Metabolismus bílkovin - vše, co potřebujete vědět o tomto procesu. Metabolismus bílkovin, jeho vlastnosti související s věkem. Regulace metabolismu bílkovin

Bílkoviny se na energii svalové činnosti podílejí jen nepatrně, protože poskytují pouze 10-15 % celkové energetické spotřeby těla. Přesto hrají důležitá role při zajišťování kontraktilní funkce kosterního svalstva a srdce, při utváření dlouhodobé adaptace na pohybovou aktivitu a vytváření určitého kompozičního složení svalů.

Fyzická aktivita způsobuje změny v procesech syntézy a štěpení bílkovin v tkáních, zejména v kosterních svalech a játrech, jejichž závažnost závisí na intenzitě a délce fyzické aktivity a také na tělesné zdatnosti. Změny v metabolismu intersticiálních proteinů jsou obvykle určeny koncentrací v krvi jedince esenciální aminokyseliny, které se v těle nesyntetizují a vznikají při rozkladu tkáňových bílkovin. 3-methylhistidin se používá jako specifický indikátor rozkladu kontraktilních proteinů aktinu a myosinu.

Jediná fyzická aktivita způsobuje inhibici syntézy bílkovin a zvýšený katabolismus. Takže například při běhu na běžeckém pásu po dobu jedné hodiny se rychlost syntézy bílkovin v játrech snížila o 20% a při extrémní práci - o 65 %. Tento vzorec je také pozorován u kosterních svalů. Vlivem fyzické aktivity se ale zvyšuje odbourávání svalových bílkovin (hlavně strukturálních). jednotlivé druhy zátěže zvyšují rozklad kontraktilních proteinů.

Se systematickým fyzická aktivita ve svalech a dalších tkáních se aktivuje adaptivní syntéza proteinů, zvyšuje se obsah strukturálních a kontraktilních proteinů, ale i myoglobinu a mnoha enzymů. To vede ke zvýšení svalová hmota, průřez svalovými vlákny, který se považuje za jako svalová hypertrofie. Zvýšení počtu enzymů vytváří příznivé podmínky pro rozšiřování energetického potenciálu pracujících svalů, což zase zvyšuje biosyntézu svalových bílkovin po fyzické aktivitě a zlepšuje motorické schopnosti člověka.

Zátěže rychlostního a silového charakteru zvyšují ve větší míře syntézu myofibrilárních proteinů ve svalech a vytrvalostní zátěže posilují mitochondriální enzymy, které zajišťují procesy aerobní syntézy ATP. Typ fyzické aktivity (plavání, běh) také do značné míry určuje velikost změn v syntéze bílkovin.

Adaptivní změny v metabolismu bílkovin během svalové aktivity studoval A.A. Viru, V.A. Rogozkin, N.N. Jakovlev a další vědci, kteří došli k závěru, že pod vlivem tréninku kosterních svalů dochází k adaptační aktivaci všech hlavních složek syntézy bílkovin , vedoucí k všeobecné zvýšení potenciál syntetizovat buněčný protein. Při navození adaptivní syntézy bílkovin během tréninku hrají důležitou roli hormony: glukokortikoidy, adrenalin, somatotropin, tyroxin, inzulín. Podílejí se na zajištění přechodu okamžitých adaptačních reakcí do dlouhodobé adaptace.

N.N. Jakovlev shrnul možné dráhy adaptivní syntézy proteinů ve svalech pod vlivem systematické svalové aktivity (obr. 100). Nástup biochemické adaptace je spojen se zvýšením aktivity řady enzymů a zvýšením množství energetických substrátů. Zvýšený energetický metabolismus vede k tvorbě metabolitů – induktorů syntézy bílkovin na genetické úrovni. Induktory mohou být ADP, AMP, kreatin, některé aminokyseliny, cyklický AMP atd. Zvýšení aktivity genomu způsobuje zvýšení procesů translace nebo syntézy strukturních kontraktilních nebo enzymatických proteinů, což zase zajišťuje vysokou funkční aktivitu svaly trénovaného těla při provádění svalové práce.

Významný příspěvek k energii svalové činnosti, zejména dlouhodobé činnosti, mají aminokyseliny - produkty rozkladu endogenních bílkovin. Jejich počet v tkáních při dlouhodobé fyzické práci se může zvýšit 20-25krát. Tyto aminokyseliny se oxidují a doplňují ATP nebo se podílejí na procesu tvorby nové glukózy a pomáhají udržovat její hladinu v krvi, stejně jako hladinu glykogenu v játrech a kosterním svalstvu.

Proteiny jsou jednou z nejdůležitějších makromolekulárních skupin v lidském těle. Navíc jsou jejich formy velmi rozmanité: receptory buněčného typu, molekuly signálního typu, strukturotvorné prvky, určité enzymy, látky přenášející kyslík a oxid uhličitý (mluvíme o o hemoglobinu). A to není celý seznam. Je to protein, který je jedním z hlavních prvků ve složení kostí, jeho aktivní účast je přítomna ve struktuře vazů, svalů, tělesných tkání, díky nim aktivně rostou a zotavují se. Takže roli bílkovin v lidském těle a metabolismu je těžké přeceňovat.

Funkce proteinu se však neomezují pouze na výše uvedené, faktem je, že právě tato látka je nenahraditelným zdrojem energie. Je tam ještě nějaké charakteristický rys takové látky - lidské tělo si z řady důvodů neumí ukládat do rezervy, proto, aby lidské tělo normálně fungovalo, je nutné bílkoviny průběžně konzumovat, jedině tak bude metabolismus bílkovin normální.

Pokud mluvíme o tom, kde začíná metabolismus bílkovin, pak vše začíná v lidském žaludku. Postup je následující:

• potrava, která obsahuje hodně bílkovin, se začne dostávat do lidského žaludku, kde nejprve začne fungovat enzym zvaný pepsin a také se zapojí kyselina chlorovodíková;
• Právě kyselina chlorovodíková zajišťuje úroveň, při které lze bílkoviny denaturovat. Když je ovlivní pepsin, proteiny zahájí proces rozkladu a tvoří se polypeptidy a také aminokyseliny, které jsou jejich složkami;
• pak potravinová kaše, která se nazývá chyme, končí v tenkém střevě;
• slinivka začíná pracovat, vylučuje šťávu obsahující hydrogenuhličitan sodný (mluvíme o sodě);
• kyselina chlorovodíková se neutralizuje, což poskytuje spolehlivou ochranu pro lidské střevo.

Je velmi důležité si uvědomit, že tělo má schopnost syntetizovat bílkoviny z aminokyselin nezbytné pro jeho normální fungování.

To vše se získává z potravy, ty bílkoviny, které se v tomto procesu ukážou jako nadbytečné, se prostě začnou postupně přeměňovat na glukózu a může dojít i k přeměně na triglyceridy. Mají velmi důležitou funkci- podporují energii a také pomáhají zvyšovat zásoby energie v lidském těle.

Tenké střevo je odlišné také tím, že právě v něm zahajují hormony trávicího typu vylučovací procesy, přičemž se uvolňuje sekretin a právě tyto látky přispívají k dalšímu štěpení bílkovin. Sekretin také stimuluje sekreci šťávy slinivky břišní, která také může produkovat více trávicích prvků.

Uvolňují se zde látky jako proteáza, elastáza a trypsin a to vše pomáhá bílkovinám k lepšímu trávení. Když se takové enzymy spojí, proteiny komplexní složení se začnou rozkládat na určité aminokyseliny. Jsou transportovány střevní sliznicí, její účel je potřebný pro syntézu dalších proteinových sloučenin, poté se přeměňují na tuky.

Jaká je role hormonů a enzymů v metabolismu bílkovin

Takový obtížný proces jak metabolismus bílkovin nemůže probíhat bez určitých enzymů a hormonů. Některé funkce by měly být popsány podrobněji:

• role enzymů v tenkém střevě a žaludku je taková, že se bílkoviny začínají štěpit na aminokyselinové části;
• HCI v oblasti žaludku napomáhá rozvoji proteolýzy;
• Hormony, které jsou vylučovány střevními buňkami, regulují trávicí proces.

Proteinové látky, které se nacházejí ve slinivce břišní a tenkém střevě, by se neměly rozkládat. Aby se tomuto procesu zabránilo, slinivka produkuje proenzymy, které nejsou aktivní. Uvnitř vezikul slinivky břišní jsou látky jako:

• trypsin;
• chymitrypsin;
• chymotrypsinogen.

Poté, co enzym vstoupí do tenkého střeva, které se nachází ve stěnách tenké střevo, začíná jeho spojení s trypsinogenem, po kterém začíná aktivní forma, tedy trypsin. Poté jeho přeměna v aktivní forma, tedy na trinotrypsin. Funkcí těchto látek je, že rozkládají velké proteiny na peptidy, což se provádí procesem proteolýzy.

Pak se také takové malé peptidy začnou rozkládat na určité aminokyseliny a jejich transport začíná povrchovou částí střevní sliznice pomocí přenašečů aminokyselin. Úlohou takových transportérů je vázat sodík a aminokyseliny, poté jsou transportovány přes membránu. Když sodík a aminokyseliny skončí na povrchu buňky bazálního typu, pak začnou s propouštěním.

Je pozoruhodné, že použití sodíku jako transportéru může být použito opakovaně, a pokud jde o aminokyseliny, začnou pronikat do krevního řečiště, poté začne transport do oblasti jater, stejně jako v celém buněčná struktura lidské tělo, aby syntetizovalo bílkoviny.

Pokud mluvíme o volných aminokyselinách, používají se pro proces syntézy nových typů proteinových sloučenin. Pokud je v těle příliš mnoho aminokyselin, a to natolik, že je jednoduše nemožné je ukládat, pak začne jejich přeměna na glukózu a přeměna může být také na ketony, a pokud toto vše nefunguje, dojde k rozpadu proces začíná. Při rozkladu aminokyselin se získají sloučeniny uhlovodíkového typu nebo strusky dusíkového typu.

Musíte však pochopit, že pokud je pozorována vysoká koncentrace dusíku, může být toxické povahy, takže nejprve prochází vhodnou léčbou, díky níž je dusík z těla odstraněn. Tato biochemie procesu je komplexní povaha, ale velmi harmonické, pokud je taková biochemie narušena, pak mohou být důsledky nejnegativnější. Pokud jsou zaznamenány jakékoli negativní příznaky, i ty nejnevýznamnější, je nutné včas podstoupit určité testy, může to zahrnovat biochemický krevní test a řadu dalších studií.

Jak vzniká močovina?

Metabolismus proteinů zahrnuje proces, jako je cyklus ornitinového typu, tedy tvorbu močoviny. Zde hovoříme o biochemickém komplexu, ve kterém dochází k tvorbě močoviny z amonných iontů. To je nezbytné, aby se zabránilo zvýšení koncentrace amonia v lidském těle, když může dosáhnout kritická úroveň. Tento proces probíhá především v oblasti jater;

V důsledku takto složitého a koordinovaného procesu začíná molekulární formace a vznikají molekuly, které jsou potřebné pro normální fungování Krebsova cyklu. To vše vede k tvorbě vody a močoviny. Pokud jde o odstranění močoviny, tento proces se provádí ledvinami, je součástí moči.

Abychom měli další zdroje energie, často se používají aminokyseliny, to platí zejména tehdy, když začíná období hladu. Faktem je, že když se aminokyseliny začnou zpracovávat, získají se metabolické produkty, které mají přechodnou formu. Může zde být kyselina pyrohroznová a další látky, to vše vyžaduje další zdroje energie a zde mohou aminokyseliny poskytnout významnou podporu.

Abychom to shrnuli, můžeme říci, že v důsledku metabolismu bílkovin jsou aminokyseliny potřebné k syntéze bílkovinných sloučenin, které jsou nezbytné pro normální fungování lidského těla. Mohou být také použity jako alternativní zdroje energie nebo mohou být jednoduše vyloučeny, protože již nejsou potřebné a neměly by se ukládat v lidském těle. Tedy pro normální růst a fungování Lidské tělo proteiny jsou prostě nezbytné, dokážou účinně obnovovat tkáňové spoje a podporovat lidské zdraví v v naprostém pořádku. To také vyžaduje bílkoviny, vitamíny a minerály.

obecné charakteristiky

Kapitola 28. Metabolismus a energie

Metabolismus (metabolismus) je jedním z základní vlastnostiživý organismus. Jeho podstatou je neustálý vstup a výstup z těla. různé látky. Lidské tělo přijímá kyslík, vodu, organické a Ne organická hmota. Složité organické látky vstupující do těla se rozkládají na jednoduché látky, vstřebávají se a vstupují do buněk, kde některé podléhají rozkladu a oxidaci na vodu, oxid uhličitý, čpavek, močovinu, kyselinu mléčnou, poskytující tělu energii - reakce disimilace, nebo energetický metabolismus (katabolismus).

Další součástí přicházejících látek je stavební materiál pro reakce asimilace, nebo metabolismus plastů (anabolismus). Oxid uhličitý a produkty metabolismu se z těla odstraňují a uvolňuje se energie.

Reakce asimilace a disimilace probíhají současně a jsou vzájemně propojeny. Syntéza látek vyžaduje energii, která vzniká při reakcích energetického metabolismu, a reakce energetického metabolismu vyžadují enzymy syntetizované v důsledku asimilace.

Metabolismus závisí na vykonávané práci, na věku, na kondici člověka. V období růstu převažují plastické metabolické reakce v období stárnutí převažují reakce katabolické. Regulace se provádí pomocí nervový systém a endokrinní žlázy.

Bílkoviny tvoří asi 25 % tělesné hmotnosti. V potravinách se rozlišují bílkoviny zeleniny A zvíře původu, všechny se skládají z 20 druhů aminokyselin, z nichž 10 je esenciálních - nemohou být syntetizovány v lidském těle a musí být dodávány potravou.

S ohledem na závislost složení aminokyselin se proteiny dělí do dvou skupin: plnohodnotné obsahující všechny typy aminokyselin a nižší. Rostlinné bílkovinyčasto neúplné, mohou jim chybět některé aminokyseliny, proto by měla být vegetariánská strava pestrá;

Pod vlivem enzymů zažívací trakt(pepsin, trypsin, chymotrypsin, erepsin) jsou proteiny hydrolyzovány na aminokyseliny, které jsou absorbovány do krve a transportovány do buněk. Na rozdíl od sacharidů se aminokyseliny nemohou hromadit „v rezervě“, některé z nich vstupují do asimilačních reakcí, tělesné buňky nepřetržitě syntetizují bílkoviny nezbytné pro normální život a nadbytečné aminokyseliny podléhají disimilaci, dochází k úplné oxidaci aminokyselin a bílkovin na CO2, H20 a NH3. Amoniak je jedovatý a uvolňuje se z buněk do krve. V játrech se mění na méně toxickou močovinu, která je z těla odstraněna močovým systémem. (Zvířata s odstraněnými játry hynou v důsledku hromadění amoniaku v těle). Při úplné oxidaci 1 g bílkovin se uvolní 17,6 kJ.

Při pozitivní dusíkové bilanci se do těla dostává více dusíku, než se uvolňuje např. během růstu; se záporným zůstatkem - naopak. Vylučování 1 g dusíku odpovídá rozkladu 6,25 g bílkovin. Denní požadavek v bílkovinách 50-150 ᴦ. Při přebytku se bílkoviny mění na sacharidy a tuky. Nelze je syntetizovat ze sacharidů a tuků.

Některé hormony hrají důležitou roli v regulaci metabolismu bílkovin, například tyroxin, který způsobuje rozklad bílkovin a jejich přeměnu na sacharidy; růstový hormon zvyšuje biosyntézu bílkovin v těle.

Metabolismus bílkovin- koncepce a typy. Klasifikace a vlastnosti kategorie "Metabolismus bílkovin" 2017, 2018.

bakterie. Každá část gastrointestinálního traktu má svou vlastní mikroflóru. V dutině ústní - stafylokoky, streptokoky, enterokoky, prvoci. V žaludku a tenké...

Metabolismus - jedná se o soubor chemických přeměn, kterými v těle procházejí sloučeniny přicházející zvenčí.(bílkoviny, tuky, sacharidy atd.) uměle, protože vede k rozdělení na části jediného a nedělitelného celku a navíc narušuje chápání patogenetických procesů metabolismu při funkčních a morfologické poškození lidské orgány a tkáně (diabetes mellitus, ateroskleróza, prodloužené hladovění bílkovin).

Na druhé straně může patologie metabolismu působit jako komplikující faktor ve vývoji základního onemocnění. Je nutné vědět a pamatovat si, že metabolismus je regulován současně na různých úrovních.

Vlastnosti metabolismu bílkovin

Metabolismus bílkovin v těle striktně závisí na nutričních podmínkách, protože tělo nemá zásoby bílkovin (nedají se efektivně ukládat). Aby byl zajištěn udržitelný růst, musí být tělo neustále zásobováno bílkovinami.

Zdrojem syntézy bílkovin jsou aminokyseliny exogenního a endogenního původu. Některé aminokyseliny (esenciální) nemohou vznikat jako výsledek endogenních přeměn, ale jsou nezbytné pro syntézu.

Zdrojem energie jsou sacharidy, tuky, při nedostatku i bílkoviny. V případě nedostatečného příjmu sacharidů a tuků z potravy k pokrytí energetických potřeb se aminokyseliny místo toho, aby byly zahrnuty do bílkovin, rozloží na substráty.

Je třeba mít na paměti, že zásobování organismu bílkovinami z více zdrojů může vést k polyetiologickým poruchám metabolismu bílkovin.

V normální podmínky Během trávení se bílkoviny rozkládají na oligopeptidy a aminokyseliny. Optimální pH pro štěpení peptidů pepsinem zajišťuje žaludeční kyselina chlorovodíková. Proteinkinázy štěpí specifické peptidové vazby. V alkalickém prostředí střeva trypsin, chemotrypsin a pankreatická karboxypeptidáza hydrolyzují proteázy a peptony na peptidy a aminokyseliny. Jiné peptidázy střevní šťávy zajišťují trávení aminokyselin.

Některé proteiny v minimálním množství mohou být absorbovány beze změny: produkty hydrolýzy, některé aminokyseliny a peptidy.

Aminokyseliny vstupují do jater systémem portálních žil, poté jsou distribuovány v dalších tkáních a podílejí se na obnově funkčních bílkovin těla (albumin, hemoglobin, hormony atd.). Přebytečné aminokyseliny jsou deaminovány, část obsahující dusík se v játrech přeměňuje na močovinu a vylučuje se ledvinami. Uhlík aminokyselin, jako jsou tuky a sacharidy, je oxidován. Některé aminokyseliny jsou glykogenní, jiné ketogenní.

Je známo, že biologická hodnota proteinů určuje účinnost jejich využití. Proteiny s vysokou biologickou hodnotou (například esenciální aminokyseliny) se vyznačují kvantitativními charakteristikami a distribucí, které jsou příznivé pro resyntézu tělesných tkání a nízký energetický výdej. Při nedostatku bílkovin mohou být svalové bílkoviny zničeny, stávají se zdrojem pro tvorbu enzymů a uspokojují potřeby mozkové tkáně.

Bílkoviny tvoří asi 20 % tělesné hmotnosti dospělého člověka. Jejich základní aminokyseliny jsou základními živinami zapojenými do tvorby buněčné protoplazmy. Typ, počet a struktura aminokyselin určují vlastnosti molekuly proteinu. Všechny aminokyseliny se dělí na esenciální, neesenciální a podmíněně esenciální.

Deset aminokyselin ( threonin, valin, leucin, isoleucin, lysin, tryptofan, fenylalanin, methionin, histidin A arginin ) jsou zvažovány nepostradatelné pro děti prvního ročníkuživot. Kromě, cystin A taurin nepostradatelný pro děti s nízkou porodní hmotností.

Pro zdravého dospělého Osm aminokyselin je esenciálních: threonin, valin, leucin, isoleucin, lysin, tryptofan, fenylalanin, methionin .

Je velmi důležité, že nedostatek aminokyselin nastává nejen při nedostatku jedné nebo více esenciálních aminokyselin, ale také při narušení kvantitativních vztahů mezi esenciálními aminokyselinami vstupujícími do těla. Tyto poruchy se mohou objevit při monotónní stravě nebo nedostatku aminokyselin.

Samostatnou skupinu aminokyselin tvoří semiesenciální (podmíněně esenciální) aminokyseliny. Tyto kyseliny se nazývají podmíněně esenciální, protože navzdory tomu, že jsou syntetizovány v těle, za patologických stavů a ​​onemocnění se jejich nedostatek ve vnitřním prostředí může poměrně rychle rozvinout. NA semiesenciální aminokyseliny vztahovat se: glutaminu (nezbytné pro syntézu nukleotidů, proteinů kosterního svalstva, tvorbu amoniaku v ledvinách a glukoneogenezi v hepatocytech); arginin (je substrátem pro syntézu kontrainsulárních hormonů, inzulínu a je nezbytný pro syntézu bílkovin). Neesenciální aminokyseliny mohou být syntetizovány v těle, takže je nemusí nutně nacházet ve stravě.

Bílkoviny - komplexní látky jsou polymery skládající se z aminokyselin spojených peptidovými vazbami.

Funkce proteinů:

Hlavní stavební materiál v těle Jsou nositeli vitamínů, hormonů, mastné kyseliny a další látky Zajišťuje normální fungování imunitního systému. Jsou katalyzátory všech biochemických metabolických reakcí organismu. Lidský organismus je za normálních podmínek (v podmínkách, kdy není potřeba doplňovat nedostatek aminokyselin v důsledku rozpadu sérových a buněčných proteinů) prakticky ochuzen o zásoby bílkovin (mobilizovatelná rezerva - 45g: 40g ve svalech, 5g v krvi a játrech ), proto mohou jediné potravinové proteiny sloužit jako zdroj doplnění zásoby aminokyselin, ze které se syntetizují tělesné bílkoviny.

Existují neesenciální aminokyseliny (syntetizované v těle) a esenciální aminokyseliny (nemohou být v těle syntetizovány, a proto musí být tělu dodávány v potravě). Mezi esenciální aminokyseliny patří: valin, isoleucin, leucin, lysin, methionin, threonin, tryptofan, fenylalanin (BCAA).
Nedostatek esenciálních aminokyselin v potravě vede k poruchám metabolismu bílkovin.

Kromě hlavní funkce bílkovin – bílkovin jako plastových materiálů – je lze využít i jako zdroj energie při nedostatku jiných látek (sacharidů a tuků). Při oxidaci 1 g bílkovin se uvolní asi 4,1 kcal.

Vstup do těla s veverčí jídlo, se nakonec ve střevě rozloží na aminokyseliny, vstřebávají se do krve a transportují do jater. Z jater se aminokyseliny dostávají do tkání, kde se využívají především pro syntézu bílkovin. Konečnými produkty metabolismu bílkovin jsou amoniak, močovina, kyselina močová. Z těla se vylučují ledvinami a částečně potními žlázami.

Nadměrný příjem bílkovin do těla, nad rámec požadavku, mohou být přeměněny na sacharidy a tuky. Nadměrná konzumace bílkovin způsobuje přetížení jater a ledvin, které se podílejí na neutralizaci a likvidaci jejich metabolitů. Zvyšuje se riziko tvorby alergické reakce. Zesilují se procesy hniloby ve střevech – zažívací potíže ve střevech.

Nedostatek bílkovin v potravě vede k jevu hladovění bílkovin - vyčerpání, degenerace vnitřních orgánů, edém hladu, apatie, snížení odolnosti těla vůči působení škodlivých faktorů prostředí, svalová slabost, dysfunkce centrálního a periferního nervového systému, dysfunkce centrálního nervového systému, vývojové poruchy u dětí.

Denní potřeba bílkovin- 1 g/kg hmotnosti při dostatečném obsahu esenciálních aminokyselin (např. při příjmu cca 30 g živočišných bílkovin), staří lidé a děti - 1,2-1,5 g/kg, při těžké práci, svalovém růstu - 2 g/kg.

Dusík hraje hlavní roli v metabolismu bílkovin. Dusík je nutností nedílná součást protein a produkty jeho rozkladu. Dusík vstupuje do těla pouze s bílkovinnými potravinami. Bílkoviny obsahují v průměru 16 % dusíku. Rovnováha dusíku je rozdíl mezi množstvím dusíku vstupujícím do těla a množstvím dusíku odstraněným z těla. Rozlišují se: dusíková bilance, pozitivní a negativní dusíková bilance.

Zdravý člověk se za normálních podmínek vyznačuje dusíkovou bilancí. V období růstu, v těhotenství a při intenzivní fyzické aktivitě je pozorována pozitivní dusíková bilance (s růstem svalové hmoty). Negativní dusíková bilance vzniká při hladovění bílkovin, horečnatých stavech a poruchách neuroendokrinní regulace metabolismu bílkovin.