Химия тела

Белки играют первостепенную роль в жизнедеятельности всех организмов, от простейших до человека, участвую в их строении, развитии и обмене веществ. Они являются основой кожи, шерсти, шёлка и других натуральных материалов, а также важнейшим компонентом пищи человека и корма животных.

Все животные и растения состоят главным образом из белка, хотя каждый вид имеет свой уникальный набор. Человеческие белки присущи только людям, что отличает нас от других форм жизни.

Белки – сложные химические соединения, состоящие из одной или нескольких цепочек аминокислот, которые, подобно всем химическим соединениям, строятся из атомов. В них наряду с таким жизненно важным элементом, как азот, содержатся атомы углерода, кислорода и водорода.

Общая химическая формула аминокислоты RCH(NH2)COOH, где R – это группа атомов, называемая радикалом. Простейший радикал состоит из одного атома водорода и образует аминокислоту глицин. Следующей аминокислотой является аланин, в котором радикал включает один атом углерода, соединённый с тремя атомами водорода.

Более сложные аминокислоты содержат радикалы с большим количеством атомов углерода и водорода. В природе известно более 80 аминокислот, но только 20 из них обычно входят в состав белков. Некоторые из необходимых человеку аминокислот для синтеза белков производится самим организмом из других аминокислот. Однако существуют незаменимые аминокислоты, которые организмом не производятся и должны поэтому поступать с пищей.

Для синтеза белков аминокислоты должны химически соединяться. Связь между смежными аминокислотами называется пептидной. Когда таким образом соединяются две аминокислоты, образуется дипептид. Несколько соединённых аминокислот образуют полипептидную цепочку. Полипептидные цепочки большинства белков содержат минимум 100 аминокислот, и их молярный вес. Рассчитанный как сумма веса всех атомов в молекуле, может в 120 раз превышать молекулярный вес молекулы сахара.

Полипептидная цепочка является первичной структурой белка. Затем все белки претерпевают изменения, образуя вторичную структуру. В отдельных случаях параллельные полипептидные цепочки соединяются посредством водородных связей. Но чаще белковые цепочки завиваются в спираль. В этом случае спираль также удерживается слабыми водородными связями, которые легко разрушаются при изменении температуры или кислотности. Тогда молекула раскручивается. Белки обычно коагулируют или денатурируются. Например, яичный альбумин при нагревании становится белым осадком. Некоторые белки денатурируются под воздействием химических реагентов или радиационного излучения.

Белки, имеющие такую относительно простую структуру. Известны как фиброзные. Однако существуют и другие, в которых вторичная структура самостоятельно искривляется сложным образом с образованием третичной структуры. Эти сложные белки часто называют глобулярными.

И, наконец, существуют белки, в которых несколько полипептидных цепочек соединяются с образованием четвертичной структуры, где часто присутствуют другие компоненты. Например, гликопротеины, также известные как мукопротеины, содержат молекулы сахара. Молекула пигмента крови гемоглобина содержит четыре полипептидных цепочки, каждая из которых включает железосодержащую группу гемм.

Мы получаем необходимые нам аминокислоты с пищей. Однако большинство из них поступает в организм в виде белков. Которые необходимо разделить на составляющие их аминокислоты.

Переваривание белков начинается в желудке, где при помощи фермента пепсина разрушаются пептидные связи и белки расщепляются на меньшие полипептидные цепочки. Этот процесс продолжается в тонком кишечнике, где ферменты трипсин и эрепсин полностью расщепляют белки на аминокислоты.

После этого аминокислоты всасываются стенками тонкого кишечника и поступают в кровь. По мере необходимости в клетках из них синтезируются новые белки. Оставшиеся аминокислоты не сохраняются в организме, а разрушаются в печени в процессе, который называется дезаминированием. Содержащийся в них азот выделяется в виде аммиака, который затем превращается в мочевину и доставляется кровью в почки для последующего выделения из организма.