- •Основы биологической химии предисловие
- •Введение Предмет и задачи биохимии
- •Основные признаки живой материи
- •Глава 1. Химический состав организмов
- •Глава 2. Структура и свойства белков
- •2.1. Роль и определение белков.
- •2.2. Функции белков в организме
- •2.3. Элементный состав белков. Содержание белков в органах и тканях
- •2.4. Аминокислотный состав белков
- •2.5. Кислотно-основные свойства аминокислот
- •2.6. Стереохимия аминокислот
- •2.7. Строение белков
- •2.8. Уровни структурной организации белков
- •Первичная структура
- •Вторичная структура белков
- •Третичная структура белков
- •Четвертичная структура белков
- •2.9. Физико-химические свойства белков
- •Кислотно-основные свойства белков
- •Растворимость белков
- •Денатурация и ренатурация
- •2.10. Классификация белков
- •2.11. Методы выделения и очистки белков
- •Очистка белков
- •Глава 3. Углеводы
- •3.1. Понятие об углеводах и их классификация
- •3.2. Моносахариды
- •Оптические свойства моносахаридов
- •Структура моносахаридов
- •3.3. Химические свойства моносахаридов Реакции с участием карбонильной группы
- •Реакции с участием гидроксильных групп
- •3.4. Сложные углеводы
- •Олигосахариды
- •Полисахариды
- •Гомополисахариды
- •Гетерополисахариды
- •3.5. Биологические функции углеводов
- •Глава 4. Нуклеиновые кислоты
- •4.1. Общая характеристика нуклеиновых кислот
- •4.2. Химический состав и строение нуклеиновых кислот
- •4.3. Уровни структурной организации нуклеиновых кислот
- •Первичная структура нуклеиновых кислот
- •Вторичная структура днк
- •Вторичная структура рнк
- •Третичная структура рнк и днк
- •Глава 5. Липиды
- •5.1. Общая характеристика и классификация липидов
- •5.2. Липидные мономеры
- •5.3. Многокомпонентные липиды
- •5.4. Биологические функции липидов
- •Глава 6. Ферменты
- •6.2. Химическая природа и структура ферментов
- •6.3. Кофакторы ферментов Ионы металлов как кофакторы ферментов
- •Коферменты
- •6.4. Механизм действия ферментов
- •6.5. Свойства ферментов
- •6.6. Специфичность действия ферментов
- •6.7. Факторы, влияющие на скорость ферментативного катализа
- •Влияние температуры на активность ферментов
- •Влияние рН на активность ферментов
- •Влияние концентраций субстрата и фермента на скорость ферментативной реакции
- •Зависимость скорости реакции от времени
- •6.8. Регуляция активности ферментов
- •Активация ферментов
- •Ингибирование ферментов
- •Аллостерическая регуляций действия ферментов
- •6.9. Определение активности ферментов
- •6.10. Номенклатура и классификация ферментов
- •6.11. Локализация ферментов в организме и клетке
- •6.12. Применение ферментов
- •Глава 7. Витамины
- •7.1.Понятие о витаминах
- •7.2. Классификация витаминов
- •7.3. Жирорастворимые витамины
- •7.4. Водорастворимые витамины
- •7.5. Витаминоподобные вещества
- •Глава 8. Общие закономерности обмена веществ и энергии в организме
- •8.1. Обмен веществ
- •8.2. Обмен энергии
- •Глава 9. Биологическое окисление
- •9.2. Дыхательная цепь
- •9.3. Окислительное фосфорилирование
- •Глава 10. Обмен углеводов
- •10.1. Переваривание углеводов
- •10.2. Метаболизм глюкозы
- •10.3. Биосинтез гликогена
- •10.4. Распад гликогена
- •10.5. Анаэробный гликолиз
- •10.6. Аэробный распад глюкозы
- •Аэробный распад глюкозы в мозге
- •10.7. Пентозофосфатный цикл
- •10.8. Биосинтез глюкозы (глюконеогенез)
- •10.10. Регуляция обмена углеводов
- •Глава 11. Обмен липидов
- •11.1. Переваривание липидов
- •11.2. Метаболизм глицерина
- •11.3. Метаболизм жирных кислот
- •11.4. Биосинтез жиров
- •11.5. Регуляция обмена липидов
- •Глава 12. Обмен нуклеиновых кислот
- •12.1. Пути распада рнк и днк
- •12.2. Распад пуриновых и пиримидиновых оснований
- •12.3. Биосинтез нуклеотидов
- •Биосинтез пурииовых нуклеотидов
- •Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов
- •Биосинтез дезоксирибонуклеотидов
- •12.4. Биосинтез нуклеиновых кислот
- •Биосинтез днк (репликация)
- •Биосинтез рнк (транскрипция)
- •Безматричный синтез рнк
- •12.5. Путь информации от генотипа к фенотипу
- •Глава 13. Обмен белков
- •13.1. Понятие об обмене белков
- •13.2. Переваривание белков пищи и распад белков тканей Переваривание белков
- •Распад белков в тканях
- •13.3. Метаболизм аминокислот
- •Трансаминирование аминокислот
- •Дезамииирование аминокислот
- •Превращение углеродных скелетов аминокислот. Реакции декарбоксилирования
- •13.4. Удаление аммиака из организма. Орнитиновый цикл
- •13.5. Синтез аминокислот
- •13.6. Биосинтез белков (трансляция)
- •Глава 14. Водно-солевой и минеральный обмен
- •14.1. Водно-солевой обмен Содержание воды в организме и клетке
- •Роль и функции воды в процессе жизнедеятельности
- •14.2. Регуляция водно-солевого обмена
- •Регуляция рН
- •14.3. Минеральный обмен Минеральные вещества
- •Функции минеральных веществ
- •Минеральные вещества и обмен нуклеиновых кислот
- •Минеральные вещества и обмен белков
- •Минеральные вещества и обмен углеводов и липидов
- •14.4. Регуляция минерального обмена
- •Глава 15. Взаимосвязь обмена белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот
- •Глава 16. Гормоны, нервно-гормональная регуляция обмена веществ
- •16.1. Понятие о гормонах. Основные принципы регуляции обмена веществ
- •16.2. Классификация гормонов
- •16.3. Общие представления о действии гормонов
- •16.4. Гормоны щитовидной и паращитовидных желез Гормоны щитовидной железы
- •Гормоны паращитовидных желез
- •16.5. Гормоны поджелудочной железы
- •16.6. Гормоны надпочечников
- •16.7. Гормоны половых желез
- •16.8. Гормоны гипоталамо-гипофизарной системы
- •16.9. Гормоны тимуса и эпифиза
- •16.10. Простагландины
- •16.11. Биохимическая адаптация
- •Рекомендуемая литература
- •Оглавление
Глава 13. Обмен белков
13.1. Понятие об обмене белков
Обмен белков занимает самое важное место в метаболизме живых организмов, так как благодаря уникальным функциям и многообразию превращений белков любой живой организм существует, развивается и воспроизводит сам себя. Все другие виды обмена подчинены и обслуживают обмен белков как источник самой жизни.
Обмен углеводов и липидов является основным источником энергии в форме АТФ, необходимой для синтеза липидов. Углеводный обмен, кроме того, является основным источником углеродных цепей в биосинтезе аминокислот.
Обмен нуклеиновых кислот обеспечивает хранение и передачу информации о первичной структуре белков, обслуживая специфическое воспроизведение белковых молекул.
Минеральный обмен способствует созданию или распаду ферментов, катализирующих синтез белков, а также структур, при помощи которых этот синтез осуществляется.
С другой стороны, белковый обмен координирует и регулирует все виды обмена в организме, так как помимо основной пластической функции (главный строительный материал всех органов и тканей) белки могут служить источником энергии, белки выполняют уникальную каталитическую функцию (ферменты), белки принимают участие в биосинтезе гормонов, регулирующих процессы обмена веществ в организме.
Таким образом, белки являются незаменимыми веществами для организма, и основной их источник - это продукты питания. При незначительном содержании белков в пище возникает серьезное заболевание - белковая недостаточность, следствием которой является нарушение ряда важных физиологических функций организма (исключение белков из пищи на длительный срок приводит к серьезным нарушениям, а иногда и к необратимым патологическим явлениям).
В теле взрослого человека массой 70 килограммов содержится примерно 15-17 килограммов белков. Ежесуточно распадается на аминокислоты 400 граммов белков и столько же синтезируется из свободных аминокислот, источниками которых служат белки пищи, белки собственных тканей, а также синтез аминокислот из углеводов. Доказано, что белки нужны не только растущему организму, но и уже сформировавшемуся, так как в организме происходит постоянное обновление химического состава всех органов и тканей, но с различной скоростью.
Время, в течение которого белки всего организма обновляются наполовину, называют средним временем полужизни или полупериодом распада белков. У человека он равен примерно 12 неделям. Измеряют время полужизни и отдельных белков. У человека белки печени в среднем обновляются наполовину за 2 недели, хотя некоторые из них - за 15-20 минут, белки мышц - за 27 недель. Самый интенсивный обмен веществ происходит в печени. Для белков кишечника полупериод распада равен нескольким дням, а для ряда, гормонов - нескольким часам или даже минутам (инсулин).
В растущем организме, а также при выздоровлении или беременности скорость синтеза белков превышает скорость их распада, тогда как для сформировавшегося и нормально функционирующего организма эти скорости равны. Состояние белкового обмена регулируется деятельностью центральной нервной системы (ЦНС) и зависит как от экзогенных факторов (характер питания, экология), так и от эндогенных (обеспеченность витаминами В1, В2,В6,РР и др., деятельность желез внутренней секреции, вырабатывающих гормоны; оснащенность организма ферментами; степень усвоения белков и аминокислот пищи и др.)
Так как основная масса азота пищи (более 95 %) находится в составе белков, а большинство выделяемых организмом азотистых соединений являются продуктами распада белка, то о состоянии белкового обмена можно судить по азотистому балансу. Под последним понимают разницу между количеством азота, поступающего с пищей, и количеством выделяемого азота. Для здорового взрослого человека характерно состояние азотистого равновесия. Для растущего и выздоравливающего организма наблюдается положительный азотистый баланс - выводится азота меньше, чем поступает, общая масса белков организма увеличивается. При старении, голодании, тяжелых болезнях - азота выводится больше, чем поступает - отрицательный азотистый баланс, общая масса белков уменьшается. Для поддержания азотистого равновесия, для нормального здоровья и работоспособности взрослому человеку умственного труда с умеренной физической нагрузкой требуется 100-120 граммов белка в сутки, при тяжелой физической нагрузке - 130-160 граммов. Детям до 10-12 лет - от 55 до 80 граммов белка в сутки, после 12-13 лет - не менее 90-100 граммов в сутки.
Наибольшее содержание белков в следующих продуктах: мясо (18-22 %), рыба (17-22 %), сыр (20-36 %), горох и фасоль (24-26 %), соя (35 %), яйца (13 %), крупы (8-12 %), орехи (8-13 %), макароны (9-13 %) и в некоторых других.
Состояние белкового обмена человека зависит не только от количества поступающего с пищей белка, но и от его качества. Установлено, что в организме человека и большинства животных, в отличие от растительных организмов, из 20 необходимых аминокислот синтезируется только 10 и эти аминокислоты называются заменимыми. Другие 10 аминокислот, названные незаменимыми, обязательно должны поступать в организм с пищей. К ним относят триптофан, лейцин, изолейцин, валин, треонин, лизин, метионин, фенилаланин, аргинин (частично незаменим) и гистидин (незаменим для детей и частично незаменим для взрослых). Следует особо подчеркнуть, что недостаток какой-либо одной незаменимой аминокислоты ведет к неполному усвоению и других аминокислот.
Биологическая ценность пищевого белка зависит прежде всего от степени его усвоения организмом, что определяется соответствием между аминокислотным составом белков пищи и белков тела. Кроме того, пищевая ценность белка высока, если он содержит все незаменимые аминокислоты или большинство из них в необходимых для человека соотношениях. Таким требованиям отвечают многие белки животных. Поэтому для человека биологически более ценны белки животного происхождения, которые усваиваются организмом более чем на 90%. Белки растительного происхождения перевариваются труднее и усваиваются на 60-80 %. Поэтому для оптимального удовлетворения всех потребностей организма в белках человеку нужно значительно больше растительных белков, чем животных.
Таким образом, для нормальной жизнедеятельности организма очень большое значение имеет полноценное питание, имеющее различия для разных возрастов, разных климатических условий и различных условий труда.