность, мг |
1 | 2 | 3 | 4 |
Жирорастворимые витамины | |||
А (ретинол) | Замедление роста молодого организма, | Животные жиры, рыба; яйца, молоко; печень; | 1,5 |
D (эргокальциферол) | Развитие рахита у детей | Рыбий жир, мясо жирных рыб, печень, яичный | 0,025 |
Е (токоферол) | Дистрофия скелетных мышц, ослабление половой | Растительные масла, зеленые листья овощей; | 10—12 |
К (филлохинон) | Нарушение свертываемости крови, | Синтезируется кишечными микроорганизмами. | В норме не требуется |
Водорастворимые витамины | |||
с (аскорбиновая кислота) | Заболевание цингой; поражаются стенки | Перец, лимоны, черная смородина, плоды | 50—100 |
В 1 | Заболевание берибери (ножные оковы): паралич | Оболочки и зародышевая часть зерен риса, | 2—3 |
B 2 (рибофлавин) | Задержка роста молодого организма, поражение | Пивные дрожжи, пшеничные отруби; печень, | 2 |
B 6 (пиридоксин) | Дерматиты на лице, потеря аппетита, повышенная | Зерновые и бобовые культуры; говядина, печень, | 1—2 |
В 12 (цианкобаламин) | Злокачественная анемия | Печень рыб, свиней, крупного рогатого скота. | 0,001 — 0,003 |
РР (никотиновая кислота) | Заболевание пеллагрой, воспаление кожи, понос, | Говядина, печень, почки, сердце; рыба — | 15 |
Витамины должны поступать в организм постоянно и в достаточном
количестве. Однако их содержание в пищевых продуктах
непостоянно (в зависимости от сроков хранения и технологии
приготовления пиши) и не всегда обеспечивает потребности
организма. При длительном хранении овощей и фруктов содержание
в них витаминов снижается. Разрушаются витамины в продуктах и
под воздействием высоких температур. Витамин С, например,
разрушается при контакте даже с атмосферным воздухом.
Дня предупреждения авитаминозов, повышения устойчивости
организма к инфекционным заболеваниям необходимо в
зимне-весенний период принимать специальные витаминные
препараты.
Источник