2. Свойства белков

Белки - высокомолекулярные органические вещества, характерными особенностями которых является их строго определенный элементарный со­став:

Особенно характерен для белков 15-18% уровень содержания азота. На заре белковой химии, когда не умели еще определять ни молекулярную массу белков, ни их химический состав, ни тем более структуру белковой молекулы, этот показатель играл большую роль при решении вопроса о принадлежно­сти высокомолекулярного вещества к классу белков. Естественно, что сейчас данные об элементарном составе белков утратили свое былое значение для их характеристики.

Белки вступают во взаимодействие с самыми различными веществами. Объединяясь друг с другом или нуклеиновыми кислотами, полисахаридами и липидами, они образуют рибосомы, митохондрии, лизосомы, мембраны эн­доплазматической сети и другие субклеточные стрктуры, в которых благо­даря пространственной организации белков и свойственной ряду из них фер­ментативной активности осуществляются многообразные процессы обмена веществ. Поэтому именно белки играют выдающуюся роль в явлениях жизни. По своей химической природе белки являются гетерополимерами протеино­генных аминокислот. Их молекулы имеют вид длинных цепей, которые состо­ят из аминокислот, соединенных пептидными связями.

В самых маленьких полипептидных цепях белков содержится около 50 аминокислотных остатков. В самых больших - около 1500.

В настоящее время первичная структура белка выявлена примерно у 2 тысяч белков. У инсулина, рибонуклеазы, лизоцима и гормона роста она под­тверждена путем химического синтеза.

Белки составляют важнейшую часть пищи человека. В наше время 10-15% населения Земли голодают, а 40% получают неполноценную пищу с не­достаточным содержанием белка. Поэтому человечество вынуждено инду­стриальным путем производить белок - наиболее дефицитный продукт на Земле. В качестве заменителя белка перспективно также промышленное про­изводство незаменимых аминокислот.

3. Белковый обмен

У животных и человека белковый обмен слагается из трех основных этапов: 1) гидролитического распада азотосодержащих веществ в желудочно-кишечном тракте и всасываение образовавшихся продуктов; 2) превращение этих продуктов в тканях, приводящее к образованию белков и аминокислот; 3) выделение конечных продуктов белкового обмена из организма.

Во взрослом организме в норме количество синтезируемого белка равно суммарному количеству распадающихся тканевых и пищевых белков (в сутки, т.е. азотистый баланс близок к нулю). Такое состояние называется белковым равновесием. Белковое равновесие является динамическим, так как в орга­низме практически не создается запаса белков, и равновесие может устанав­ливаться при различных количествах потребляемого белка (в определенных пределах). В период роста или восстановления сил после болезни (белкового голодания) в организме наблюдается интенсивная задержка азота, азотистый баланс становится положительным. Основные процессы, связанные с белко­вым обменом, - дезаминирование аминокслот, взаимопревращение аминокис­лот, протекающее с переносом аминогрупп (переаминирование), аминирова­ние кетокислот, распад белка на аминокислоты и новообразования белков органов и тканей, в том числе белков ферментов.

V. Обмен веществ и энергии

1. Понятие метаболизма

Метаболизм - совокупность химических реакций и сопутствующих им химических процессов в организме, в результате которых происходит поступ­ление веществ, их усвоение, использование в процессах жизнедеятельности и выделение ненужных соединений в окружающую среду. Питательные веще­ства, поступающие с пищей, являются, с одной стороны, источником энергии, необходимой для осуществления всех процессов, а с другой стороны, пласти­ческим материалом, из которого строится тело организма. Помимо трех ос­новных классов питательных веществ - белков, жиров, углеводов, пища со­держит ряд соединений - соли, витамины, не имеющие большой энергетичес­кой ценности и не выполняющие функции строительных блоков, однако иг­рающие важнейшую роль в протекании различных биохимических реакций и участвующие в регуляции обмена веществ.

2. Биологическое окисление

При биологическом окислени от органической молекулы под действием соответствующего фермента отщепляются два атома водорода. В ряде слу­чаев при этом между ферментами и окисленной молекулой образуется неу­стойчивая, богатая энергией (макроэнергетическая) связь. Она используется для образования АТФ - "конечной цели" большинства процессов биологичес­кого окисления. А два отнятых атома водорода оказываются в результате реакции связанными с коферментом НАД (никотинамидадениндинуелеотидом) или с НАДФ (никотинамидадениндинуелеотидфосфатом).

Дальнейшая судьба водорода может быть различной. При анаэробном окислении он переносится на некоторые органические молекулы. При аэроб­ном окислениии водород передаётся на кислород с образованием воды. Ос­новная часть цепи переноса водорода расположена в мембранах митохон­дрий. При этом из АДФ и неорганического фосфата образуется АТФ.

Надо отметить, что аэробное окисление намного эффективнее анаэроб­ного. В первом случае из 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ, а во втором - 36, где глюкоза "сжигается" до CO2 и воды. Это и объясняет ши­рокое распространение и бурную эволюцию аэробных организмов.

3. АТФ ( аденозинтрифосфорная кислота)

Так как АТФ является универсальным аккумулятором энергии в орга­низме человека и животных, я счел нужным рассказать и про нее.

АТФ - нуклеозидтрифосфат, состоит из гетероциклического основания - аденина, углеводного компонента - рибозы и трех остатков фосфорной кис­лоты, соединенных последовательно друг с другом. В молекуле АТФ имеют­ся три макроэнергетические связи.

АТФ содержится в каждой клетке животных и растений - в растворимой фракции цитоплазмы клетки - митохондриях, и ядрах. Она служит главным переносчиком химической энергии в клетки и играет важную роль в ее энер­гетике.

АТФ образуется из АДФ (аденозиндифосфорной) кислоты и неоргани­ческого фосфата (Фн) за счет энергии окисления в специфических реакциях фосфорилирования, происходящих в процессах гликолиза, внутримышечного дыхания и фотосинтеза. Эти реации протекают в мембранах фторопластов и митохондрий, а также в мембранах фотосинтезирующих бактерий.

При химическиих реакциях в клетке потенциальная химическая энергия, запасенная в макроэнергетических связях АТФ, может переходить во вновь образующиеся фосфорилированные соединения: