Количество нейтральных жиров и жирных кислот в крови непостоянно и зависит от поступления жиров с пищей и от скорости отложения жира в жировых депо. В тканях жиры расщепляются под действием различных липаз, а образовавшиеся жирные кислоты входят в состав других соединений (фосфолипиды, эфиры холестерина и т.д.) или окисляются до конечных продуктов. Окисление жирных кислот совершается несколькими путями. Часть жирных кислот при окислении в печени дает ацетоуксусную и b-оксимасляную кислоты, а также ацетон. При тяжелом сахарном диабете количество ацетоновых тел в крови резко увеличивается. Синтез жиров в тканях происходит из продуктов жирового обмена, а также из продуктов углеводного и белкового обмена.
Нарушения жирового обмена обычно разделяют на следующие группы: 1) нарушения всасывания жира, его отложения и образования в жировой ткани; 2) избыточное накопление жира в органах и тканях, не относящихся к жировой ткани; 3) нарушения промежуточного жирового обмена; 4) нарушения перехода жиров из крови в ткани и их выделения.
IV. Белки
1. Свойства аминокислот
Особо важное место среди низкомолекулярных природных органических соединений принадлежит аминокислотам. Они являются производными карбоновых кислот, где один из атомов водорода в углеводородном радикале кислоты замещен на аминогруппу, распологающуюся, как правило, по соседству с карбоксильной группой. Многие аминокислоты являются предшественниками биологически акактивных соединений: гормонов, витаминов, алкалоидов, антибиотиков и др.
Подавляющее большинство аминокислот существует в организмах в свободном виде. Но несколько десятков из них находятся в преимущественно связанном состоянии, т.е. в соединении с другими органическими веществами: b-аланин, например, входит в состав ряда биологически активных соединений, а многие a-аминокислоты - в состав белков. Таких a-аминокислот насчитывается 18. В состав белков также входят два амида аминокислот - аспарагин и глутамин. Эти аминокислоты получили название белковых или протеиногенных. Именно они составляют важнейшую группу природных аминокислот, так как только им присуще одно замечательное свойство - способность при участии ферментов присоединяться по аминным и карбоксильным группам и образовывать полипептидные цепи.
Искуственно синтезированные w-аминокислоты служат сырьем для производства химических волокон.
2. Свойства белков
Белки - высокомолекулярные органические вещества, характерными особенностями которых является их строго определенный элементарный состав:
| Наименование элемента | Содержание элемента (в %) |
| УглеродВодородАзотКислородСераЗола | 50-556,5-7,315-1821-240-2,40-0,5 |
Особенно характерен для белков 15-18% уровень содержания азота. На заре белковой химии, когда не умели еще определять ни молекулярную массу белков, ни их химический состав, ни тем более структуру белковой молекулы, этот показатель играл большую роль при решении вопроса о принадлежности высокомолекулярного вещества к классу белков. Естественно, что сейчас данные об элементарном составе белков утратили свое былое значение для их характеристики.
Белки вступают во взаимодействие с самыми различными веществами. Объединяясь друг с другом или нуклеиновыми кислотами, полисахаридами и липидами, они образуют рибосомы, митохондрии, лизосомы, мембраны эндоплазматической сети и другие субклеточные стрктуры, в которых благодаря пространственной организации белков и свойственной ряду из них ферментативной активности осуществляются многообразные процессы обмена веществ. Поэтому именно белки играют выдающуюся роль в явлениях жизни. По своей химической природе белки являются гетерополимерами протеиногенных аминокислот. Их молекулы имеют вид длинных цепей, которые состоят из аминокислот, соединенных пептидными связями.
В самых маленьких полипептидных цепях белков содержится около 50 аминокислотных остатков. В самых больших - около 1500.
В настоящее время первичная структура белка выявлена примерно у 2 тысяч белков. У инсулина, рибонуклеазы, лизоцима и гормона роста она подтверждена путем химического синтеза.
Белки составляют важнейшую часть пищи человека. В наше время 10-15% населения Земли голодают, а 40% получают неполноценную пищу с недостаточным содержанием белка. Поэтому человечество вынуждено индустриальным путем производить белок - наиболее дефицитный продукт на Земле. В качестве заменителя белка перспективно также промышленное производство незаменимых аминокислот.
3. Белковый обмен
У животных и человека белковый обмен слагается из трех основных этапов: 1) гидролитического распада азотосодержащих веществ в желудочно-кишечном тракте и всасываение образовавшихся продуктов; 2) превращение этих продуктов в тканях, приводящее к образованию белков и аминокислот; 3) выделение конечных продуктов белкового обмена из организма.
Во взрослом организме в норме количество синтезируемого белка равно суммарному количеству распадающихся тканевых и пищевых белков (в сутки, т.е. азотистый баланс близок к нулю). Такое состояние называется белковым равновесием. Белковое равновесие является динамическим, так как в организме практически не создается запаса белков, и равновесие может устанавливаться при различных количествах потребляемого белка (в определенных пределах). В период роста или восстановления сил после болезни (белкового голодания) в организме наблюдается интенсивная задержка азота, азотистый баланс становится положительным. Основные процессы, связанные с белковым обменом, - дезаминирование аминокслот, взаимопревращение аминокислот, протекающее с переносом аминогрупп (переаминирование), аминирование кетокислот, распад белка на аминокислоты и новообразования белков органов и тканей, в том числе белков ферментов.
V. Обмен веществ и энергии
1. Понятие метаболизма
Метаболизм - совокупность химических реакций и сопутствующих им химических процессов в организме, в результате которых происходит поступление веществ, их усвоение, использование в процессах жизнедеятельности и выделение ненужных соединений в окружающую среду. Питательные вещества, поступающие с пищей, являются, с одной стороны, источником энергии, необходимой для осуществления всех процессов, а с другой стороны, пластическим материалом, из которого строится тело организма. Помимо трех основных классов питательных веществ - белков, жиров, углеводов, пища содержит ряд соединений - соли, витамины, не имеющие большой энергетической ценности и не выполняющие функции строительных блоков, однако играющие важнейшую роль в протекании различных биохимических реакций и участвующие в регуляции обмена веществ.
2. Биологическое окисление
При биологическом окислени от органической молекулы под действием соответствующего фермента отщепляются два атома водорода. В ряде случаев при этом между ферментами и окисленной молекулой образуется неустойчивая, богатая энергией (макроэнергетическая) связь. Она используется для образования АТФ - "конечной цели" большинства процессов биологического окисления. А два отнятых атома водорода оказываются в результате реакции связанными с коферментом НАД (никотинамидадениндинуелеотидом) или с НАДФ (никотинамидадениндинуелеотидфосфатом).
Дальнейшая судьба водорода может быть различной. При анаэробном окислении он переносится на некоторые органические молекулы. При аэробном окислениии водород передаётся на кислород с образованием воды. Основная часть цепи переноса водорода расположена в мембранах митохондрий. При этом из АДФ и неорганического фосфата образуется АТФ.
Надо отметить, что аэробное окисление намного эффективнее анаэробного. В первом случае из 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ, а во втором - 36, где глюкоза "сжигается" до CO2 и воды. Это и объясняет широкое распространение и бурную эволюцию аэробных организмов.
3. АТФ ( аденозинтрифосфорная кислота)
Так как АТФ является универсальным аккумулятором энергии в организме человека и животных, я счел нужным рассказать и про нее.
АТФ - нуклеозидтрифосфат, состоит из гетероциклического основания - аденина, углеводного компонента - рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, соединенных последовательно друг с другом. В молекуле АТФ имеются три макроэнергетические связи.
АТФ содержится в каждой клетке животных и растений - в растворимой фракции цитоплазмы клетки - митохондриях, и ядрах. Она служит главным переносчиком химической энергии в клетки и играет важную роль в ее энергетике.
АТФ образуется из АДФ (аденозиндифосфорной) кислоты и неорганического фосфата (Фн) за счет энергии окисления в специфических реакциях фосфорилирования, происходящих в процессах гликолиза, внутримышечного дыхания и фотосинтеза. Эти реации протекают в мембранах фторопластов и митохондрий, а также в мембранах фотосинтезирующих бактерий.
При химическиих реакциях в клетке потенциальная химическая энергия, запасенная в макроэнергетических связях АТФ, может переходить во вновь образующиеся фосфорилированные соединения:
АТФ + D-глюкоза= АДФ + D - глюкозо-6-фосфат.
При гидролизе АТФ (АТФ + H2О - АДФ + Фн.).
Она преобразуется в энергию тепловую, лучистую, электрическую, механическую и т.п., то есть служит в организме для теплообразования, свечения, накопления электричества, выполнения механической работы, биосинтеза белков, нуклеиновых кислот, сложных углеводов, липидов.