Подробная лекция про обмен белков биохимия. Обмен аминокислот

Как происходит обмен белков в организме человека?

Мы подошли к наиважнейшему аспекту в планировании питания спортсмена. Тема нашей статьи – белковые обменные процессы. В новом материале вы найдёте ответы на вопросы: что такое обмен белков, какую роль протеины и аминокислоты играют в организме и что бывает, если нарушается белковый метаболизм.

Из белка (протеина) состоит большая часть наших клеток. Это основа жизнедеятельности организма и его строительный материал.

Белки регулируют следующие процессы:

• мозговую деятельность;
• переваривание тригидроглицеридов;
• синтез гормонов;
• передачу и хранение информации;
• движение;
• защиту от агрессивных факторов;

Примечание: наличие белка напрямую связано с синтезом инсулина. Без достаточного количества аминокислот, из которых синтезируется этот элемент, повышение сахара в крови становится лишь вопросом времени.

• создание новых клеток – в частности, за счет белковых структур регенерируют клетки печени;
• транспортировку липидов и других важных соединений;
• преобразование липидных связей в смазочные материалы для суставов;
• контроль метаболизма.

И еще десятки различных функций. Фактически белок – это мы. Поэтому люди, которые отказываются от употребления мяса и других животных продуктов, все равно вынуждены искать альтернативные источники белка. В противном случае, их вегетарианская жизнь будет сопровождаться дисфункциями и патологическими необратимыми изменениями.

Как бы это странно не звучало, но небольшой процент белка есть во многих продуктах. Например, крупы (все, за исключением манной) имеют в своем составе до 8% белка, пусть и с неполным аминокислотным составом.

Это частично компенсирует дефицит белка, если вы хотите сэкономить на мясе и спортивном питании. Но помните, что организму нужны разные белки – одной гречкой не удовлетворить потребности в аминокислотах.

Не все белки расщепляются одинаково и все по разному влияют на деятельность организма.

В пищеварительном тракте белок расщепляется под воздействием специальных ферментов, которые тоже состоят из белковых структур. Фактически, это замкнутый круг: если в организме есть длительный дефицит белковых тканей, то и новые белки не смогут денатурировать до простых аминокислот, что вызовет еще больший дефицит.

Важный факт: белки могут участвовать в энергетическом обмене наравне с липидами и углеводами. Дело в том, что глюкоза – необратимая и самая простейшая структура, которая превращается в энергию.

В свою очередь белок, пускай и со значительными энергетическими потерями в процессе окончательной денатурации, может быть превращен в гликоген.

Другими словами, организм в критической ситуации способен использовать белок в качестве топлива.

В отличие от углеводов и жиров, белки усваиваются ровно в том количестве, которое необходимо для функционирования организма (включая поддержание постоянного анаболического фона). Никаких протеиновых излишков организм не откладывает.

Единственное, что может изменить этот баланс – это прием тестостероновых стимуляторов и аналогов гормона тестостерона (анаболических стероидов).

Первичная задача таких препаратов – вовсе не повышение силовых показателей, а увеличение синтеза АТФ и белковых структур, за счет чего и растут мышцы.

Этапы белкового обмена

Белковые обменные процессы гораздо сложнее углеводных и липидных. Ведь если углеводы – это всего лишь энергия, а жирные кислоты поступают в клетки практически в неизменном виде, то главный строитель мышечной ткани претерпевает в организме целый ряд изменений. На некоторых этапах по белок и вовсе может метаболизироваться в углеводы и, соответственно, в энергию.

Рассмотрим основные этапы обмена белков в организме человека, начиная с их поступления и запечатывания слюной денатурата будущих аминокислот и заканчивая конечными продуктами жизнедеятельности.

Примечание: мы поверхностно рассмотрим биохимические процессы, которые позволят понять сам принцип переваривания белков. Для достижения спортивных результатов этого будет достаточно. Однако при нарушениях белкового обмена лучше обратится к врачу, который определит причину патологии и поможет устранить её на уровне гормонов или синтеза самих клеток.

Этап	Что происходит	Суть
Первичное попадание белков	Под воздействием слюны расщепляются основные гликогеновые связи, превращаясь в простейшую глюкозу, остальные фрагменты запечатываются для последующей транспортировки.	На этом этапе основные белковые ткани в составе продуктов питания выделяются в отдельные структуры, которые затем будут перевариваться.
Переваривание белков	Под воздействием панкреатина и других ферментов происходит дальнейшая денатурация до белков первого порядка.	Организм настроен таким образом, что может получать аминокислоты только из простейших цепочек белков, для чего он воздействует кислотой, чтобы сделать белок более расщепляемым.
Расщепление на аминокислоты	Под воздействием клеток внутренней слизистой оболочки кишечника, денатурированные белки всасываются в кровь.	Уже упрощенный белок организм расщепляет на аминокислоты.
Расщепление до энергии	Под воздействием огромного количества инсулиновых заменителей и ферментов для переваривания углеводов белок распадается до простейшей глюкозы	В условиях, когда организму не хватает энергии, он не денатурирует белок, а при помощи специальных веществ расщепляет его сразу до уровня чистой энерги.
Перераспределение аминокислотных тканей	Циркулируя в общем кровотоке, белковые ткани под воздействием инсулина транспортируются по всем клеткам, отстраивая необходимые аминокислотные связи.	Белки, путешествуя по организму, восстанавливают недостающие части, как в мышечных структурах, так и в структурах связанных с гормоностимуляцией, мозговой активностью или последующей ферментацией.
Составление новых белковых тканей	В мышечных тканях аминокислотные структуры, связываясь с микроразрывами, составляют новые ткани, вызывая гипертрофию мышечных волокон.	Аминокислоты в нужном составе превращаются в мышечную-белковую ткань.
Вторичный белковый обмен	При наличии переизбытка белковых тканей в организме, они под вторичным воздействием инсулина снова попадают в кровоток для превращения их в другие структуры.	При сильном мышечном напряжении, долгом голоде или во время болезни организм использует мышечные белки для компенсации аминокислотного недостатка в других тканях.
Транспортировка липидных тканей	Свободно циркулирующие белки, соединенные в фермент липазу, помогают транспортировать и переваривать вместе с желчью полинасыщенные жирные кислоты.	Белок участвует в транспортировке жиров и синтезе холестерина из них. В зависимости от аминокислотного состава белка синтезируются как полезный, так и вредный холестерин.
Выведение окисленных элементов (конечных продуктов)	Отработанные аминокислоты в процессе катаболизма выводятся с продуктами жизнедеятельности организма.	Мышечные ткани, поврежденные в результате нагрузок, транспортируются из организма.

Нарушения белкового обмена опасны для организма не менее, чем патологии метаболизма жиров и углеводов. Белки участвуют не только в формировании мышц, но практически во всех физиологических процессах.

Что может пойти не так? Как мы все знаем, важнейший энергетический элемент в организме – это молекулы АТФ, которые, путешествуя по крови, раздают клеткам необходимые нутриенты. При нарушении обмена белков “ломается” синтез АТФ и нарушаются процессы, которые косвенно или напрямую влияют на синтезирование из аминокислот новых белковых структур.

В числе наиболее вероятных последствий метаболических нарушений:

• острый панкреатит;
• некроз тканей желудка;
• раковые новообразования;
• общее отекание организма;
• нарушение водно-солевого баланса;
• потеря веса;
• замедление умственного развития и роста у детей;
• невозможность переваривания жирных кислот;
• невозможность транспортировки продуктов жизнедеятельности по кишечнику без раздражения сосудистых стенок;
• резкие катаболические реакции;
• разрушение костной и мышечной ткани;
• разрушение нейрон-мышечной связи;
• ожирение;
• нарушение скорости обмена веществ;
• нарушение всасывания микроэлементов в крови;
• нарушение гормонального фона;
• деградация интеллекта.

Это далеко не полный список того, что может произойти с организмом в случае, если будет нарушен белковый обмен. Однако не все так страшно. Чтобы вывести из строя механизм белкового обмена, нужно, чтобы одновременно совпало хотя бы несколько факторов из перечисленных:

1. Под воздействием белковых коктейлей (без натуральной пищи) организм перестаёт вырабатывать пищеварительные ферменты, направленные на регуляцию и последующее расщепление белковых тканей.
2. Под воздействием изменений в гормональном балансе катаболические реакции превалируют над анаболическими.
3. Без поступления белка из пищи возникает недостаток основных синтезируемых аминокислот.
4. В отсутствии достаточного поступления углеводов остаточные белки катаболизируются в метаболиты сахара.
5. Полное отсутствие жировой прослойки.
6. Есть патологии почек и печени.

Итог

Метаболизм белков в организме человека – сложнейший процесс, требующий изучения и внимания. Однако для поддержания уверенного анаболического фона при правильном перераспределении белковых структур в последующие аминокислоты достаточно придерживаться простых рекомендаций:

1. Потребление белка на килограмм тела отличается для тренированного и нетренированного человека (спортсмена и не-спортсмена).
2. Для полноценного метаболизма нужны не только углеводы и белки, но и жиры.
3. Голодание всегда приводит к разрушению белковых тканей для восполнения энергетических запасов.
4. Белки – это в основном потребители, а не носители энергии.
5. Оптимизационные процессы в организме направлены на уменьшение энергопотребления с целью сохранения ресурсов на длительное время.
6. Белки – это не только мышечные ткани, но и ферменты, мозговая активность и многие другие процессы в организме.

И главный совет для спортсменов: не увлекайтесь соевым протеином, так как из всех белковых коктейлей он обладает самым слабым аминокислотным составом.

Более того, продукт плохой очистки может привести к катастрофическим последствиям – изменениям гормонального фона и нарушению обменных процессов.

Длительное потребление сои чревато дефицитом невосполнимых в организме аминокислот, что станет первопричиной нарушения белкового синтеза.

Источник: https://cross.expert/zdorovoe-pitanie/bzu/obmen-belkov-v-organizme.html

Метаболизм белков и аминокислот

Белки представляют собой соединения, состоящие из углерода, водорода, кислорода и азота, которые образуются из последовательных аминокислот. Белки (протеины) играют важную роль в клеточной жизни, росте и функции человеческого организма.

Строение белков

Как основная структурная молекула всех тканей организма, белок составляет 17% массы тела. Чтобы понять роль белков в организме человека, важно знать их основную структуру и состав.

Аминокислоты в белках

Аминокислоты являются необходимыми элементами белка. Длинные цепочки аминокислот, называемые полипептидами, составляют многокомпонентные белки. Расположение аминокислот вдоль цепи определяет структуру и химические свойства белка. Аминокислоты состоят из следующих элементов: углерод, водород, кислород, азот и иногда сера.

Есть двадцать различных типов аминокислот, которые использует организм человека. Биохимические свойства аминокислот определяют роль и белковую функцию в организме.

Из двадцати аминокислот 11 считаются заменимыми, и это значит, что организм способен их синтезировать. Девять необходимы (незаменимы), т.е. организм не может их продуцировать и удовлетворять потребности клеток. Поэтому их следует получать через пищу.

Пищевые продукты, содержащие белки, включают как заменимые, так и незаменимые аминокислоты, причем последние используются организмом для синтеза определенных заменимых аминокислот.

Следовательно, здоровая диета должна обеспечивать достаточное и сбалансированное потребление обоих типов аминокислот, чтобы обеспечить высокий уровень производства белка.

Незаменимые аминокислоты

Эти 9 кислот не способны синтезироваться нашим организмом, поэтому обязательно должны поступать с пищей.

Незаменимые аминокислоты
Аминокислота	Роль аминокислоты
Лизин	Лизин является основной аминокислотой, которая участвует в создании всех видов белков. Он играет важную роль в поглощении кальция, а также в наращивании мышечного белка. Кроме того, он помогает в формировании коллагена и восстановлении тканей, снижает уровень холестерина. Чтобы получить лизин, нужно употреблять больше бобов, гороха и чечевицы.
Изолейцин	широко известная аминокислота, способная повысить выносливость и помочь укрепить мышечную ткань. Он особенно рекомендуется для профессиональных спортсменов, потому что основная функция изолейцина в организме заключается в повышении уровня энергии и помощи организму восстановиться после напряженной физической активности.
Валин	эта аминокислота снабжает мышцы дополнительной глюкозой, стимулируя выработку энергии во время физической активности, а также помогает нервной системе и улучшает когнитивные процессы. Получить важную аминокислоту можно из бобов, листовых овощей, птицы и молока.
Триптофан	эта аминокислота входит в состав витамина В3 (ниацина). Он используется для производства серотонина, необходимого для передачи нервных импульсов от одной клетки к другой. Недостаток триптофана характеризуется усталостью, бессонницей, отсутствием аппетита. Помогает бороться с депрессией, предменструальными симптомами и помогает улучшить настроение.
Гистидин	Аминокислота может считаться «полу-незаменимой», потому что пожилым людям удается вырабатывать достаточно, а детям – нет. Организм нуждается в гистидине, чтобы регулировать и использовать необходимые элементы, такие как железо, медь, цинк и марганец.
Лейцин	это жизненно важная аминокислота, которая помогает регулировать уровень сахара в крови, стимулирует рост и восстановление мышечной и костной ткани. В организм он должен поступать через пищу (рыба, курица, говядина, молочные продукты и яйца).
Метионин	серосодержащая аминокислота, которая играет роль промежуточного звена в биосинтезе различных фосфолипидов. Помогает детоксикации печени и предотвращает накопление жира в ней. Используется при лечении депрессий, воспалений, заболеваний печени и мышечных болей. Организм получает метионин через рыбу, мясо и молочные продукты.
Фенилаланин	оказывает положительное влияние на настроение и участвует в выработке адреналина, который превращается в норадреналин, что способствует умственной активности и памяти; повышает настроение и подавляет аппетит.
Треонин	в значительной степени содержится в центральной нервной системе, он полезен при лечении различных видов депрессии. Треонин накапливает эластин, коллаген и способствует правильному метаболизму жира в печени.

Иные аминокислоты, вырабатываемые эндогенно: аланин, аргинин, аспартин, аспарагиновая кислота, цистеин, глутаминовая кислота, серин, глютамин, пролин, глицин, тирозин.

Пищевая ценность белков

Качество протеина зависит от уровня аминокислот, предусмотренных для роста и общего развития организма. Животные протеины, такие как мясо, рыба, яйца и молоко, считаются высококачественными или полноценными протеинами, поскольку они обеспечивают достаточное количество незаменимых аминокислот.

Растительные источники, такие как зерновые, кукуруза, орехи, фрукты и овощи, имеют низкое качество белка, поскольку большинство растений не включают одну или несколько незаменимых аминокислот или не имеют хорошего баланса между ними.

Неполноценные белки могут приниматься совместно с целью обеспечить полный набор полезных аминокислот, но чтобы иметь эффект, они должны потребляться одновременно или в течение короткого периода времени.

Роль белка в обмене веществ: пищеварение, всасывание и метаболизм

Метаболизм белка начинается, когда пища достигает желудка и стимулирует выведение соляной кислоты (HCl) из париетальных клеток, находящихся в слизистой оболочке ЖКТ.

Соляная кислота обеспечивает сильную кислотную среду, которая способствует пищеварению двумя способами: 1) катализируемой кислотой реакцией гидролиза и “разрыва” пептидных связей; и 2) путем превращения желудочного фермента пепсиногена (неактивного предшественника) в пепсин (активную форму).

Пепсиноген хранится и секретируется «основными клетками», которые находятся на стенках желудка. Преобразованный в активную форму, он атакует пептидные связи, которые связывают аминокислоты, разрывая длинную полипептидную цепь на более короткие сегменты аминокислот, известные как дипептиды и трипептиды.

Эти белковые фрагменты затем распадаются в двенадцатиперстной кишке. Ферменты в тонкой кишке гидролизуют белковые фрагменты в аминокислоты.

Клетки в тонкой кишке поглощают аминокислоты через процесс, который требует энергии. Аминокислоты проходят через воротную вену печени, где питательные вещества перерабатываются в глюкозу или жир (или попадают в кровоток). В основном организм не хранит белок, так как метаболизм аминокислот осуществляется в течение нескольких часов.

https://www.youtube.com/watch?v=g0pwReU34b8\u0026list=PLf658bITqaTrDzezMDzMjRXb-4AyP2aXO

Аминокислоты метаболизируются в печени, становясь полезными формами, которые применяются в качестве строительных блоков белка в тканях.

Функция белка.

Белки имеют жизненно важное значение для основных клеточных функций и функций организма, включая регенерацию и восстановление клеток, стимулируя выработку гормонов и ферментов, обеспечивая энергию.

Говоря об энергетической функции белка, стоит отметить, что когда потребляется достаточное количество жиров и углеводов, белок не является базовым источником энергии. Если потребляется небольшое их количество, белки применяются в качестве основного источника энергии. Если белки принимаются в избытке, они превращаются в жир (опосредованно, через механизмы катаболизма).

Потребность в белке для питания

Рекомендуемое потребление для взрослого человека обычно составляет 0,8 г на килограмм веса тела. В спортивном индустрии развивается целая отрасль протеинового питания для спортсменов, которая зарекомендовала себя незаменимым спутником в спорте высоких достижений.

Общепризнанными источниками высококачественного белка являются красное мясо, птица, рыба, молоко, яйца, сыр, а низкокачественного белка – бобовые: фасоль, нут, соя, горох.

Источник: http://medicine-simply.ru/just-medicine/64

Обмен аминокислот

К настоящему времени обстоятельно изучены промежуточные продукты метаболизма аминокислот и выяснена природа специфических ферментных систем, участвующих в реакциях. Экспериментальные данные об обмене аминокислот в организме обобщены в монографиях и обзорах, поэтому мы кратко изложим лишь общие закономерности обмена аминокислот.

В основе путей обмена аминокислот лежат реакции трех типов — переаминирование, дезаминирование и декарбоксилирование.

Переаминирование

Переаминирование распространено в природе. Оно важно в обмене аминогрупп. Переход аминогруппы от аминокислоты к кетокислоте катализируется аминотрансферазами. Эта ферментная система впервые описана Браунштейном, Крицман в 1937 г.

Следовательно, для процесса переаминирования необходима аминокислота, играющая роль донатора аминогруппы, и а-кетокислота как акцептор аминогруппы. При этом происходит обмен аминогруппой, вследствие которого из аминокислоты образуется а-кетокислота, а из последней — аминокислота.

В переаминировании участвует много аминокислот (кроме лизина, треонина, а-аминогруппы аргинина), наиболее активными являются глутаминовая, аспарагиновая кислоты, что связывают с высоким содержанием в тканях животных двух специфических аминотрансфераз — аспартат-аминотрансферазы и аланин-аминотрансферазы.

Первые данные о дезаминировании аминокислот получил Krebs (1970), который на препаратах печени наблюдал окисление L- и D-аминокислот в кетокислоты и обнаружил, что в этих реакциях участвуют две ферментные системы.

По специфичности последние можно разделить на оксидазы L- и D-аминокислот. Они представляют собой преимущественно флавиновые ферменты. Дезаминирование происходит в две стадии, только первая является ферментативной.

Наиболее важный дезаминирующий фермент — L-глутаматдегидрогеназа. Она присутствует в различных органах животных: в печени, сердце, почках. Несмотря на митохондриальную локализацию, ее можно легко экстрагировать и получить в кристаллическом виде.

Глутаматдегидрогеиазная реакция нуждается в присутствии НАД+ и НАДФ+. Промежуточным продуктом является а-аминоглутаровая кислота.

Значение L-глутаматдегидрогеназной реакции заключается в ее обратимости. Вследствие чего обмен глутаминовой кислоты связывается с основным путем катаболизма субстратов — лимоннокислым циклом, становится возможным образование свободного аммиака.

В печени, почках животных обнаружена специфичная ФАД+-зависимая глициноксидаза, превращающая глицин в аммиак и глиоксиловую кислоту.

Считают, что данный фермент играет роль в образовании аммиака в почечных канальцах.

https://www.youtube.com/watch?v=HquQL5Chbp4\u0026list=PLf658bITqaTrDzezMDzMjRXb-4AyP2aXO

Представляют интерес дезаминирующие ферментные системы, существующие для определенных аминокислот, таких как цистеин, серии, треонин, гомоцистеин, гомосерин, гистидин, аспарагиновая кислота и триптофан, дезаминирование которых протекает неокислительным путем.

Низкая активность ферментов окислительного и неокислительного дезаминирования а-аминокислот позволяет сделать вывод об их незначительной роли в обмене аминокислот. Обмен аминогрупп происходит, вероятно, преимущественно путем переаминирования.

Декарбоксилирование

Хотя первичное декарбоксилирование в тканях представляет собой не основной путь обмена, многие образовавшиеся в процессе его амины оказывают фармакологическое действие и являются предшественниками гормонов или составными частями коферментов. Их называют биогенными аминами.

Декарбоксилирование — энзиматический процесс. Декарбоксилазы аминокислот обладают выраженной субстратной специфичностью. Простетической группой декарбоксилаз аминокислот, как и аминотрансфераз, является пиридоксальфосфат.

Распад аминокислот происходит с отделением аминогруппы от углеродного скелета, затем путем переаминирования или дезаминирования из аминокислот образуются моно- и дикарбоновые кислоты. Эти метаболиты используются в биосинтетических процессах либо подвергаются окислительному распаду до СО2 и Н2О.

Аланин, аспарагиновая, глутаминовая кислоты поставляют пировиноградную, щавелевоуксусную и а-кето- глутаровую кислоты, из которых через щавелевоуксусную и фосфоэнолпировиноградную кислоты могут образовываться глюкоза и гликоген. После переаминирования соответствующая а-кетокислота активируется и подвергается окислительному декарбоксилированию. Полученный таким образом ацил-КоА подвергается затем окислительному распаду как и обычные жирные кислоты.

Важнейшими конечными продуктами обмена азота аминокислот являются мочевина, мочевая кислота и аммиак.

Превращение азота большинства аминокислот идет в основном двумя путями: переаминированием в глутаминовую кислоту и аспарагиновую кислоту.

Глутаматоксалатаминотрансфераза поставляет аспартат для синтеза аргинина, глутаматдегидрогеназа — аммиак для синтеза карбамилфосфата.

Синтез мочевины происходит в серии циклических превращений (цикл Кребса—Гензелейта), промежуточными продуктами которых являются орнитин, цитруллин и аргинин. У человека мочевина синтезируется в основном в митохондриях клеток печени.

Синтез аммиака происходит преимущественно в почках. Это подтверждается тем, что концентрация аммония в почечной вене может быть в 2 раза, а в моче в сотни раз больше, чем в артериях.

Аминогруппы, происходящие из различных аминокислот, переаминируются с образованием глутаминовой кислоты, которая под действием глутаматдегидрогеназы подвергается окислительному дезаминированию. Дальнейший процесс образования глутамина из глутаминовой кислоты катализируется глутаминсинтетазой.

Около 60% аммиака синтезируется в почках из глутамина, остальное количество — из аспарагина, аланина и гистидина. Меньшее значение в образовании аммиака имеют глицин, лейцин, аспарагиновая кислота, метионин.

Однако в литературе приведены и другие сведения. Основываясь на данных о влиянии внутривенных введений аминокислот на здоровых людей и больных циррозом печени, биохимики сделали заключение, что в зависимости от способности аминокислот продуцировать аммиак в процессе обмена веществ их следует распределить на три группы:

образующие при обмене относительно много аммиака (серии, глицин, треонин, глутамин, лизин, гистидин, аспарагин);

с нерезко выраженной способностью синтезировать аммиак (орнитин, тирозин, аланин);

не образующие аммиак в процессе метаболизма (аспарагиновая, глутаминовая кислоты, пролин, аргинин, триптофан). Такие сведения чрезвычайно важны при лечении аминокислотами заболеваний, в патогенезе которых большое значение имеет гипераминемия (циррозы печени).

Методом микропункции установлено, что аммиак синтезируется в дистальных и проксимальных канальцах почки млекопитающих.

Часть аммиака образуется в почке в реакции трансаминирования глутамина и а-кетокислоты с последующим дезаминированием.

Скорость синтеза аммиака в почке зависит от накопления в клетках продукта дезаминирования глутамина — глутамата, выделение аммиака с мочой — от состояния кислотно-щелочного равновесия: во время ацидоза экскреция его может значительно возрастать, а в условиях алкалоза — снижаться.

Белки пищи, прежде чем включиться в процессы катаболизма, подвергаются полному ферментативному гидролизу до аминокислот. Процесс начинается в желудке под действием желудочного сока, pH которого составляет 1—1,5.

Активным началом при этом являются протеолитические ферменты — пепсин, выделяемый клетками слизистой желудка в форме неактивного предшественника пепсиногена, и гастриксин. Образующиеся в желудке полипептиды попадают в тонкую кишку, где под влиянием ряда ферментов (трипсина, лейцин- аминопептидазы) гидролизуются до аминокислот.

Свободные аминокислоты всасываются эпителиальными клетками, выстилающими внутреннюю поверхность тонкой кишки, поступают в кровь и доставляются всем тканям, в клетках которых подвергаются метаболическим превращениям.

Незаменимые аминокислоты у человека не синтезируются. Потребность в них обеспечивается за счет пищевых продуктов. К незаменимым аминокислотам относят триптофан, лизин, метионин, лейцин, валин, изолейцин, аргинин, треонин, гистидин.

Заменимые аминокислоты синтезируются в организме из других аминокислот или соответствующих а-кетокислот. К этой группе относят цистин, пролин, тирозин, оксипролин, серин, глицин, аланин, глутаминовую, аспарагиновую кислоты.

Синтез большинства аминокислот происходит в печени. Она занимает ключевые позиции в снабжении организма аминокислотами и их катаболизме.

Исследования взаимоотношения концентраций отдельных аминокислот в крови воротной вены, печеночной вены и артерии позволили установить две фазы процесса — фиксацию и освобождение аминокислот, протекание которых связано со временем приема пищи.

Большая часть аминокислот задерживается в гепатоцитах, участвуя в биосинтезе белка или подвергаясь катаболическим реакциям (переаминирование, окислительное дезаминирование, синтез мочевины). В печени происходит дезаминирование аминокислот до аммиака и мочевины.

Большая часть образовавшихся кетокислот превращается в углеводы (глюконеогенез) — гликоген печени и глюкозу крови, меньшая — в жирные кислоты, кетоновые тела.

В печени осуществляется обезвреживание токсического аммиака, освобождающегося при дезаминировании аминокислот. Главный путь детоксикации аммиака — образование мочевины.

Снижение интенсивности обезвреживания приводит к резкому нарастанию содержания аминокислот и аммонийных солей в крови и развитию тяжелой интоксикации.

Нормально функционирующая печень имеет высокую (примерно десятикратную) степень надежности обеспечения дезаминирования аминокислот и образования мочевины.

Реакции аминокислотного обмена в скелетных мышцах не столь разнообразны, как в печени, но благодаря своей массе скелетная мускулатура занимает значительное место в аминокислотном обмене.

В скелетных мышцах происходит синтез, распад белков, обмен креатина и некоторых аминокислот. Мышцы содержат ферментные системы, катализирующие распад незаменимых аминокислот.

В отличие от печени и почек в этих органах не происходит превращения кето- кислот, образовавшихся при дезаминировании аминокислот в углеводы, т. е. им не характерны процессы гликонеогенеза.

В мышцах находятся в больших концентрациях таурин и карнозин, а также креатин, играющий главную роль в энергообеспечении мышечного сокращения.

Почки играют основную роль в выведении мочевины. Образовавшаяся мочевина поступает в почки с кровотоком, затем отфильтровывается в почечных клубочках, частично реабсорбируется в канальцах и выводится с мочой. Креатинин экскретируется, не реабсорбируясь в канальцах. Аминокислоты в свободной форме фильтруются в почечных клубочках и почти полностью реабсорбируются в канальцах.

Возникли вопросы или что-то непонятно? Спросите у редактора статьи – здесь.

У здоровых людей с аминокислотами выводится 1— 2% общего азота мочи. Увеличенное выведение аминокислот с мочой (гипераминоацидурия) может быть обусловлено внепочечными и почечными факторами.

Статью подготовил и отредактировал: врач-хирург Пигович И.Б.

Источник: http://surgeryzone.net/bioximiya/obmen-aminokislot.html

Структура белков и аминокислот

В состав белков входят углерод, водород, кислород и, самое главное, азот. Также они могут содержать серу, кобальт, железо и фосфор. Эти элементы являются «строительными блоками» белков, аминокислотами. Молекула белка состоит из длинных цепочек аминокислот, связанных амидными или пептидными связями.

Белок, потребляемый нами с пищей, содержит самые разные аминокислоты. Существует почти бесконечное сочетание аминокислотных цепочек. Комбинация аминокислот определяет свойства белков.

Как сочетание аминокислот влияет на определенные свойства белков, так и структура отдельных аминокислот определяет их функцию в организме.

Аминокислота состоит из центрального атома углерода, положительно заряженной аминогруппы (NH2) на одном конце и отрицательно заряженной карбоксильной группы на другом (COOH).

Функция аминокислоты обусловлена боковой группой (R-). У различных аминокислот боковая цепь отличается.

Нашему организму необходимы 20 различных аминокислот. Эти аминокислоты могут быть разделены на несколько групп в зависимости от их физических свойств. Исходя из цели нашего обсуждения, мы выделим две существенные группы:

1. Незаменимые аминокислоты.
2. Заменимые аминокислоты.

Незаменимые аминокислоты должны поступать с пищей, поскольку они не могут синтезироваться в организме с необходимой скоростью. Заменимые кислоты могут синтезироваться в организме из других белков и небелковых веществ, и они так же важны, как и незаменимые кислоты.

Незаменимые аминокислотыЗаменимые аминокислоты

гистидин	аланин
изолейцин	аргинин
лейцин	аспаргиновая кислота
лизин	цистеин
метионин	цистин
фенилаланин	глютаминовая кислота
типрофан	глютамин
валин	глицин
пролин
серин
треонин
тирозин

Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты, называются полноценными. Те, которые содержат не все незаменимые аминокислоты, являются неполноценными. Два или более неполноценных белка могут образовать полноценный, если в сочетании они дают организму все незаменимые аминокислоты.

Поглощение и усвоение белка

Сначала белок расщепляется на фрагменты — пептиды. Этот процесс осуществляется в желудке с помощью пепсина и в тонком кишечнике с помощью химотрипсина и трипсина (ферментов поджелудочной железы).

Затем эти пептидные фрагменты расщепляются до свободных аминокислот (не связанных с другими аминокислотами). Этот процесс происходит под воздействием аминопептидазы, содержащейся в клетках эпителия тонкого кишечника, а также под действием карбоксипептидазы, выделяемой поджелудочной железой.

Белок → пептидные фрагменты → свободные аминокислоты

Затем свободные аминокислоты переносятся в эпителиальные клетки с помощью вторичного активного транспорта в сочетании с натрием. Короткие цепочки аминокислот, ди- или трипептиды, могут всасываться при помощи вторичного активного транспорта в сочетании с градиентом ионов водорода (Н +).
Что такое АТФ?
Нуклеотид C10H16N5O13P3, содержащий макроэргические фосфатные связи и используемый для транспорта энергии к клеткам для биохимических процессов, включая сокращение мышц и ферментный обмен.

Для определенных аминокислот существуют разные переносчики. В клетках эпителия эти небольшие пептиды гидролизуются (расщепляются) на аминокислоты. Оба процесса протекают под действием АТФ. Далее эти аминокислоты поступают в кровь путем облегченной диффузии через клеточную мембрану.

Эти аминокислоты, попавшие в кровь и внеклеточную (экстрацеллюлярную) жидкость, составляют большую группу, именуемую аминокислотным пулом. Этот пул также содержит аминокислоты, катаболизированные из других тканей и синтезированные в печени. Аминокислоты постоянно поступают в пул и покидают его.

Далее аминокислоты поглощаются в печени или клетках. Те аминокислоты, которые попадают в печень, либо используются для синтеза белков, либо преобразуются в кетокислоты, углеводоподобные вещества, в процессе дезаминирования.

Дезаминирование

Поскольку организм не может получить полезную энергию из азота в аминокислотах, азот нужно вывести прежде, чем будут использованы кетоаминокислоты. Дезаминирование включает в себя удаление аминогруппы из аминокислот. Азот из этих аминогрупп передается глютамату, который затем дезаминируется с высвобождением аммиака в реакции глутаматдегидрогеназы.

Этот азот дезаминированных аминокислот используется для формирования мочевины в печени, которая затем выводится почками.

Цикл КребсаЧто такое цикл Кребса?
Происходящая во всех растениях и организмах животных серия ферментативных реакций в митохондриях клеток, используемых для производства высокоэнергетических фосфатных соединений, которые являются источником клеточной энергии.

Оставшиеся кетоаминокислоты могут обеспечить печень энергией путем их катаболизма в цикле Кребса, который используется для образования глюкозы в процессе глюконеогенеза, либо для синтеза жиров, поставляя ацетил-КоА (субстрат, необходимый для синтеза жирных кислот).

Они также могут быть преобразованы в новые аминокислоты путем трансаминирования.

Трансаминирование

Процесс трансанимирования подразумевает перенос аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту. Большинство реакций трансаминирования предполагают перенос аминогруппы в кетоглютарат, с образованием новой кетокислоты и глютамата.

Одна из важнейших реакций трансаминирования включает аминокислоты с разветвленной цепочкой (АРЦ) и происходит в основном в мышцах. В такой реакции аминогруппы АРЦ перемещаются и поступают в кетоглютарат, который, в свою очередь, образует разветвленную цепь кетокислот и глютаминовую кислоту.

Аминогруппа глютаминовой кислоты затем переносится на пируват, который образует кетоглютарат и аланин. Аланин отправляется из мышц в печень, где аминогруппа отделяется от него и попадает в оксалоацетат, вновь образуя кетоглюторат и пируват.

Пируват, который теперь находится в печени, используется для получения глюкозы. Этот процесс называется циклом глюкоза-аланин. Во время тренировок этот процесс ускоряется. Во время тренировок расщепляется мышечный протеин, чтобы доставить необходимые для цикла глюкоза-аланин АРЦ. Так выглядит процесс белкового обмена.

Обмен белков и баланс азота

Поглощаемые клетками аминокислоты используются дли синтеза белков. Всем клеткам необходимо постоянное обеспечение белками, поскольку они всегда находятся в процессе белкового обмена. Белковый обмен состоит из двух частей: синтеза белков и их распада.

Белковый обмен = синтез белков (анаболизм) – распад белков (катаболизм)

Большая часть белка организма сконцентрирована в виде мышц. Когда мышцы не получают требуемое количество аминокислот из спортивного питания или пищи, мышцы начинают распадаться на аминокислоты, которые следом направляются в аминокислотный пул и используются надлежащим образом. Когда распадается больше белка, чем синтезируется, человек начинает терять белок.

То же самое верно и в том случае, когда синтезируется больше белка, чем распадается — человек начинает терять белок. Без достаточного обеспечения белками (при недоедании) в организме человека невозможен нормальный белковый обмен, что в конечном счете может привести к летальному исходу.

Чтобы предотвратить распад мышечных волокон, организм нуждается в постоянном пополнении аминокислотами. Основным источником аминокислот для человека является пищевой белок.

Ввиду своего значения белок является единственным из трех основных макронутриентов (жиры, углеводы и белки), который имеет рекомендуемую дневную норму потребления.

В настоящее время дневная рекомендованная норма составляет 0,83 г белка на 1 кг веса (0,377 г на фунт веса).

Несмотря на споры вокруг этой темы, очевидным остается тот факт, что у тренирующегося, активного человека расходуется больше белков, поэтому и потреблять их ему нужно больше, чем неактивному человеку.

Белковый обмен включает процессы синтеза и распада. Для наращивания мышечной массы необходимо, чтобы оборот белка был положительным, либо он должен обладать положительным балансом азота. Определение “азотистый баланс” используется как мера измерения потребления и выделения азота в результате метаболизма белков.

Баланс азота = (общее количество выделяемого азота) – (азот в моче) – (азот в кале) – (азот в поте)

Когда значение равно нулю, это называется азотным балансом. Когда значение больше нуля, значит, азотистый баланс положительный, и дополнительный белок будет использован для синтеза новых тканей.

Когда значение меньше нуля, это значит, что азотистый баланс является отрицательным. Это может привести к тому, что для получения энергии будут использоваться аминокислоты из скелетных мышц.

Организм не запасает белки, как это он делает в случае с жирами (жировая ткань) и глюкозой (глюкоген). Избыток белка, потребленного сверх нормы, необходимой для поддержания белкового обмена, превращается в глюкозу или жирные кислоты.

Таким образом, в случае отрицательного азотистого баланса, чтобы произвести энергию, организм вынужден разрушать функционирующие ткани и скелетные мышцы. Чаще всего это не представляет большой угрозы, так как во взрослом организме содержание белка относительно постоянно и окисляется столько аминокислот, сколько получает человек из питания.

Однако у спортсменов содержание белка не является постоянной величиной, поскольку во время тренировок происходит интенсивный процесс распада белков.

Для интенсивно тренирующихся спортсменов ученые и спортивные доктора рекомендуют ежедневно с питанием принимать от 1,2 до 1,8 г белков на 1 кг веса тела.

По поводу того, какое количество белка считать оптимальным, по-прежнему нет единого мнения. Для определения этой нормы необходимо учитывать массу факторов: интенсивность, продолжительность, частота тренировок, объем потребляемых калорий, цель тренировок и желаемый результат с учетом конституции тела.

Краткое резюме и вывод

• аминокислоты = углерод + положительно заряженная аминогруппа + отрицательно заряженная карбоксильная группа + боковая группа
• усвоение — белок → пептидные фрагменты → свободные аминокислоты
• аминокислоты могут использоваться для: синтеза белка, производства энергии, глюконеогенеза, трансаминирования, образования жиров и производства мочевины
• белковый обмен = синтез белка (анаболизм) – распад белка (катаболизм)
• баланс азота = (общее количество выделяемого азота) – (азот в моче) – (азот в кале) – (азот в поте)

Источник: https://dailyfit.ru/pitanie-i-dieta/obmen-aminokislot/