Физиологична роля и структура на протеините. Функция на протеините в тялото. Резервен, или трофичен

Мазнини

катерици

Физиологичната роля на протеините, консумирани с храната, е, че те са основният елемент от пластичния метаболизъм на организма, като източник на "строителен материал". Белтъчините, получени от храната, се разграждат до техните структурни елементи – аминокиселини. Храните, съдържащи протеини, не могат да бъдат заменени с храни, съдържащи мазнини и въглехидрати. Някои от аминокиселините, които изграждат протеиновите молекули, могат да се синтезират в тялото. Това са т.нар неесенциални аминокиселини... Другата част ( незаменими аминокиселини) не може да се синтезира, следователно трябва да се приема с храна. Основните източници на протеини за човека са: месо, яйца, риба, боб, грах, боб.

За разлика от въглехидратите и мазнините, тялото не натрупва и съхранява протеини. Ако повече от тях се доставят с храна, отколкото е необходимо за задоволяване на текущите нужди, продуктите на хидролизата (аминокиселините) претърпяват биохимични промени и се включват в метаболитните реакции. Част от аминокиселините, неизползвани като структурни елементи и енергиен материал, се дезаминира, а останалите въглеродни последователности се трансформират и се включват в реакциите на въглехидратния метаболизъм. Отцепеният азот се отделя от тялото с урината под формата на урея.

Мазнините са важна част от диетата. Те са част от много хранителни продукти: месо, риба, мляко. А продукти като свинска мас, масло са почти изцяло съставени от мазнини. Обикновено растителните мазнини се различават от животинските по това, че съдържат повече ненаситени мастни киселини.

По време на хидролизата в организма мазнините (глицеридите) се разграждат до глицерол и мастни киселини, някои от които са незаменими, тъй като не могат да се синтезират в човешкото тяло (например някои ненаситени киселини - линолова, линоленова).

Подобно на други хранителни вещества, мазнините участват пластмасаи енергияобмен. Окислението им води до освобождаване на много повече енергия от окисляването на протеини и въглехидрати. Освен това мазнините могат натрупват сев тялото, образувайки универсално депо от енергийно ценен материал. Излишните въглехидрати и част от постъпващите в тялото протеини могат да се трансформират в мазнини, което води до нарастване на нейните отлагания. Ако е необходимо, мазнините, съхранявани по този начин, могат да бъдат превърнати в гликоген и използвани в реакциите на въглехидратния метаболизъм.

Растителната храна - плодове, зеленчуци, зърнени храни - е основният източник на въглехидрати за хората, основният от които е полизахарид нишесте.

въглехидрати - основен източник на енергияв тялото, тъй като тяхното разграждане е по-достъпно от разграждането на липидите, въпреки че разграждането на въглехидратите води до освобождаване на по-малко калории, отколкото разграждането на същите количества мазнини. Въглехидратите могат да се съхраняват в малки количества в черен дроби мускуликато гликоген.Продуктите от разграждането на протеини и мазнини (аминокиселини и мастни киселини), като се трансформират, могат да бъдат включени във въглехидратния метаболизъм.

Не намерихте това, което търсите? Използвайте търсенето:

Най-добрите поговорки: Ако се увлечеш от момиче, ще растат опашки, ако учиш, ще растат рога 9502 - | 7518 - или прочетете всички...

Прочетете също:

Б) Наследствена. Най-чести са метаболитните нарушения на фенилаланина. Обикновено FEN се трансформира в TIR
Август. През нощта те се заровиха в земята недалеч от германците. Седим в ямите. Не можеш да излезеш и да станеш – ще те убие. Вятърът сякаш е направен от отломки. За да сте заети
Административна отговорност. Задачите на законодателството за административните нарушения са защитата на личността, защитата на правата и свободите на човека и гражданите, защитата на здравето на гражданите,

Лекция номер 3

Тема: Физиологично значение на протеините и аминокиселините в храненето на човека.

1 Най-важните групи пептиди и тяхната физиологична роля.

2 Характеристики на протеини от хранителни суровини.

3 Нови форми на протеинови храни.

4 Функционални свойства на протеините.

1 Най-важните групи пептиди и тяхната физиологична роля.

Пептидите са олигомери, съставени от аминокиселинни остатъци. Те имат ниско молекулно тегло (съдържанието на аминокиселинни остатъци варира от няколко парчета до няколкостотин).

В тялото пептидите се образуват или по време на синтез от аминокиселини, или по време на хидролиза (разцепване) на протеинови молекули.

Днес е установено физиологичното значение и функционалната роля на най-разпространените групи пептиди, от които зависят човешкото здраве, органолептични и санитарно-хигиенни свойства на хранителните продукти.

Буферни пептиди.В мускулите на животните и хората са открити дипептиди, които изпълняват буферни функции, тоест поддържат постоянно ниво на pH.

Хормонални пептиди... Хормоните - вещества от органична природа, произвеждани от клетките на жлезите, регулират дейността на отделните органи, жлези и тялото като цяло: намаляване на гладката мускулатура на тялото и отделянето на мляко от млечните жлези, регулиране на дейността на щитовидната жлеза, активността на растежа на тялото, образуването на пигменти, които определят цвета на очите, кожата, косата ...

Невропептиди.Това са две групи пептиди ( ендорфини и енкефалини ), съдържащи се в мозъка на хората и животните. Те определят реакциите на поведението (страх, страх), влияят върху процесите на запаметяване, учене, регулират съня, облекчават болката.

Вазоактивни пептидисинтезирани от хранителни протеини в резултат на това те влияят върху съдовия тонус.

Пептидни токсиниса група токсини, произвеждани от световни организми, отровни гъби, пчели, змии, морски мекотели и скорпиони. Те са нежелателни за хранително-вкусовата промишленост. Най-голяма опасност представляват токсините на микроорганизмите (Staphylococcus aureus, бактерии от ботулизъм, салмонела), включително гъбички, които се развиват в суровини, полуфабрикати и готови хранителни продукти.

Антибиотични пептиди... Представители на тази група пептиди от бактериален или гъбичен произход се използват в борбата срещу инфекциозни заболявания, причинени от стрептококи, пневмококи, стафилококи и други микроорганизми.

Ароматизирани пептиди- на първо място, това са съединения със сладък или горчив вкус. Горчивите пептиди се образуват в млади, неузрели, ензимни сирена. сладки пептиди ( аспартам ) се използват като заместител на захарта.

Защитни пептидиизпълняват защитни функции, предимно антиоксидантни.

2 Характеристики на протеини от хранителни суровини.

Пептидите с молекулно тегло над 5000 Da и изпълняващи определена биологична функция се наричат протеини.

Функционалните свойства на протеините зависят от последователността на аминокиселините в полипептидната верига (т.нар. първична структура), както и от пространствената структура на полипептидната верига (в зависимост от вторичните, третичните и кватернерните структури).

Различните хранителни продукти се отличават с качествено и количествено съдържание на протеини.

В зърнени храни общото съдържание на протеин е 10-20%. Анализирайки аминокиселинния състав на общите протеини на различни зърнени култури, трябва да се отбележи, че всички те, с изключение на овеса, са бедни на лизин (2,2 ÷ 3,8%). Протеините от пшеница, сорго, ечемик и ръж се характеризират с относително малки количества метионин и цистеин (1,6 ÷ 1,7 mg / 100 g протеин). Най-балансирани по аминокиселинен състав са овесът, ръжта и ориза.

В бобовите растения (соя, грах, боб, фий) общото съдържание на протеин е високо и възлиза на 20 ÷ 40%. Най-широко се използва соята. Неговият процент е близо до една от пет аминокиселини, но соята съдържа недостатъчно триптофан, фенилаланин и тирозин и е с много ниско съдържание на метионин.

В маслодайни семена(слънчоглед, памук, рапица, лен, рициново масло, кариандър) общото съдържание на протеин е 14 ÷ 37%. В същото време аминокиселинното съдържание на протеините на всички маслодайни семена (в по-малка степен на памука) е достатъчно високо дори за ограничаване на киселините. Този факт определя възможността за получаване на концентрирани форми на протеин от маслодайни семена и създаването на нови форми на протеинова храна на тяхна основа.

Сравнително ниско съдържание на азотни вещества в картофи(около 2%), зеленчуци(1 ÷ 2%) и плодове(0,4 ÷ 1,0%) показват незначителна роля на тези видове ядливи растителни материали за осигуряване на храната с протеин.

Месо, млякои продуктите, получени от тях, съдържат необходими за организма протеини, които са благоприятно балансирани и добре усвоени (докато балансът и скоростта на усвояване на млякото е по-висока от тази на месото). Съдържанието на протеин в месните продукти варира от 11 до 22%. Съдържанието на протеин в млякото варира от 2,9 до 3,5%.

3 Нови форми на протеинови храни.

Днес, в постоянно растящо общество и ограничени ресурси, човек е изправен пред необходимостта от създаване на съвременни хранителни продукти, които имат функционални свойства и отговарят на изискванията на науката за здравословното хранене.

Новите форми на протеинова храна са хранителни продукти, получени на базата на различни протеинови фракции от хранителни суровини с помощта на научно доказани методи на преработка и имащи определен химичен състав, структура и свойства.

Широко разпространени са различни източници на растителен протеин: бобови, зърнени и зърнени култури и странични продукти от тяхната преработка, маслодайни семена; зеленчуци и пъпеши, вегетативна маса на растенията.

В същото време за производството на протеинови продукти се използват основно соята и пшеницата.

Продуктите от преработката на соеви протеини са разделени на три групи, различаващи се по съдържание на протеини: брашното и зърнените култури се получават чрез смилане, те съдържат 40 ÷ 45% протеин от общата маса на продукта; соевите концентрати се получават чрез отстраняване на водоразтворимите компоненти, съдържат 65 ÷ 70% протеин; соевите изолати се получават чрез протеинова екстракция и съдържат най-малко 90% протеин.

Получени на базата на соя текстуриран протеинови храни, в който се използват например соеви протеини вместо месни протеини. Хидролизираните соеви протеини се наричат модифицирани... Използват се като функционални и ароматизиращи хранителни добавки.

Днес на базата на соя се произвеждат също соево мляко, соев сос, тофу (бобова извара) и други хранителни продукти.

Сух пшеничен глутен с протеиново съдържание 75 ÷ 80% се получава от пшеница или пшенично брашно по метода на водна екстракция.

В същото време наличието на ограничаващи аминокиселини в растителните протеини определя тяхната малоценност. Изходът тук е съвместното използване на различни протеини, което осигурява ефект на взаимно обогатяване. Ако в същото време се постигне повишаване на аминокиселинната норма на всяка есенциална ограничаваща аминокиселина в сравнение с индивидуалното използване на оригиналните протеини, тогава се говори за прост обогатяващ ефект, ако след смесване аминокиселинният процент на всяка аминокиселина надвишава 1,0, тогава е истински обогатяващ ефект... Използването на такива балансирани протеинови комплекси осигурява повишаване на усвояемостта на растителните протеини до 80 ÷ 100%.

4 Функционални свойства на протеините.

Протеините и протеиновите концентрати намират широко приложение в производството на храни поради присъщите им уникални функционални свойства, които се разбират като физикохимични характеристики, които определят поведението на протеините по време на преработката в хранителни продукти и осигуряват определена структура, технологични и потребителски свойства на крайния продукт.

Най-важните функционални свойства на протеините включват разтворимост, способност за свързване на вода и мазнини, способност да стабилизират дисперсните системи (емулсии, пяни, суспензии) и да образуват гелове.

Разтворимост- това е основният индикатор за оценка на функционалните свойства на протеините, характеризиращ се с количеството протеин, преминаващ в разтвора. Разтворимостта е най-зависима от наличието на нековалентни взаимодействия: хидрофобни, електростатични и водородни връзки. Протеините с висока хидрофобност взаимодействат добре с липидите, с висока хидрофилност взаимодействат добре с водата. Тъй като протеините от един и същи тип имат еднакъв заряд, те се отблъскват, което допринася за тяхната разтворимост. Съответно, в изоелектрично състояние, когато общият заряд на протеиновата молекула е нула, а степента на дисоциация е минимална, протеинът има ниска разтворимост и дори може да коагулира.

Свързване на водатаспособността се характеризира с адсорбция на вода с участието на хидрофилни аминокиселинни остатъци, свързване на мазнините- адсорбция на мазнини поради хидрофобни остатъци. Средно 1 g протеин може да свърже и задържи 2-4 g вода или мазнини на повърхността си.

Емулгиране на мазнинии разпенванеспособността на протеините се използва широко при производството на мастни емулсии и пяна, тоест хетерогенни системи вода-масло, вода-газ. Поради наличието на хидрофилни и хидрофобни зони в протеиновите молекули, те взаимодействат не само с вода, но и с масло и въздух и, действайки като обвивка на интерфейса между две среди, допринасят за тяхното разпределение една в друга, т.е. създаване на стабилни системи.

Желиранесвойствата на протеините се характеризират със способността на техния колоиден разтвор от свободно дисперсно състояние да преминава в свързано-дисперсно състояние с образуването на системи със свойствата на твърдите вещества.

Виско-еластичен-еластиченсвойствата на протеините зависят от тяхната природа (глобуларна или фибриларна), както и от наличието на функционални групи, които свързват протеиновите молекули една с друга или с разтворител.

Протеините, мазнините, въглехидратите, витамините са основните хранителни вещества в диетата на човека. Хранителните вещества са такива химични съединения или отделни елементи, от които тялото се нуждае за неговото биологично развитие, за нормалното протичане на всички жизнени процеси.

Протеините са високомолекулни азотни съединения, основната и съществена част от всички организми. Протеиновите вещества участват във всички жизненоважни процеси. Например, метаболизмът се осигурява от ензими, които по природа са свързани с протеини. Протеините също са контрактилни структури, необходими за осъществяване на контрактилната функция на мускулите – актомиозин; поддържащи тъкани на тялото - колаген на костите, хрущялите, сухожилията; покривни тъкани на тялото - кожа, нокти, коса.

Според състава си протеините се делят на: прости - белтъци (при хидролизата се образуват само аминокиселини и амоняк) и сложни - протеини (при хидролизата се образуват и небелтъчни вещества - глюкоза, липиди, багрила и др.).

От многото хранителни вещества, протеините играят най-важна роля. Те служат като източник на незаменими аминокиселини и т. нар. неспецифичен азот, необходим за синтеза на протеини.

Нивото на снабдяване с протеини до голяма степен определя здравословното състояние, физическото развитие, физическата работоспособност, а при малките деца - и умственото развитие. Достатъчността на протеин в диетата и високото му качество позволяват създаването на оптимални условия за вътрешната среда на тялото, които са необходими за растежа, развитието, нормалната човешка дейност и работоспособност. Под влияние на белтъчен дефицит могат да се развият патологични състояния като оток и затлъстяване на черния дроб; нарушение на функционалното състояние на органите на вътрешната секреция, особено на половите жлези, надбъбречните жлези и хипофизата; нарушение на условно-рефлексната дейност и процесите на вътрешно инхибиране; намален имунитет; алиментарна дистрофия. Протеините са съставени от въглерод, кислород, водород, фосфор, сяра и азот, които са част от аминокиселините - основните структурни компоненти на протеина. Протеините се различават по нивото на аминокиселините и последователността на тяхното свързване. Правете разлика между животински и растителни протеини.

За разлика от мазнините и въглехидратите, протеините съдържат освен въглерод, водород и кислород, азот - 16%. Следователно те се наричат азотсъдържащи хранителни вещества. Животинското тяло се нуждае от протеини в готов вид, тъй като не може да ги синтезира, подобно на растенията, от неорганичните вещества на почвата и въздуха. Хранителните вещества от животински и растителен произход служат като източник на протеини за хората. Протеините са необходими преди всичко като пластмасов материал, това е тяхната основна функция: те съставляват 45% от твърдата останала част на тялото.

Протеините също са част от хормони, еритроцити и някои антитела, с висока реактивност.

В процеса на жизнената дейност има постоянно стареене и смърт на отделни клетъчни структури, а хранителните протеини служат като строителни материали за тяхното възстановяване. Окисляването в тялото на 1 g протеин дава 4,1 kcal енергия. Това е неговата енергийна функция. Протеинът е от голямо значение за висшата нервна дейност на човека. Нормалното съдържание на протеини в храната подобрява регулаторната функция на мозъчната кора, повишава тонуса на централната нервна система.

При липса на протеин в диетата настъпват редица патологични промени: растежът и развитието на тялото се забавя, теглото намалява; образуването на хормони е нарушено; намаляват реактивността и устойчивостта на организма към инфекции и интоксикации. Хранителната стойност на хранителните протеини зависи преди всичко от техния аминокиселинен състав и пълнотата на усвояване в организма. Има 22 известни аминокиселини, всяка със специално значение. Липсата или липсата на някое от тях води до нарушаване на определени функции на тялото (растеж, хемопоеза, тегло, протеинов синтез и др.). Особено ценни са следните аминокиселини: лизин, хистидин, триптофан, фенилаланин, левцин, изолевцин, треонин, метионин, валин. За малките деца хистидинът е от съществено значение.

Някои аминокиселини не могат да се синтезират в тялото и да се заменят с други. Те се наричат незаменими. В зависимост от съдържанието на несъществени и незаменими аминокиселини, хранителните протеини се разделят на пълноценни, чийто аминокиселинен състав е близък до аминокиселинния състав на протеините на човешкото тяло и съдържа всички незаменими аминокиселини в достатъчни количества, и в дефицитни, при които липсва една или повече незаменими аминокиселини. Най-пълноценните протеини от животински произход, особено протеините от жълтъка на пилешки яйца, месо и риба. От растителните протеини, соевите протеини имат висока биологична стойност и в малко по-малка степен фасулът, картофите и ориза. Дефектни протеини се намират в граха, хляба, царевицата и някои други растителни храни.

Физиологични и хигиенни стандарти за нуждите от протеини. Тези норми се основават на минималното количество протеин, което е в състояние да поддържа азотния баланс на човешкото тяло, т.е. количеството азот, въведен в тялото с хранителните протеини, е равно на количеството азот, отделен от него с урината на ден.

Ежедневният прием на диетични протеини трябва напълно да осигури азотния баланс на организма с пълно задоволяване на енергийните нужди на организма, да осигури неприкосновеността на телесните протеини, да поддържа висока работоспособност на организма и неговата устойчивост на неблагоприятни фактори на околната среда. Протеините, за разлика от мазнините и въглехидратите, не се съхраняват в организма в резерв и трябва да се въвеждат ежедневно с храната в достатъчни количества.

Физиологичният дневен прием на протеин зависи от възрастта, пола и професионалната дейност. Например за мъжете е 96-132 г, за жените - 82-92 г. Това са нормите за жителите на големите градове. За жителите на малки градове и села, заети с по-тежка физическа работа, дневният прием на протеин се увеличава с 6 г. Интензивността на мускулната активност не влияе върху азотния метаболизъм, но е необходимо да се осигури достатъчно развитие на мускулната система за такива форми на физическа активност. работи и поддържа високата си ефективност.

Възрастен в нормални условия на живот, с лека работа, изисква средно 1,3 -1,4 g протеин на 1 kg телесно тегло на ден, а при физическа работа - 1,5 g или повече (в зависимост от тежестта на работата).

В дневната диета на спортистите количеството протеин трябва да бъде 15-17%, или 1,6-2,2 g на 1 kg телесно тегло.

Протеините от животински произход в дневната диета на възрастни трябва да заемат 40 - 50% от общото количество консумирани протеини, спортисти - 50 - 60, деца - 60 - 80%. Прекомерната консумация на протеини е вредна за организма, тъй като процесите на храносмилане и отделянето на продукти на разпад (амоняк, урея) през бъбреците са затруднени.

Протеините също са част от хормони, еритроцити и някои антитела, с висока реактивност.

В дневната диета на спортистите количеството протеин трябва да бъде 15-17%, или 1,6-2,2 g на 1 kg телесно тегло.

Изпратете вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

Въведение

Раздел 1. Физиологична роля на протеина

1.1 Структурна функция на протеините

1.2 Протеинов метаболизъм в човешкото тяло

1.3 Азотно равновесие

Раздел 2. Протеинов метаболизъм при различни състояния на организма

2.1 Протеинов метаболизъм по време на мускулна активност

2.2 Нарушение на метаболизма на аминокиселините

Въведение

Протеините са най-важният компонент на храненето. Протеините са в основата на структурните елементи на клетките и тъканите. Основните прояви на живота са свързани с протеините: метаболизъм, мускулни контракции, раздразнителност на нервите, способност за растеж, възпроизвеждане и мислене. Свързвайки значителни количества вода, протеините образуват плътни колоидни структури, които определят конфигурацията на тялото. В допълнение към структурните протеини, протеиновите вещества включват хемоглобин - носител на кислород в кръвта, ензими - най-важните ускорители на биохимичните реакции, някои хормони, нуклеопротеини - определящи посоката на протеиновия синтез в организма, които са носители на наследствени свойства.

Пълноценният протеин се състои от 20 аминокиселини, комбинацията от които в протеиновите молекули може да доведе до тяхното огромно разнообразие. Единственият източник на образуване на протеин в тялото са аминокиселините на хранителните протеини. Стойността на снабдяването с протеин в организма се оценява по показателите на азотния баланс.

Протеините са единственият източник на азот, усвоен от тялото. Като се вземе предвид количеството азот, доставен с храната и освободен от тялото, може да се прецени благосъстоянието или нарушението на протеиновия метаболизъм. В тялото на здрави възрастни се наблюдава азотен баланс, това е, когато количеството азот, доставяно с храната "е равно на количеството азот, отделен от тялото. При децата азотният баланс се характеризира с натрупване на протеини в организма В същото време количеството азот, доставен с храната, значително надвишава екскрецията му с продукти на разпад.В този случай положителен азотен баланс.Положителен азотен баланс се наблюдава в тялото на дете, момче и момиче.

При хора, които получават недостатъчно количество протеин от храната или при тежко болни хора, в чието тяло протеинът се усвоява слабо, се наблюдава загуба на азот, тоест отрицателен азотен баланс. За възрастен минималната норма е 40-50 g протеин на ден. Ако работата не е свързана с интензивен физически труд, тялото на възрастен човек се нуждае средно от около 1-1,2 g протеин на 1 kg телесно тегло с храна. Това означава, че човек с тегло 70-75 кг трябва да получава 70 до 90 г протеин на ден. С увеличаване на интензивността на физическия труд се увеличават и нуждите на организма от протеини.

Хранителната стойност на различните видове протеини зависи от техния аминокиселинен състав. Само 8 имат пълен протеин, състоящ се от 20 аминокиселини, които са незаменими в диетата за възрастен (и още една за малко дете). - Незаменимите аминокиселини не се синтезират в организма и задължително трябва да постъпват в организма в определени количества с храната. В съответствие с концепцията за балансирана диета могат да се назоват следните стойности, характеризиращи минималните изисквания за всяка от незаменимите аминокиселини за тялото на възрастен и техните оптимални съотношения, за да се осигури използването на протеин.

Ако някоя от аминокиселините в хранителните протеини е по-малко, тогава тя няма да бъде синтезирана, но тогава други аминокиселини не могат да бъдат напълно използвани от тялото. Аминокиселинният състав на яйчните протеини се приема за идеален, тъй като асимилацията им от човешкото тяло е близо 100%. Степента на асимилация на други продукти от животински произход също е много висока: мляко (75-80%), месо (70-75%), риба (70-80%) и др.

Много растителни храни, особено зърнени храни, съдържат протеини с намалена бионаличност. Повечето растителни материали имат дефицит на аминокиселини, съдържащи сяра.

Раздел 1. Физиологична роля на протеина

1.1 Структурна функция на протеина

Протеините са сложни органични съединения, изградени от аминокиселини. Съставът на протеиновите молекули включва азот, въглерод, водород и някои други вещества. Аминокиселините се характеризират с наличието на аминогрупа (NH2) в тях.

Протеините се различават един от друг по съдържанието на различни аминокиселини. В това отношение протеините имат специфичност, тоест изпълняват различни функции. Протеините на животни от различни видове, различни индивиди от един и същи вид, както и протеини на различни органи и тъкани на един организъм се различават един от друг. Специфичността на протеините позволява те да бъдат въведени в организма само чрез храносмилателните органи, където се разграждат до аминокиселини и в тази форма се абсорбират в кръвта. В тъканите протеините, които са характерни за тези тъкани, се образуват от аминокиселини, доставяни от кръвта. Протеините са основният материал, от който са изградени клетките на тялото (Абрамова Т. 1994)

Функциите на протеините са изключително разнообразни. Всеки даден протеин като вещество с определена химична структура изпълнява една високоспециализирана функция и само в някои случаи няколко, като правило, взаимосвързани функции. За една от централните функции, тяхното участие в преобладаващата част от химичните трансформации като ензими или най-важния компонент на ензимите. Ензимите в по-голямата си част осигуряват протичането на процеси, необходими за живота при ниски температури и pH близо до неутрално.

Най-голямата функционална група протеини са ензимите. Всеки ензим е специфичен в една или друга степен, т.е. функционално адаптирани към определен субстрат, понякога към определен тип химични връзки. Под влияние на различни влияния структурата на протеиновата молекула може да се промени и следователно се променя и активността на ензима. Например, има зависимост на скоростта на ензимната реакция от промените в температурата и рН.

Някои биологични молекули са способни да ускоряват или инхибират (от лат. inhibere - задържам, спирам), тоест да потискат активността на ензимите - това е един от начините за регулиране на ензимните реакции. (Комов В.П. 2004)

Протеините са химични структури, които представляват линейна последователност от аминокиселини, образувани по време на серия от реакции на кондензация, които включват а-карбоксилните и а-аминовите групи на съседни аминокиселини. Връзките, образувани в резултат на тези реакции, се наричат пептидни връзки. Две аминокиселини образуват дипептид, а по-дългите вериги образуват полипептиди. Всяка полипептидна верига има един амин и един карбоксилен край, които могат да образуват последващи пептидни връзки с други аминокиселини. Много протеини са изградени от повече от една полипептидна верига, всяка от които образува субединица. Редът, в който аминокиселините са подредени във верига, се определя по време на протеиновия синтез от последователност от нуклеотидни бази в специфична ДНК, съдържаща генетична информация, свързана с този протеин. Аминокиселинната последователност определя крайната структура, тъй като страничните вериги на аминокиселинния компонент се привличат, отблъскват или физически пречат една на друга, което "принуждава" молекулата да се сгъне и да приеме крайната, съответстваща форма. Първичната структура на протеина е специфична последователност от аминокиселини в полипептидната верига, както и техния количествен и качествен състав. Последователността на аминокиселините в отделните протеини е генетично фиксирана и определя индивидуалната и видова специфичност на протеина. Дешифрирането на първичната структура на протеина е от голямо практическо значение, тъй като отваря възможността за неговия синтез в лабораторията. Благодарение на дешифрирането на структурата на хормона инсулин и имуноглобулин, тези протеини се получават синтетично и се използват широко в медицината. Изследването на първичната структура на хемоглобина даде възможност да се разкрият промени в неговата структура при хора с определени заболявания. Понастоящем е дешифрирана първичната структура на повече от 1000 протеина, включително ензимите рибонуклеаза, карбоксипептидаза, миоглобин, цихром b и много други.

Вторичната структура на протеина е пространственото сгъване на полипептидната верига. Има три вида вторична структура: a-спирала, слоеста спирала (или B-спирала) и колагенова спирала.

Когато се образува а-спирала, полипептидната верига е спирална поради водородни връзки по такъв начин, че завоите на пептидната верига периодично се повтарят. Това създава компактна и силна структура на протеиновата полипептидна верига.

Слоестата структура на протеина е линейна полипептидна верига, разположена успоредно и тясно свързана с водородни връзки. Тази структура е в основата на фибриларните протеини.

Колагеновата спирала на протеина се отличава с по-сложното сгъване на полипептидните вериги. Отделните вериги се навиват и усукват една около друга, образувайки супернамотка. Тази структура е типична за колагена. Колагеновата намотка има висока еластичност и здравина на стоманената нишка. („Основи на биохимията“ 1986 г.)

Третична структура Общото подреждане, взаимното нагъване на различни региони, домени и отделни аминокиселинни остатъци от единична полипептидна верига се нарича третична структура на даден протеин. Невъзможно е да се очертае ясна граница между вторичните и третичните структури, но третичната структура се разбира като пространствени връзки между аминокиселинни остатъци, които са далеч един от друг по веригата. Кватернерна структура Ако протеините се състоят от две или повече полипептидни вериги, свързани с нековалентни (непептидни и недисулфидни) връзки, тогава се казва, че имат кватернерна структура. Такива агрегати се стабилизират чрез водородни връзки и електростатични взаимодействия между остатъци на повърхността на полипептидните вериги. Такива протеини се наричат олигомери, а съставните им индивидуални полипептидни вериги са протомери, мономери или субединици.

Много олигомерни протеини съдържат два или четири протомера и се наричат съответно димери или тетрамери. Олигомери, съдържащи повече от четири протомера, са доста често срещани, особено сред регулаторните протеини (например транскарбамоилаза). Олигомерните протеини играят специална роля във вътреклетъчната регулация: техните протомери могат леко да променят взаимната ориентация, което води до промяна в свойствата на олигомера.

Структурната функция на протеините или пластмасата, функцията на протеините е, че протеините са основната съставна част на всички клетки и междуклетъчни структури. Протеините се намират и в основното вещество на хрущялите, костите и кожата. Биосинтезата на протеини определя растежа и развитието на тялото.

Каталитичната или ензимната функция на протеините е, че протеините са в състояние да ускоряват биохимичните реакции в тялото. Всички известни в момента ензими са протеини. Осъществяването на всички видове метаболизъм в организма зависи от активността на ензимните протеини.

Защитната функция на протеините се проявява в образуването на имунни тела (антитела), когато чужд протеин (например бактерии) навлезе в тялото. Освен това протеините свързват токсините и отровите, които влизат в тялото, и осигуряват съсирването на кръвта и спирането на кървенето в случай на нараняване.

Транспортната функция на протеините е, че протеините участват в преноса на много вещества. И така, снабдяването на клетките с кислород и отстраняването на въглеродния диоксид от тялото се извършва от сложен протеин - хемоглобин, липопротеините осигуряват транспортирането на мазнини и т.н.

Пренасянето на наследствени свойства, в които нуклеопротеините играят водеща роля, е една от най-важните функции на протеините. Нуклеиновите киселини са част от нуклеопротеините. Има два основни типа нуклеинови киселини: рибонуклеинови киселини (РНК), които съдържат аденин, цитозин, урацил, рибоза и фосфорна киселина, и дезоксирибонуклеинови киселини (ДНК), които съдържат дезоксирибоза вместо рибоза и тимин вместо урацил. Най-важната биологична функция на нуклеиновите киселини е тяхното участие в биосинтеза на протеини. Нуклеиновите киселини са необходими не само за самия процес на биосинтеза на протеини, но и за образуването на протеини, специфични за даден вид и орган.

Регулаторната функция на протеините е насочена към поддържане на биологични константи в тялото, което се осигурява от регулаторните ефекти на различни хормони от протеинова природа.

Енергийната роля на протеините е да осигуряват енергия за всички жизнени процеси в тялото на животните и човека.Протеините-ензими определят всички аспекти на обмяната на веществата и образуването на енергия не само от самите протеини, но и от въглехидратите и мазнините. Когато 1 g протеин се окисли, се освобождават средно 16,7 kJ (4,0 kcal) енергия.

Протеиновите тела на различните хора имат индивидуална специфика. Това означава, че образуването на имунни тела в човешкото тяло по време на трансплантация на органи, в резултат на което може да възникне реакция на отхвърляне на трансплантирания орган.

Индивидуалните различия в състава на протеина са наследствени. Нарушаването на генетичния код в някои случаи може да причини тежки наследствени заболявания (Kositsky G.I. 1985).

1.2 Протеинов метаболизъмв човешкото тяло

Важен критерий за хранителната стойност на протеините е наличието на аминокиселини. Аминокиселините на повечето животински протеини се освобождават напълно по време на храносмилането. Изключение правят протеините на поддържащите тъкани (колаген и еластин). Протеините от растителен произход се усвояват лошо в организма, т.к съдържат много фибри и понякога инхибитори

В зависимост от съдържанието на незаменими и незаменими аминокиселини, протеините се делят на пълни и дефектни. Белтъчините, които съдържат всички необходими за организма аминокиселини и в необходимите количества се наричат биологично пълноценни. Най-високата биологична стойност на протеините в месото, млякото, яйцата, рибата, хайвера. Белтъчините, в които една или друга аминокиселина липсва или съдържа, но в недостатъчни количества, се наричат биологично дефектни

Тялото непрекъснато разгражда протеините. Старите клетки се унищожават, образуват се нови. Следователно тялото се нуждае от постоянно снабдяване с протеини от храната. Необходимостта от протеин нараства рязко при деца в периода на повишен растеж на тялото, при бременни жени, по време на възстановителния период след тежко заболяване, по време на интензивни спортни тренировки.

Протеините се разграждат в храносмилателния тракт до аминокиселини и полипептиди с ниско молекулно тегло, които се абсорбират в кръвния поток. С кръвния поток те навлизат в черния дроб, където някои от тях се подлагат на дезаминиране и трансаминиране; тези процеси осигуряват синтеза на определени аминокиселини и протеини. Аминокиселините се транспортират от черния дроб до телесните тъкани, където се използват за синтез на протеини. Излишният протеин от храната се превръща във въглехидрати и мазнини. Крайните продукти от разграждането на протеините – урея, амоняк, пикочна киселина, креатинин и други – се отделят от тялото с урината и потта. (Чусов Ю.Н. 1998 г.)

Протеините са сложни по структура и много специфични. Протеините в храната и протеините в тялото ни се различават значително по своите качества. Ако протеинът се отстрани от храната и се инжектира директно в кръвта, тогава човек може да умре. Протеините са изградени от белтъчни елементи – аминокиселини, които се образуват при смилането на животински и растителни протеини и влизат в кръвния поток от тънките черва. Клетките на живия организъм съдържат повече от 20 вида аминокиселини. В клетките непрекъснато протичат процесите на синтез на огромни протеинови молекули, състоящи се от вериги от аминокиселини. Комбинацията от тези аминокиселини (всички или част от тях), свързани във вериги в различна последователност, определя и безбройното разнообразие от протеини.

Аминокиселините се делят на есенциални и неесенциални. Незаменими са тези, които тялото получава само с храната. Сменяемите могат да се синтезират в организма от други аминокиселини. Стойността на хранителните протеини се определя от съдържанието на аминокиселини. Ето защо протеините от храната се разделят на две групи: пълноценни, съдържащи всички незаменими аминокиселини, и дефектни, при които липсват някои незаменими аминокиселини. Животинските протеини са основният източник на пълноценни протеини. Растителните протеини (с редки изключения) са дефектни.

В тъканите и клетките непрекъснато протича разрушаването и синтезът на протеинови структури. В условно здраво тяло на възрастен, количеството разграден протеин е равно на количеството синтезиран протеин. Тъй като балансът на протеините в организма е от голямо практическо значение, са разработени много методи за неговото изследване. Протеиновият баланс се определя от разликата между количеството протеин, взето от храната, и количеството протеин, което е претърпяло унищожаване през това време. Съдържанието на протеини в храните варира.

Метаболизмът на тялото се регулира от нервните центрове, разположени в диенцефалона. Когато някои ядра на тази част на мозъка са повредени, протеиновият метаболизъм се увеличава, балансът му става отрицателен, в резултат на което настъпва рязко изчерпване. Нервната система влияе върху протеиновия метаболизъм чрез хормоните на щитовидната жлеза, предната хипофизна жлеза (хормон на растежа) и други ендокринни жлези. В процесите на жизненоважна дейност на тялото протеините играят специална роля, тъй като нито въглехидратите, нито липидите могат да ги заменят при възпроизвеждането на основните структурни елементи на клетката, както и при образуването на такива основни вещества като ензими и хормони . Въпреки това, протеинов синтез от неорганични

Протеините играят изключително важна роля в храненето на човека, тъй като те са основната съставна част от клетките на всички органи и тъкани на тялото.

Основната цел на хранителните протеини е да изграждат нови клетки и тъкани, които подпомагат развитието на млади растящи организми. В зряла възраст, когато процесите на растеж вече са напълно завършени, остава необходимостта от регенериране на износени, остарели клетки. За целта е необходим протеин, и то пропорционално на износването на тъканите. Установено е, че колкото по-голямо е мускулното натоварване, толкова по-голяма е нуждата от регенерация и съответно от протеин.

Протеините са сложни азотсъдържащи биополимери, чиито мономери са аминокиселини.

Протеините в човешкото тяло изпълняват няколко важни функции – пластична, каталитична, хормонална, специфична и транспортна. Най-важната функция на хранителните протеини е да осигурят на тялото пластмасов материал. Човешкото тяло на практика е лишено от протеинови резерви. Единственият им източник са хранителните протеини, в резултат на което те принадлежат към незаменимите компоненти на диетата.

В много страни населението изпитва недостиг на протеини. В тази връзка търсенето на нови нетрадиционни методи за получаването му се превръща във важна задача.

Сред растителните храни бобовите растения се отличават със значително съдържание на протеини. Преди периода на отглеждане на картофи в Европа, бобовите растения са били една от основните части от храната на населението. Досега в много страни фасулът, фасулът, грахът се отглеждат на големи площи. Соевите протеини са богати на всички незаменими аминокиселини, чиято норма е равна или надвишава 100% според скалата на СЗО; изключение правят аминокиселините, съдържащи сяра (скат 71%). Усвояемостта на соевите протеини е 90,7%. По анаболна ефективност те не отстъпват по нищо на протеините от животински произход.

Протеините не могат да бъдат заменени с други хранителни вещества, тъй като синтезът им в организма е възможен само от аминокиселини. В същото време протеинът може да замести мазнините и въглехидратите, тоест може да се използва за синтеза на тези съединения.

Човек получава протеин от храната. С въвеждането на чужди протеинови вещества директно в кръвта, заобикаляйки храносмилателния тракт, те не само не могат да бъдат използвани от тялото, но и водят до редица сериозни усложнения (треска, гърчове и други явления). При многократно въвеждане на чужд протеин в кръвта, смъртта може да настъпи след 15-20 дни. (Солодков A.S. 2001)

При липса на пълноценно протеиново хранене растежът се инхибира, образуването на скелета е нарушено. При протеинов глад на първо място настъпва повишено разграждане на протеини на скелетните мускули, черния дроб, кръвта, червата и кожата. Аминокиселините, които се отделят в този случай, се използват за синтеза на протеини на централната нервна система, миокарда и хормоните. Такова преразпределение на аминокиселините обаче не може да компенсира липсата на протеин в храната и се получава естествено намаляване на активността на ензимите, нарушават се функциите на черния дроб, бъбреците и др.

Синтезът на протеин без витамини от група В е значително намален. Мазнините участват в транспортирането на протеини. Протеините от различни хранителни продукти се различават един от друг по аминокиселинния състав, но като цяло се допълват взаимно. Следователно, за да се осигури на тялото целия спектър от аминокиселини в храненето на човека, трябва да се използва широка гама от протеинови продукти от животински и растителен произход. Могат да се използват различни протеинови комбинации, за да се снабди тялото с оптимален аминокиселинен състав. Например: чийзкейк с извара, месни пайове, млечна оризова каша. Биологичната стойност на протеините, използвани в храненето, определя необходимото им количество за задоволяване на нуждите на организма.

Колкото по-добър е аминокиселинният състав на протеина, толкова по-бързо се усвоява и усвоява, толкова по-малко се изисква. Високата видова специфичност на протеините, които изграждат органите и тъканите, може да се обясни с факта, че при условия на пълно гладуване в тялото на възрастен, 22-24 g тъканни протеини се разграждат, за да покрият минималните физиологични разходи с образуване на отрицателен азотен баланс. За ресинтеза на това количество протеин е необходимо да се въведат 50-70 g протеин с храната. Тази голяма разлика зависи от биологичната стойност на протеините. Недостатъчното съдържание на протеини в човешката диета води до разграждане на тъканните протеини, което в крайна сметка води до отрицателен азотен баланс, изчерпване на организма. Това се проявява под формата на забавяне на растежа и умственото развитие при децата, намаляване на условно-рефлекторната възбудимост на централната нервна система, намаляване на устойчивостта на стрес и инфекции, инхибиране на хормоналната активност, дефицит на телесно тегло, мастна чернодробна инфилтрация, лоша заздравяване на рани и намаляване на имунитета. Дефицитът на протеин допринася за развитието на пелагра, която се проявява с трофични нарушения, мускулна слабост и оток. На фона на белтъчен дефицит при децата се развива болестта квашиоркор, симптомите й са: оток, забавяне на растежа, остеопороза, мускулна слабост, диария, полиурия.

Дефицитът на хранителен протеин може да възникне при нарушаване на принципите на рационалното хранене на фона на остри и хронични заболявания на червата, други органи и системи. Ако процесите на храносмилане са нарушени, усвояването и усвояването на мазнините и въглехидратите се влошава и това допринася за засиленото разграждане на протеина за попълване на енергийните разходи. Повишената консумация на протеин се наблюдава при инфекциозни заболявания, туберкулоза, травми, операции, изгаряния, туморни процеси, масивна кръвозагуба. Специалната диета може да предотврати дефицита на протеини.

В същото време излишният протеин в диетата също е вреден за организма. При прекомерен прием на протеин с храна в тялото се засилват гнилостните процеси в червата, възниква пренапрежение в дейността на черния дроб и бъбреците поради продуктите на протеиновия метаболизъм, пренапрежение на секреторната функция на храносмилателните жлези.

Необходимостта от протеин за възрастни е 1 g на 1 kg нормално телесно тегло на ден, средно 70 g на ден. Животинските протеини трябва да съставляват 50-55% от общия протеин.

Нуждата от протеин се увеличава до 100-120 g на ден по време на възстановителния период след тежки инфекции, фрактури, заболявания на храносмилателната система, гнойни белодробни заболявания, прием на кортикостероидни и анаболни хормони. Протеинът е ограничен при остър нефрит, бъбречна и чернодробна недостатъчност, подагра и някои други заболявания. (Baeshko A.A. 1999).

В храносмилателния тракт протеините се разграждат от ензими до аминокиселини и те се абсорбират в тънките черва. Едновременно с аминокиселините, най-простите пептиди също могат да бъдат частично абсорбирани. Клетките синтезират собствен протеин от аминокиселини и най-простите пептиди, което е характерно само за този организъм. Протеините не могат да бъдат заменени с други хранителни вещества, тъй като синтезът им в организма е възможен само от аминокиселини.

Биологичната стойност на протеините. В различни естествени източници на протеини (растителни и животински) има повече от 80 аминокиселини. Храните, които хората използват, съдържат само 20 аминокиселини.

При хората непрекъснато се поддържа относителен белтъчен баланс, тоест колко протеин се консумира, толкова трябва да се доставя с храната. Количеството на разграждащия се протеин може да се прецени по количеството азот, отделен от тялото, тъй като почти не се съдържа в други хранителни вещества. Балансът на белтъчините в тялото се преценява по азотния баланс, тоест по отношението на количеството азот, въведен в тялото и отстранения от него азот. Ако това количество е същото, тогава такова състояние се нарича азотно равновесие или баланс. Наблюдава се при здрав възрастен, нормално хранещ се човек. Състоянието, при което усвояването на азота надвишава отделянето му, се нарича положителен азотен баланс. Характерно е за растящ организъм, както и за спортисти, чиито тренировки са насочени към развитието на скелетната мускулатура, техните силови качества. При някои заболявания и при гладуване азотът се усвоява по-малко, отколкото се изразходва. Това състояние се нарича отрицателен азотен баланс. Нормалните жизнени функции на организма са възможни само при азотно равновесие или положителен азотен баланс.

1.3 Азотен баланс

Азотният баланс е съотношението между количеството азот, съдържащо се в погълнатата храна, и количеството азот, отделен от тялото. Ако и двете стойности са равни, тялото е в състояние на азотно равновесие. Когато тъканните протеини се разграждат в тялото без пълното им възстановяване, възниква отрицателен азотен баланс – повече азот се отделя от тялото, отколкото влиза. Отрицателен азотен баланс под тялото се наблюдава при пълно и частично белтъчно гладуване, както и при някои заболявания, придружени от увеличаване на разпадането на тъканите при възрастен човек с пълно гладуване, се отделят средно 3,71 g азот на ден. Това съответства на 23,2 g разградим протеин. Нормалната дейност на възрастен организъм е възможна само при азотно равновесие или при положителен азотен баланс. Азотното равновесие настъпва, когато в тялото се въвеждат 60-70 g протеин, при условие че има достатъчен прием на мазнини и въглехидрати. Това количество протеин е протеин, оптималният дневен прием на протеин в диетата на възрастен е значително по-висок от протеиновия минимум и се колебае в зависимост от скоростта на метаболизма и естеството на извършената работа. За лицата, които не се занимават с физически труд, протеиновият оптимум е средно 109 г. За физически механизиран труд протеиновата норма трябва да се увеличи средно до 122 г. За лицата, които са физически механизирани или не са напълно механизирани, протеиновата норма средно варира от 140 до 163 г. Когато човек се занимава със спорт, метаболизмът му се засилва и се увеличава разграждането и синтеза на тъканни протеини. Нуждата от диетичен протеин се увеличава, достигайки 150-160 g, в зависимост от вкусовете и навиците на всеки спортист, съдържанието на протеин в диетата може да варира, но при никакви обстоятелства дневният прием не трябва да бъде по-малък от 1,5 g на 1 kg тегло .Според някои автори животинските протеини имат особено голямо значение за хората, занимаващи се със силови и скоростни упражнения.

Желанието на някои спортисти да приемат големи количества протеин (до 250 и дори 300 г на ден) не е физиологично оправдано. При прекомерен прием на протеин в организма, неговите безазотни компоненти се използват като енергийни материали, докато съдържащите азот компоненти се превръщат в вещества, които не само не са безразлични, но дори са вредни за органа. Така например амонякът, образуван от аминокиселини, е вещество, отровно за тялото. Най-голям ефект се наблюдава, когато протеините се въвеждат в тялото веднага след тренировка или още по-добре преди нея. В последния случай увеличаването на масата и силата на работещите мускули става най-ефективно. (Schmidt 1983).

Азотен баланс. Количеството протеин, получен от храната или отделен от тялото, може да се прецени по количеството консумиран или отделен азот. От хранителните вещества само протеините съдържат азот. Известно е, че съдържанието му в протеин е 16%. От това е лесно да се изчисли, че 1 g азот се съдържа в 6,25 g протеин (100: 16). Следователно, знаейки количеството екскретиран или консумиран азот, е лесно да се изчисли съответното количество протеин.

Азотният баланс се отнася до разликата в количеството азот, въведен в тялото с храната и екскретиран с урината, изпражненията и потта. Един ден на здрав възрастен се характеризира с азотен баланс, при който азотният баланс е 0.

Биологичната стойност на протеините. Разграничаване на биологично пълни и дефектни протеини. Степента на протеинова стойност се определя от количеството аминокиселини, необходими за нормалното протичане на процесите на синтез в организма. Протеините, които съдържат в определено съотношение всички необходими за това аминокиселини, се наричат пълноценни, а протеините, които нямат необходимия набор от аминокиселини, се наричат дефектни. Последните включват например протеина от царевица и ечемик.

В храносмилателния тракт протеините се разграждат до аминокиселини, които се абсорбират в кръвта. Преминавайки през съдовете на черния дроб, аминокиселините се довеждат до всички органи, в клетките на които отново се синтезира протеин, но вече специфичен за всеки от тях. За протеиновия синтез се използват също аминокиселини, пептиди и нуклеотидни пептиди, които се образуват при разграждането на клетъчните протеини. Нуклеотидният пептид е продукт на непълно разграждане на протеин, състоящ се от пептиди и нуклеотидна група. За протеиновия синтез се използват и аминокиселини, които се синтезират в организма. В тялото протеини от друг тип могат да се синтезират от продуктите на разпадането на протеини от един тип.

Интензивността на протеиновия синтез е доста висока. Всеки ден в развиващия се човешки организъм се синтезират 100 g протеини. Въпреки това, не всички аминокиселини, образувани по време на разграждането на протеина, се използват за неговия синтез. Част от аминокиселините се разлагат, крайните продукти на които са NH3, CO2 и H2O. Неутрализацията на амоняка се извършва и в черния дроб чрез синтеза на урея - относително безвредно за организма вещество, отделяно с урината. Продуктите от непълното разграждане на някои аминокиселини могат да се използват в организма като строителен материал за синтеза на други аминокиселини. Тялото непрекъснато синтезира и разлага не само прости протеини, но и сложни.

Крайните продукти на метаболизма на нуклеопротеините са урея, пикочна киселина, въглероден диоксид и вода. Най-важните азотни продукти от разпадането на протеините, които се отделят с урината и потта, са урея, пикочна киселина и амоняк.

Окисляването на аминокиселините става чрез елиминиране на азота от тях под формата на амоняк. Амонякът е силно токсичен за централната нервна система и други телесни тъкани. Въпреки това, амонякът се обезврежда в тъканите на черния дроб и мозъка: в черния дроб чрез образуването на урея, в мозъчната тъкан чрез превръщането в глутамин.

Кръвта на чернодробната вена съдържа три пъти по-малко амоняк от порталната вена. Следователно в черния дроб значителна част от амоняка се превръща в урея. Отстраняването на черния дроб води до смърт от отравяне с амоняк. Уреята, от друга страна, е относително безвреден продукт и се отделя с урината.

Част от амоняка се обезврежда чрез превръщане в глутаминова киселина и глутамин. Само малко количество амоняк циркулира в кръвта на здрави хора.

Ако синтезът на урея в черния дроб е нарушен, концентрацията на амоняк, аминокиселини и полипептиди в кръвта се повишава, което причинява възбуждане на централната нервна система, поява на гърчове, объркване и дори кома и смърт. (Schmidt R. 1983)

Раздел 2. Протеинов метаболизъм при различни състояния на организма

2 .1. Протеинов метаболизъм по време на мускулна активност

Протеините са основните градивни елементи на клетките и тъканите. В диетата на млад спортист, чието тяло расте и се формира, количеството протеинова храна трябва да е достатъчно - повече от 3 g на ден за всеки килограм телесно тегло. С възрастта тази стойност намалява: така че на възраст 15-17 години са достатъчни 2,5 g, а от 18 години - 2,0 g или по-малко на 1 kg телесно тегло. Източникът на протеини са месо, риба, яйца, сирена, мляко, грах, боб, боб, елда и други зърнени храни. (Смирнов В.М. 2002)

Протеините имат незначителен принос за енергията на мускулната дейност, тъй като осигуряват само 10-15% от общата консумация на енергия на тялото. Въпреки това те играят важна роля в осигуряването на контрактилната функция на скелетната мускулатура и сърцето, при формирането на дългосрочна адаптация към физическа активност, в създаването на определен композиционен състав на мускулите.

Физическата активност предизвиква промени в процесите на синтез и разграждане на протеини в тъканите, особено в скелетните мускули и черния дроб, степента на тяхната неподвижност зависи от интензивността и продължителността на физическата активност, както и от физическата годност на организма. Промените в интерстициалния протеинов метаболизъм обикновено се определят от концентрацията на отделни незаменими аминокиселини в кръвта, които не се синтезират в организма и се образуват при разграждането на тъканните протеини. Като специфичен индикатор за разграждането на контрактилните протеини актин и миозин се използва 3-метилхистидин.

Еднократната физическа активност предизвиква инхибиране на протеиновия синтез и увеличаване на техния катаболизъм. Така, например, при бягане на бягаща пътека за един час, скоростта на синтеза на протеин в черния дроб намалява с 20%, а при екстремна работа - с 65%. Този модел се наблюдава и в скелетните мускули.

Под влияние на физическо натоварване се увеличава разграждането на мускулните протеини (главно структурни), въпреки че някои видове натоварвания увеличават разграждането на контрактилните протеини.

При системно физическо натоварване се активира адаптивният протеинов синтез в мускулите и другите тъкани, увеличава се съдържанието на структурни и контрактилни протеини, както и миоглобин и много ензими. Това води до увеличаване на мускулната маса, напречното сечение на мускулните влакна, което се счита за мускулна хипертрофия. Увеличаването на количеството ензими създава благоприятни условия за разширяване на енергийния потенциал в работещите мускули, което от своя страна засилва биосинтеза на мускулни протеини след физическо натоварване и подобрява двигателните способности на човека.

Натоварванията с висока скорост и сила в по-голяма степен засилват синтеза на миофибриларни протеини в мускулите и натоварванията върху издръжливостта - митохондриални ензими, които осигуряват процесите на аеробен синтез на АТФ. Видът на физическата активност (плуване, бягане) също до голяма степен определя големината на промените в протеиновия синтез.

Под въздействието на тренировките в скелетната мускулатура се осъществява адаптивно активиране на всички основни връзки на протеиновия синтез, което води до общо повишаване на клетъчния протеин-синтезиращ потенциал. В индуцирането на адаптивния протеинов синтез по време на тренировка важна роля играят хормоните: глюкокортикоиди, адреналин, хормон на растежа, тироксин и инсулин. Те участват в осигуряването на прехода на спешните адаптивни реакции към дългосрочна адаптация.

Началото на биохимичната адаптация е свързано с повишена активност на редица ензими и увеличаване на количеството енергийни субстрати. Укрепването на енергийния метаболизъм води до образуването на метаболити – индуктори на протеиновия синтез на генетично ниво. Индуктори могат да бъдат ADP, AMP, креатин, някои аминокиселини, цикличен AMP и др. Увеличаването на активността на генома причинява увеличаване на транслацията или синтеза на структурни контрактилни или ензимни протеини, което от своя страна осигурява висока функционална активност на мускулите на тренирано тяло при извършване на мускулна работа.

Аминокиселините, продуктите на разпадането на ендогенните протеини, имат значителен принос за енергетиката на мускулната активност, особено дългосрочната активност. Техният брой в тъканите при продължителна физическа работа може да се увеличи 20-25 пъти. Тези аминокиселини се окисляват и попълват АТФ или участват в процеса на образуване на глюкоза и спомагат за поддържането на нивото й в кръвта, както и нивото на гликогена в черния дроб и скелетните мускули.

Процесите на разграждане на протеини и окисляване на аминокиселини са придружени от повишено образуване на амоняк (NH3) по време на мускулна дейност, който се свързва в черния дроб в цикъла на синтез на урея и се отделя от тялото. Следователно физическата активност причинява повишаване на съдържанието на урея в кръвта, а нормализирането на нивото му през периода на почивка показва възстановяването на процесите на разпад и синтеза на протеини в тъканите.

Системните физически упражнения имат изразен специфичен ефект върху метаболизма на протеините в организма. Физическата тренировка, насочена към развитие на сила, увеличава мускулната маса и повишава съдържанието на актин и миозин в мускулите. В същото време тренировъчните сесии, насочени към развитие на издръжливост, имат малък ефект върху мускулната маса, но повишават съдържанието на митохондриални протеини в мускулната тъкан, особено тези, свързани с оксидативния метаболизъм. Тези промени са селективни и зависят от посоката на тренировъчните влияния.

Упражнението може да има и остри ефекти: увеличаване на мускулната маса и увеличаване на съдържанието на актин и миозин в мускулите. В същото време тренировъчните сесии, насочени към развитие на издръжливост, имат малък ефект върху мускулната маса, но повишават съдържанието на митохондриални протеини в мускулната тъкан, особено тези, свързани с оксидативния метаболизъм. Тези промени са селективни и зависят от посоката на тренировъчните влияния.

Упражнението също може да има остри ефекти върху протеиновия метаболизъм. Реакциите, проявени в отговор на напрегната мускулна активност, могат да бъдат подобни в много отношения на реакциите, характерни за острата фаза по време на инфекция или нараняване.

Мускулите имат ограничена способност да окисляват аминокиселините. И така, скелетните мускули на бозайниците могат да окисляват само шест от тях - аланин, аспартат, глутамат, левцин, изолевцин и валин (последните три са аминокиселини с разклонена верига), а окисляването им от мускулите води до проблема с елиминирането на аминогрупите , някои от които са в реакцията, трансаминирането се пренася към пируват за образуване на аланин. Последният навлиза в черния дроб и след това се включва в цикъла на уреята (фиг. 1).

В неактивните мускули приносът на окислението на аминокиселините към ресинтеза на АТФ е не повече от 10% от общото количество използвани енергийни източници, но при физическо натоварване стойността на този принос намалява. В контекста на ограничаването на доставките на други видове „гориво“, окисляването на аминокиселините за енергийно снабдяване отново придобива по-значително значение. В този случай скоростта на окисление на отделните аминокиселини се увеличава неравномерно (например скоростта на окисление на левцин може да се увеличи пет пъти). Независимо от това, степента на увеличаване на скоростта на окисление на левцин изисква изясняване, тъй като използването на изотопни техники в този случай не позволява получаването на достатъчно надеждни данни.

Фигура 1. Окислението на BCAA като важен източник на енергия за свиване на мускулите (аминогрупите от тези аминокиселини се транспортират до черния дроб за включване в цикъла на уреята)

структура функция стойност протеин

При продължителна физическа активност с умерена интензивност, приносът на протеиновия метаболизъм към производството на енергия е, очевидно, не повече от 6% от общата нужда от енергия. Въпреки това, в храната на жителите на западните райони на планетата, средно около 12-15% от консумираната енергия се пада на дела на протеините. Този факт ни позволява да предположим, че системната мускулна активност при по-малка цена увеличава нуждата от протеинов прием в сравнение с необходимостта от въглехидрати и мазнини. При много натоварващи физически дейности, когато културистите използват големи количества протеинови добавки за натрупване на мускулна маса, все още няма доказателства, че подобна диета може да стимулира усвояването на прекомерно консумиран протеин от тъканите на тялото. Въпреки това, добавки от този вид все още са популярни и се използват на фона на повишената консумация на други вещества (включително инсулин и такива L-агонисти като кленов бутерол), които насърчават навлизането на аминокиселини в мускулите и образуването на протеини от тях.

2.2 Нарушение на метаболизма на аминокиселините

Най-честите заболявания, свързани с нарушение на метаболизма на аминокиселините, са фенилкетонурия и албинизъм.

Обикновено аминокиселината фенилаланин (FA) се превръща от ензима фенилаланин хидроксилаза в аминокиселината тирозин, която от своя страна, под действието на ензима тирозиназа, може да се превърне в пигмента меланин. Когато активността на тези ензими е нарушена, се развиват наследствени човешки заболявания фенилкетонурия и албинизъм.

Фенилкетонурия (PKU) се среща при различни популации от хора с честота 1: 6000-1: 10 000. Наследява се по автозомно рецесивен начин; пациенти - рецесивни хомозиготи (аа). Мутантният ген, който е отговорен за синтеза на ензима фенилаланин хидроксилаза, е картографиран (12q22-q24), идентифициран и секвениран (определена нуклеотидна последователност).

Фенилаланинът е една от незаменимите аминокиселини. Само част от FA се използва за протеинов синтез; по-голямата част от тази аминокиселина се окислява до тирозин. Ако ензимът фенилаланин хидроксилаза не е активен, тогава FA не се превръща в тирозин, а се натрупва в кръвния серум в големи количества под формата на фенилпирувинова киселина (FPVA), която се екскретира с урината и потта, в резултат на което „ мишка” миризмата се излъчва от пациентите. Високата концентрация на FPVK води до нарушаване на образуването на миелиновата обвивка около аксоните в централната нервна система.

Децата с фенилкетонурия се раждат здрави, но през първите седмици от живота развиват клинични прояви на заболяването. FPVK е невротропна отрова, в резултат на което се развиват възбудимост, повишаване на мускулния тонус, хиперрефлексия, тремор, конвулсивни епилептиформни припадъци. По-късно се присъединяват нарушения на висшата нервна дейност, умствена изостаналост, микроцефалия. Пациентите имат слаба пигментация поради нарушение на синтеза на меланин.

Албинизмът се среща в различни популации с различна честота – от 1:5000 до 1:25 000. Най-честата му форма – окулокутанен тирозиназа-негативен албинизъм – се унаследява по автозомно рецесивен начин. Основните клинични прояви на албинизма във всяка възраст са липсата на меланин в кожните клетки (млечнобял му цвят), много светла коса, светлосив или светло син ирис на очите, червена зеница, свръхчувствителност към UV лъчение (причинява възпалителни кожни заболявания ). Пациентите нямат пигментни петна по кожата, зрителната острота е намалена. Диагнозата на заболяването не е трудна.

Болести на метаболизма на аминокиселините

Най-голямата група наследствени метаболитни заболявания. Почти всички от тях се унаследяват по автозомно рецесивен начин. Причината за заболяването е липсата на един или друг ензим, отговорен за синтеза на аминокиселини. Те включват:

· Фенилкетонурия - нарушение на превръщането на фенилаланин в тирозин поради рязко намаляване на активността на фенилаланин хидроксилазата;

Фенилкетонуремията (фенилпирувикова олигофрения) е наследствено заболяване от групата на ферментопатиите, свързани с нарушение на метаболизма на аминокиселини, главно фенилаланин; придружено от натрупване на фенилаланин и неговите токсични продукти, което води до тежки увреждания на централната нервна система, проявяващи се под формата на нарушено умствено развитие. В повечето случаи (класическа форма) заболяването е свързано с рязко намаляване или пълно отсъствие на активността на чернодробния ензим фенилаланин-4-хидроксилаза, който нормално катализира превръщането на фенилаланин в тирозин.

В резултат на метаболитния блок се активират страничните пътища на метаболизма на фенилаланина и тялото натрупва неговите токсични производни - фенилпировиноградна и фенил млечна киселини, които практически не се образуват нормално. Освен това се образуват и фенилетиламин и ортофенилацетат, които почти напълно отсъстват в нормата, чийто излишък причинява нарушение на липидния метаболизъм в мозъка. Това води до прогресивно намаляване на интелигентността при такива пациенти до степен на идиотизъм.

· Алкаптонурия - нарушаване на метаболизма на тирозина поради намалена активност на ензима хомогентизиназа и натрупване на хомотентизинова киселина в тъканите на тялото;

Окулокутанен албинизъм - поради липсата на синтез на ензима тирозиназа.

Алкаптомуримията е рецесивно наследствено заболяване, причинено от загуба на функции на оксидазата на хомогентезинова киселина.

При алкаптонурия се отбелязва охроноза - потъмняване на хрущялните тъкани и бързо потъмняване на урината, когато се алкализира поради окисляване на хомогентезна киселина с образуване на тъмни пигменти.

При нормални условия хомогенетичната киселина, междинен продукт от разпадането на тирозин и фенилаланин, се превръща в малеилацетооцетна киселина, от която в крайна сметка се образуват фумарова и ацетокси киселини, влизащи в други биохимични цикли. Поради дефект в ензима този процес се инхибира и хомогенезната киселина, останала в излишък, се превръща от полифенолоксидазата в хинонови полифеноли (алкапон), които се екскретират от бъбреците. Алкаптон, който не се отделя напълно с урината, се отлага в хрущялите и другата съединителна тъкан, което води до потъмняването им и увеличаването на чупливостта. Най-често отпред се появява пигментация на склерата и ушния хрущял.

Няма радикално лечение, прилага се симптоматична терапия и големи дози аскорбинова киселина.

Хомоцистинурия. Етиология и патогенеза. Наследствена ензимопатия.

В основата на заболяването е дефицит на ензима цистатионин синтетаза, в резултат на което в кръвта се натрупват метионин и хомоцистин, които оказват токсичен ефект върху детския организъм. Има две форми на хомоцистинурия: пиридоксин-зависима и пиридоксин-резистентна. На 2-та година от живота симптомите на заболяването може да липсват. Тогава има известно изоставане във физическото и психическото развитие. Отбелязват се костни деформации, сублуксация на лещата, неврологични симптоми и дефицит на телесно тегло. Съдържанието на хомоцистин се повишава в урината. Кръвта съдържа високи нива на хомоцистин и метионин.

Публикувано на Allbest.ru

Подобни документи

Резултат от разграждането и функционирането на протеини, мазнини и въглехидрати. Съставът на протеините и тяхното съдържание в храната. Механизми за регулиране на протеиновия и мастния метаболизъм. Ролята на въглехидратите в организма. Съотношението на протеини, мазнини и въглехидрати в пълноценна диета.

презентация добавена на 28.11.2013 г

Метаболизъм на протеини, липиди и въглехидрати. Видове хранене на човека: всеядно, разделно и нисковъглехидратно хранене, вегетарианство, сурова диета. Ролята на протеините в метаболизма. Липса на мазнини в тялото. Промени в тялото в резултат на промяна в начина на хранене.

курсова работа е добавена на 02.02.2014 г

Протеините като клас биологични полимери, присъстващи във всеки жив организъм, оценка на тяхната роля и значение в жизнения процес. Структурата и основните елементи на протеините, техните разновидности и функционални характеристики. Нарушаване на протеиновия метаболизъм.

Презентацията е добавена на 03/11/2013

Липиден метаболизъм в организма, неговите модели и особености. Общност на междинните продукти. Връзката между метаболизма на въглехидратите, липидите и протеините. Централната роля на ацетил-КоА във взаимовръзката на метаболитните процеси. Разграждането на въглехидратите, неговите етапи.

тест, добавен на 10.06.2015

Класификация на метаболитните и метаболитните процеси. Видове организми по различия в метаболитните процеси, методи за тяхното изследване. Методът за отчитане на веществата, получени и освободени от тялото на примера на азотния метаболизъм. Основните функции и източници на протеини за тялото.

презентация добавена на 01/12/2014

Концепцията за протеините като естествени съединения с високо молекулно тегло (биополимери), състоящи се от аминокиселинни остатъци, които са свързани с пептидна връзка. Функции и значение на протеините в човешкия организъм, тяхната трансформация и структура: първични, вторични, третични.

Презентацията е добавена на 04/07/2014

Протеините (протеините) са високомолекулярни, съдържащи азот естествени органични вещества, чиито молекули са изградени от аминокиселини. Протеинова структура. Класификация на протеини. Физикохимични свойства на протеините. Биологични функции на протеините. Ензим.

резюме добавено на 15.05.2007 г

Аминокиселинен състав на протеините в организмите, ролята на генетичния код. Комбинации от 20 стандартни аминокиселини. Изолиране на протеини в отделен клас биологични молекули. Хидрофилни и хидрофобни протеини. Принципът на изграждане на протеини, нивото на тяхната организация.

творческа работа, добавена на 11/08/2009

Специфични свойства, структура и основни функции, продукти на разпадане на мазнини, белтъчини и въглехидрати. Храносмилане и усвояване на мазнините в тялото. Разграждане на сложни хранителни въглехидрати. Параметри за регулиране на въглехидратния метаболизъм. Ролята на черния дроб в метаболизма.

курсова работа, добавена на 12.11.2014

Основни елементи и химичен състав на мускулната тъкан. Видове протеини на саркоплазмата и миофибрилите, тяхното съдържание към общото количество протеини, молекулно тегло, разпределение в структурните елементи на мускула. Техните функции и ролята на тялото. Структурата на молекулата на миозина.