Пластический обмен аминокислоты белки

Сегодня предлагаем ознакомится со статьей на тему: пластический обмен аминокислоты белки с профессиональным описанием и объяснением.

Обмен веществ и преобразование энергии в клетке

Постоянный обмен веществ с окружающей средой — одно из основных свойств живых систем. В клетках непрерывно идут процессы биологического синтеза, или биосинтеза. При участии ферментов из простых низкомолекулярных веществ образуются сложные: из аминокислот синтезируются белки, из моносахаридов — сложные углеводы, из азотистых оснований — нуклео- тиды. а из них — нуклеиновые кислоты.

Разнообразные жиры и масла возникают путем химических превращений сравнительно простых веществ, источником которых служит остаток уксусной кислоты — ацетат. При этом биосинтетические реакции отличаются видовой и индивидуальной, т. е. свойственной каждому отдельному организму, специфичностью. Например, клетки наружных покровов членистоногих синтезируют хитин — сложный полисахарид, а у наземных позвоночных — пресмыкающихся, птиц, млекопитающих — роговое вещество, основу которого составляет белок кератин. В то же время у каждого организма большинство белков индивидуальны, т. е. обладают не вполне одинаковой структурой.

Это определяется тем, что в конечном счете структура синтезируемых крупных органических молекул определяется последовательностью нуклеотидов в ДНК, т. е. генотипом. Синтезированные вещества используются в процессе роста для построения клеток и их органоидов и для замены израсходованных или разрушенных молекул. Все реакции синтеза идут с поглощением энергии.

Наряду с биосинтетическими процессами в клетках происходит распад сложных органических молекул: и синтезированных в клетках, и поступивших извне с пищей. При расщеплении высокомолекулярных соединений выделяется энергия, необходимая для реакции биосинтеза.

Пластическим обменом, или ассимиляцией, или анаболизмом, называется совокупность реакций биологического синтеза. Название этого вида обмена отражает его сущность: из веществ, поступающих в клетку извне, образуются вещества, подобные веществам клетки.

Рассмотрим одну из важнейших форм пластического обмена — биосинтез белков. Как уже отмечалось, все многообразие свойств белков в конечном счете определяется их первичной структурой, т. е. последовательностью аминокислот. Огромное количество отобранных в процессе эволюции уникальных сочетаний аминокислот воспроизводится путем синтеза нуклеиновых кислот с такой последовательностью азотистых оснований, которая соответствует последовательности аминокислот в белках. Каждой аминокислоте в полипептидной цепочке соответствует комбинация из трех нуклеотидов — триплет. Так, аминокислоте цистеину соответствует триплет АЦА, валину — ЦАА, лизину — ТТТ и т. д. ().

Таким образом, определенные сочетания нуклеоти- дов и последовательность их расположения в молекуле ДНК являются кодом, несущим информацию о структуре белка, или генетическим кодом.

Генетический код разных организмов обладает некоторыми общими свойствами.

1. Избыточность. Код включает всевозможные сочетания трех (из четырех) азотистых оснований. Таких сочетаний может быть 43 = 64, в то время как кодируется только 20 аминокислот. В результате некоторые аминокислоты кодируются несколькими триплетами. Например, аминокислоте аргинину могут соответствовать триплеты ГЦА, ГЦГ, ГЦТ, ГЦЦ и т. д. Эта избыточность кода имеет большое значение для повышения надежности передачи генетической информации. Понятно, что случайная замена третьего нуклеотида в этих триплетах никак не отразится на структуре синтезируемого белка.

2. Специфичность. Нет случаев, когда один и тот же триплет соответствовал бы более чем одной аминокислоте.

3. Универсальность. Код универсален для всех живых организмов — от бактерий до млекопитающих.

4. Дискретность. Кодовые триплеты никогда не перекрываются, т. е. транслируются всегда целиком. При считывании информации с молекулы ДНК невозможно использование азотистого основания одного триплета в комбинации с основаниями другого триплета.

5. В длинной молекуле ДНК, состоящей из миллионов нуклеотидных пар, записана информация о последовательности аминокислот в сотнях различных белков. Понятно, что информация о первичной структуре индивидуальных белков должна как-то разграничиваться. Действительно, существуют триплеты, функцией которых является инициация синтеза полинуклеотидной цепочки иРНК: инициаторы и триплеты, которые прекращают синтез,— терминаторы. Следовательно, указанные триплеты служат «знаками препинания» генетического кода.

Для того чтобы синтезировался белок, информация о последовательности нуклеотидов в его первичной структуре должна быть доставлена к рибосомам. Этот процесс включает два этапа — транскрипцию и трансляцию.

Следующий этап биосинтеза белка — перевод последовательности нуклеотидов в молекуле иРНК в последовательность аминокислот полипептидной цепочки — трансляция (от лат. «трансляцио» — перенесение). У прокариот (бактерий и синезеленых водорослей), не имеющих оформленного ядра, рибосомы могут связываться с вновь синтезированной молекулой иРНК сразу же после ее отделения от ДНК или даже до полного завершения ее синтеза. У эукариот иРНК сначала должна быть доставлена через ядерную оболочку в цитоплазму. Перенос осуществляется специальными белками, которые образуют комплекс с молекулой иРНК. Кроме функций переноса эти белки защищают иРНК от повреждающего действия цитоплазматических ферментов.

В цитоплазме на один из концов иРНК (а именно на тот, с которого начинается синтез молекулы в ядре) вступает рибосома и начинается синтез полипептида.

По мере передвижения по молекуле РНК рибосома транслирует триплет за триплетом, последовательно присоединяя аминокислоты к растущему концу полипептидной цепи. Точное соответствие аминокислоты коду триплета иРНК обеспечивается тРНК. Для каждой аминокислоты существует своя тРНК, один из триплетов которой (антикодон) комплементарен определенному триплету (кодону) иРНК- На другом конце молекулы тРНК расположен триплет, способный связываться с определенной аминокислотой ( 12). Каждой аминокислоте соответствует свой фермент, присоединяющий ее к тРНК. Таким образом, процесс правильного расположения тРНК на иРНК осуществляется рибосомами. Одна рибосома способна синтезировать полную полипептидную цепь. Однако нередко по одной молекуле иРНК движется несколько рибосом. Такие комплексы называются полирибосомами ( 13). После завершения синтеза полипептидная цепочка отделяется от матрицы — молекулы иРНК, сворачивается в спираль и приобретает третичную структуру, свойственную данному белку. Рибосомы работают очень эффективно: в течение 1 с бактериальная рибосома образует полипептидную цепь из 20 аминокислот.

Обмен веществ – определения

Обмен веществ (метаболизм) – это совокупность всех химических реакций, которые происходят в организме. Все эти реакции делятся на 2 группы.

1. Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция, биосинтез) – это когда из простых веществ делаются (синтезируются) более сложные. Например:

  • при фотосинтезе из углекислого газа и воды синтезируется глюкоза
  • в клетках человека из простых органических веществ (аминокислот, глюкозы и т.п.) принесенных кровью от пищеварительной системы, синтезируются сложные органические вещества, например, из аминокислот – белки, из глюкозы – гликоген.
Читайте так же:  Креатин в моче повышен

2. Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция, распад) – это когда сложные вещества распадаются до более простых, и при этом выделяется энергия. Например:

  • в пищеварительной системе человека сложные органические вещества пищи (белки, жиры, углеводы) распадаются на более простые (белки на аминокислоты, углеводы на глюкозу), при этом выделяется энергия в виде тепла.
  • глюкоза окисляется кислородом до углекислого газа и воды, при этом образуется энергия, которая запасается в 38 АТФ.

Внимание, АТФ!
При энергетическом обмене все вещества распадаются, а АТФ – синтезируется. При пластическом обмене все вещества синтезируются, а АТФ – распадается.

Пластический обмен. Биосинтез белка

Биосинтез белка идет в каждой живой клетке, наследственная информация хранится в молекулах ДНК, а передается в цитоплазму информационной РНК, которая комплементарна одной нити ДНК.

Синтез белка происходит в цитоплазме на рибосомах. Генетическую информацию от хромосом ядра к месту синтеза переносят иРНК.

Биосинтез белка в клетке осуществляется в три этапа:

Транскрипция — перевод информации из последовательности триплетов ДНК в последовательность кодонов иРНК; происходит путем матричного синтеза по принципу комплементарности иРНК одной из цепей ДНК:
напротив ГРНК встает ЦДНК, ЦРНК — ГДНК,
ТДНК — АРНК,
АДНК — УРНК.

Затем мономерные звенья связываются в полимерную цепь. Таким образом, иРНК становится точной копией второй нити ДНК (с учетом замены Т- У). Молекула иРНК имеет одноцепочечную структуру, она в сотни раз короче ДНК.

Этот процесс происходит в ядре; одна иРНК содержит информацию об одной молекуле белка.

Перед началом каждого гена или группы однофункциональных генов расположена последовательность нуклеотидов, называемая инициатором (содержит кодон АУГ). В этой последовательности есть участок (промотор) для присоединения фермента РНК-полимеразы, осуществляющего транскрипцию. Полимераза распознает промотор благодаря химическому сродству. В конце матрицы синтеза находится стоп-кодон (один из трех в таблице), или терминатор.

В ходе транскрипции РНК-полимераза в комплексе с другими ферментами разрывает водородные связи между азотистыми основаниями двух нитей ДНК, частично раскручивает ДНК и производит синтез иРНК по принципу комплементарности. На одной ДНК «работают» сразу несколько полимераз.

Готовая молекула иРНК после небольшой перестройки связывается в комплекс со специальными белками и транспортируется ими через ядерную оболочку на рибосомы. Эти белки выполняют и другую функцию — они защищают иРНК от действия различных ферментов цитоплазмы.

Соединение аминокислот с молекулами тРНК в цитоплазме. Необходимые для синтеза белков аминокислоты всегда имеются в составе цитоплазмы. Они образуются в процессе расщепления лизосомами белков. Транспортные РНК связывают аминокислоты, доставляют их на рибосомы и производят точную пространственную ориентацию аминокислот на рибосоме.

Молекула тРНК состоит из 70-80 нуклеотидов; в цепочке тРНК имеется 4 пары комплементарных отрезков из 4-7 нуклеотидов. Комплементарные участки связываются водородными связями попарно (как в молекуле ДНК). Комплементарные друг другу — при сближении они слипаются, образуя структуру, напоминающую лист клевера. На конце «черешка» находится антикодон, к которому присоединяется определенная аминокислота, а на «верхушке» — кодон, соответствующий этой аминокислоте и комплементарный определенному триплету иРНК, соответствующему транспортируемой аминокислоте.

Специальный фермент распознает антикодон тРНК, присоединяет к «черенку листа» определенную аминокислоту, и затем тРНК перемещает ее к рибосоме. Каждая тРНК транспортирует только свою аминокислоту.

Трансляция — перевод информации из последовательности кодонов иРНК в последовательность аминокислот.

В активном центре рибосомы размещаются два триплета иРНК и соответственно две тРНК. Рибосома перемещается по иРНК не плавно, а прерывисто, триплет за триплетом. На каждом шаге присоединяется новая аминокислота.

Из ядра иРНК направляется к рибосомам. При этом на одной молекуле иРНК одновременно располагаются несколько рибосом (такой комплекс называется полисомой) — это обеспечивает одновременный синтез сразу нескольких одинаковых молекул белка.

тРНК с «навешенной» на нее аминокислотой подходит к рибосоме и своим кодовым концом (кодоном) дотрагивается до триплета иРНК, находящегося в активной зоне рибосомы. В это время противоположный конец тРНК попадает в зону «сборки белка» и, если кодон тРНК комплементарен триплету иРНК, то аминокислота отделяется от тРНК и попадает в состав белка, а рибосома делает «шаг» на один триплет по иРНК. Отдав аминокислоту, тРНК покидает рибосому. Ей на смену приходит другая, с иной аминокислотой; составляется следующее звено в молекуле белка. Если антикодон оказывается не комплементарным, то тРНК удаляется в цитоплазму к другим рибосомам.

Интервал между перескакиваниями на следующий триплет иРНК продолжается не более 1/5 — 1/6 с, а вся трансляция среднего белка — 1-2 минуты.

Когда в активном центре рибосомы оказывается один из трех триплетов, кодирующих знаки препинания между генами, синтез белка завершается.

Освободившаяся рибосома отправляется на другую иРНК. Рибосомы универсальны и могут синтезировать полипептиды по любой матрице иРНК. Субъединицы рибосом соединяются только для синтеза белка, после окончания синтеза они вновь разъединяются.

Когда синтез молекулы белка закончен, рибосома сходит с иРНК, образовавшийся белок поступает в эндоплазматическую сеть и через нее в другие части клетки, а рибосома поступает на другую иРНК и участвует в синтезе другого белка.

Жизнь как явление природы – величайшая тайна, в которую уже много тысяч лет пытается проникнуть человечество. Вспомните признаки живых организмов, которые отличают их от неживых объектов? Позвольте словами академика В.А.Энгельгардта подвести итог вашим ответам: “Рост, размножение, подвижность, возбудимость, способность реагировать на изменения внешней среды – все эти свойства живого в конечном счете неразрывно связаны с определёнными химическими превращениями, без которых ни одного из этих проявлений жизнедеятельности не могло бы осуществиться”. (слайд 2). Какой же процесс является “базой” для других свойств организма? (обмен веществ – метаболизм)

Попробуйте в тетрадях составить схему метаболизма (работают попарно). Сравните результаты вашей работы со схемой на слайде. (слайд 3)

Метаболизм делится на два взаимосвязанных одновременных процесса анаболизм и катаболизм.

Дайте краткую характеристику этим процессам. (Реакции метаболизма приводящие к биосинтезу сложных органических соединений из более простых, называются анаболизмом или пластическим обменом, они идут с затратой энергии. Расщепление сложных веществ на более простые составляют совокупность процессов катаболизма или энергетического обмена, при этих реакциях энергия выделяется).

Читайте так же:  Глютамин противопоказания и побочные действия

Катаболизм и анаболизм тесно взаимосвязаны во времени и пространстве. (слайд 4)

Урок на тему «Метаболизм клетки. Пластический обмен в клетке»

Разделы: Биология

Задачи:

I. Образовательные:

  • обобщить знание учащихся о строении, химическом составе клетки, закрепить знание и умение по решению задач по молекулярной биологии;
  • продолжить формирование понятия о метаболизме клетки;
  • систематизировать, обобщить знание о биосинтезе белка и фотосинтезе в клетке как о наиболее важных процессах в метаболизме клетки;
  • расширить знания о значении этих процессов.

II. Воспитательные:

  • воспитывать бережное отношение к природе, осознать роль зеленых растений в жизни на Земле;
  • воспитывать сознательное отношение к здоровому образу жизни, вникнуть в самую сущность жизни человека.

III. Развивающие:

  • развитие познавательного интереса к теме;
  • развитие интеллектуальных способностей обучаемых;
  • развитие предметных и общеучебных умений и навыков;
  • развитие навыков самообразования.

Оборудование: Таблицы, мультимедиа динамическое пособие “Биосинтез белка”, раздаточный материал – задачи.

Ход урока

I. Объявление темы урока учителем.

II. Целевая установка учителя.

III. Повторение строения клетки. (устное выполнение теста № 1).

Тест № 1. Исходя из определений впишите соответствующие термины.

  1. Синтез белков происходит на …
  2. Система мембран, разделяющих клетку на отдельные отсеки, в которых протекают реакции обмена веществ, называется…
  3. Внутренние мембранные структуры хлоропластов называются …
  4. Структуры, обеспечивающие движение клеток…
  5. Стопки мембранных цилиндров, пузырьков, в которые упаковываются синтезированные в клетке вещества…
  6. Клеточная структура, содержащая генетический материал в форме ДНК, — …
  7. Регуляция поступления веществ в клетку осуществляется с помощью…
  8. Двумембранные органеллы клетки, в которых идет запасание энергии в виде молекул АТФ, — …
  9. Одномембранные структуры с продуктами обмена, характерные для растительных клеток…
  10. Органеллы клетки, в которых осуществляется синтез сахара, — …
  11. Пористая структура из целлюлозы, придающая клетке прочность и постоянную форму — …
  12. Одномембранные структуры с гидролитическими ферментами, осуществляющими автолиз, — …
  13. Складки мембраны метахондрий, увеличивающие общую площадь поверхности, — …
  14. Основное вещество клетки, в котором находятся все органеллы, — …
  15. Полые цилиндры, состоящие из микротрубочек и участвующие в делении клетки, — …

Учитель задает дополнительные вопросы.

IV. Повторение химического состава клетки (устное выполнение теста № 2, разбор отдельных вопросов с комментарием).

Тест № 2. Химический состав клетки.

Выберите правильные ответы на каждую предложенную информацию.

1. К макроэлементам биогенам относятся:

а) C, H, O, S, Cl, Mg
б) H, O, C, N, S, P
в) H, O, C, Fe, K, I

2. Вода обладает способностью растворять вещества, потому что:

а) ее молекулы полярны
б) атомы в ее молекуле соединены ионной связью
в) между ее молекулами образуются водородные связи

3. Ионы К + поступают через мембрану внутрь клетки:

а) диффузией
б) осмосом
в) активным транспортом

4. Фосфор входит в состав:

5. Мономерами нуклеиновых кислот являются:

а) азотистые основания
б) рибоза или дезоксирибоза
в) нуклеотид

6. Вторичная структура белка поддерживается:

а) пептидными связями
б) водородными связями
в) дисульфидными ковалентными связями

7. Из аминокислотных остатков построены молекулы:

8. Наиболее энергоемкими являются:

9. Для ДНК характерны следующие азотистые основания:

а) аденин, гуанин, цитозин, урацил
б) аденин, цитозин, тимин, урацил
в) аденин, гуанин, цитозин, тимин

10. К полимерам относятся:

а) крахмал, белок, целлюлоза
б) белок, гликоген, жир
в) целлюлоза, сахароза, крахмал

11. Гормональную функцию могут выполнять:

а) только белки
б) белки и липиды
в) белки, липиды и углеводы

12. Состав ДНК от РНК отличается содержанием:

а) сахара
б) азотистых оснований
в) сахара и азотистых оснований

13. Аминокислоты в молекуле белка соединены посредством:

а) ионной связи
б) пептидной связи
в) водородной связи

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

14. Клеточная мембрана построена из:

а) фосфолипидов и белков
б) жиров и белков
в) углеводов и липидов

15. Ферменты – это биокатализаторы, состоящие из:

V. Повторение механизма матричного биосинтеза белка (устный ответ у доски, заполнение таблицы № 1).

Таблица № 1. Вещества и структуры клетки, участвующие в синтезе белковой молекулы.

Вещества и структуры Функции
1. ДНК Содержат информацию о структуре белка. Служит матрицей для синтеза и — РНК.
2. и — РНК Переносит информацию о последовательности аминокислот в белке с ДНК к месту синтеза белка. Служит матрицей для синтеза молекул белка.
3. т — РНК Доставляет аминокислоты в функциональный центр рибосомы.
4. Рибосома Осуществляет сборку белковой молекулы.
5. Ферменты Катализируют процессы построения молекулы и – РНК по матрице ДНК, сборки полипептидной цепочки из аминокислот
6. Аминокислоты Служат строительным материалом при построении белковой молекулы.
7. АТФ Обеспечивают биосинтезбелка необходимой энергией.

VI. Обобщение учителя: “Мы все наследники ДНК”, напомнить обучаемым о доктрине ЗОЖ в республике Саха (Якутия).

VII. Повторение механизма фотосинтеза используя и демонстрируя медиакадры по следующему плану:

  1. Условия фотосинтеза
  2. Механизм световой фазы
  3. Механизм темновой фазы
  4. Значение фотосинтеза (запись в тетради обучаемых):
  1. Создаваемые растением органические вещества и кислород в целом обеспечивают существование всего живого на Земле.
  2. Фотосинтез препятствует увеличению концентрации CO2 в атмосфере, предотвращая перегрев Земли (парниковый эффект).
  3. Созданное им атмосфера (озоновый слой) защищает живое от губительного УФ – излучения (кислородно-озоновый экран атмосферы).
  4. Растения вовлекают в кругооборот миллиарды тонн азота, фосфора, серы, магния, кальция, калия.

VIII. Решение задач по молекулярной биологии для закрепления знаний.

Смысловая нить ДНК соответствующая гену вазопрессина (гормона гипофиза, повышающего кровяное давление), содержит следующую последовательность нуклеотидов: АЦААТААААЦТТЦТААЦАГГАГЦАЦЦА

1. Последовательность нуклеотидов во второй нити ДНК;

2. Последовательность нуклеотидов в и-РНК, соответствующей гену вазопрессина

3. число аминокислот, входящих в состав вазопрессина.

Решение: кДНК: АЦА-АТА-ААА-ЦТТ-ЦТА-АЦА-ГГА-ГЦА-ЦЦА

[3]

нк ДНК: ТГТ- ТАТ-ТТТ- ГАА-ГАТ-ТГТ- ЦЦТ- ЦГТ-ГГТ

и РНК: УГУ- УАУ-УУУ-ГАА-ГАУ-УГУ-ЦЦУ-ЦГУ-ГГУ

пептид: цис – тир – фен – глу – АСП – цис – про – арг – гли

Укажите изменения в строении пептида, если в кодирующей цепи ДНК (ГТА-ГЦТ-ААА-ГГГ) гуанин из положения 1 перешел в 8 положение.

Решение: к ДНК:ГТА-ГЦТ-ААА-ГГГ, после мутации к- ДНК имеет вид:

пептид I: гис – арг – фен — про

Читайте так же:  Аргинин и лизин вместе

пептид II: еле – асп –сер –про

Ответ: вместо гис – иле, арг – асп, фен — сер

IX. Домашнее задание. Подготовиться к зачету по темам: “Биосинтез белка” и “Фотосинтез”.

Глава 10. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ. ПИТАНИЕ

Обмен белков

Белки занимают ведущее место среди органических элементов, на их долю приходится более 50 % сухой массы клетки. Они выполняют ряд важнейших биологических функций.

Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков — актина и миозина.

[2]

Поступающий с пищей из внешней среды белок служит пластической и энергетической целям. Пластическое значение белка состоит в восполнении и новообразовании различных структурных компонентов клетки. Энергетическое значение заключается в обеспечении организма энергией, образующейся при расщеплении белков.

В тканях постоянно протекают процессы распада белка с последующим выделением из организма неиспользованных продуктов белкового обмена и наряду с этим — синтез белков. Таким образом, белки организма находятся в динамическом состоянии: из-за непрерывного процесса их разрушения и образования происходит обновление белков, скорость которого неодинакова для различных тканей. С наибольшей скоростью обновляются белки печени, слизистой оболочки кишечника, а также других внутренних органов и плазмы крови. Медленнее обновляются белки, входящие в состав клеток мозга, сердца, половых желез и еще медленнее — белки мышц, кожи и особенно опорных тканей (сухожилий, костей и хрящей).

Физиологическое значение аминокислотного состава пищевых белков и их биологическая ценность. Для нормального обмена белков, являющихся основой их синтеза, необходимо поступление с пищей в организм различных аминокислот. Изменяя количественное соотношение между поступающими в организм аминокислотами или исключая из рациона ту или иную аминокислоту, можно по состоянию азотистого баланса, росту, массе тела и общему состоянию животных судить о значении для организма отдельных аминокислот. Экспериментально установлено, что из 20 входящих в состав белков аминокислот 12 синтезируются в организме — заменимые аминокислоты, а 8 не синтезируются — незаменимые аминокислоты.

Без незаменимых аминокислот синтез белка резко нарушается и наступает отрицательный баланс азота, останавливается рост, уменьшается масса тела. Для людей незаменимыми аминокислотами являются лейцин, изолейцин, валин, метионин, лизин, треонин, фенилаланин, триптофан.

Белки обладают различным аминокислотным составом, поэтому и возможность их использования для синтетических нужд организма неодинакова. В связи с этим было введено понятие биологической ценности белков пищи. Белки, содержащие весь необходимый набор аминокислот в таких соотношениях, которые обеспечивают нормальные процессы синтеза, являются белками биологически полноценными. Наоборот, белки, не содержащие тех или иных аминокислот или содержащие их в очень малых количествах, являются неполноценными. Так, неполноценными белками являются желатина, в которой имеются лишь следы цистина и отсутствуют триптофан и тирозин; зеин (белок, находящийся в кукурузе), содержащий мало триптофана и лизина; глиадин (белок пшеницы) и гордеин (белок ячменя), содержащие мало лизина; и некоторые другие. Наиболее высока биологическая ценность белков мяса, яиц, рыбы, икры, молока.

В связи с этим пища человека должна не просто содержать достаточное количество белка, но обязательно иметь в своем составе не менее 30% белков с высокой биологической ценностью, т. е. животного происхождения.

У людей встречается форма белковой недостаточности, развивающаяся при однообразном питании продуктами растительного происхождения с малым содержанием белка. При этом возникает заболевание, получившее название «квашиоркор». Оно встречается среди населения стран тропического и субтропического пояса Африки, Латинской Америки и Юго-Восточной Азии. Этим заболеванием страдают преимущественно дети в возрасте от 1 года до 5 лет.

Биологическая ценность одного и того же белка для разных людей различна. Вероятно, она не является какой-то определенной величиной, а может изменяться в зависимости от состояния организма, предварительного пищевого режима, интенсивности и характера физиологической деятельности, возраста, индивидуальных особенностей обмена веществ и других факторов.

Практически важно, чтобы два неполноценных белка, один из которых не содержит одних аминокислот, а другой — других, в сумме могли обеспечить потребности организма.

Азотистый баланс. Это соотношение количества азота, поступившего в организм с пищей и выделенного из него. Так как основным источником азота в организме является белок, то по азотистому балансу можно судить о соотношении количества поступившего и разрушенного в организме белка. Количество азота, поступившего с пищей, всегда больше количества усвоенного азота, так как часть его теряется с калом.

Усвоение азота вычисляют по разности содержания его в принятой пище и в кале. Зная количество усвоенного азота, легко вычислить общее количество усвоенного организмом белка, так как в белке содержится в среднем 16% азота, т. е. 1 г азота содержится в 6,25 г белка. Следовательно, умножив найденное количество азота на 6,25, можно определить количество усвоенного белка.

Для того чтобы установить количество разрушенного белка, необходимо знать общее количество азота, выведенного из организма. Азотсодержащие продукты белкового обмена (мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.) выделяются преимущественно с мочой и частично с потом. В условиях обычного, неинтенсивного потоотделения количество азота в поте можно не принимать во внимание, поэтому для определения количества распавшегося в организме белка обычно находят количество азота в моче и умножают на 6,25.

Между количеством азота, введенного с белками пищи, и количеством азота, выводимым из организма, существует определенная связь. Увеличение поступления белка в организм приводит к увеличению выделения азота из организма. У взрослого человека при адекватном питании, как правило, количество введенного в организм азота равно количеству азота, выведенного из организма. Это состояние получило название азотистого равновесия. Если в условиях азотистого равновесия повысить количество белка в пище, то азотистое равновесие вскоре восстановится, но уже на новом, более высоком уровне. Таким образом, азотистое равновесие может устанавливаться при значительных колебаниях содержания белка в пище.

В случаях, когда поступление азота превышает его выделение, говорят о положительном азотистом балансе. При этом синтез белка преобладает над его распадом. Устойчивый положительный азотистый баланс наблюдается всегда при увеличении массы тела. Он отмечается в период роста организма, во время беременности, в периоде выздоровления после тяжелых заболеваний, а также при усиленных спортивных тренировках, сопровождающихся увеличением массы мышц. В этих условиях происходит задержка азота в организме (ретенция азота).

Читайте так же:  Изотоник спортивное питание для чего пьют

Белки в организме не депонируются, т. е. не откладываются в запас, поэтому при поступлении с пищей значительного количества белка только часть его расходуется на пластические цели, большая же часть — на энергетические цели.

Когда количество выведенного из организма азота превышает количество поступившего азота, говорят об отрицательном азотистом балансе. Отрицательный азотистый баланс отмечается при белковом голодании, а также в случаях, когда в организм не поступают отдельные необходимые для синтеза белков аминокислоты.

Распад белка в организме протекает непрерывно. Степень распада белка обусловлена характером питания. Минимальные затраты белка в условиях белкового голодания наблюдаются при питании углеводами. В этих условиях выделение азота может быть в 3—З1/2 раза меньше, чем при полном голодании. Углеводы при этом выполняют сберегающую белки роль.

Распад белков в организме, происходящий при отсутствии белков в пище и достаточном введении всех других питательных веществ (углеводы, жиры, минеральные соли, вода, витамины), отражает те минимальные траты, которые обусловлены основными процессами жизнедеятельности. Эти наименьшие потери белка для организма в состоянии покоя, пересчитанные на 1 кг массы тела, были названы Рубнером коэффициентом изнашивания. Коэффициент изнашивания для взрослого человека равен 0,028—0,075 г азота на 1 кг массы тела в сутки.

Отрицательный азотистый баланс развивается при полном отсутствии или недостаточном количестве белка в пище, а также при потреблении пищи, содержащей неполноценные белки. Не исключена возможность дефицита белка при нормальном поступлении, но при значительном увеличении потребности в нем организма. Во всех этих случаях имеет место белковое голодание.

При белковом голодании даже в случаях достаточного поступления в организм жиров, углеводов, минеральных солей, воды и витаминов происходит постепенно нарастающая потеря массы тела, зависящая от того, что затраты тканевых белков (минимальные в этих условиях и равные коэффициенту изнашивания) не компенсируются поступлением белков с пищей, поэтому длительное белковое голодание в конечном счете, так же как и полное голодание, неизбежно приводит к смерти. Особенно тяжело переносит белковое голодание растущий организм, у которого в этом случае происходит не только потеря массы тела, но и остановка роста, обусловленная недостатком пластического материала, необходимого для построения клеточных структур.

Регуляция обмена белков. Нейроэндокринная регуляция обмена белков осуществляется рядом гормонов.

Соматотропный гормон гипофиза во время роста организма стимулирует увеличение массы всех органов и тканей. У взрослого человека он обеспечивает процесс синтеза белка за счет повышения проницаемости клеточных мембран для аминокислот, усиления синтеза РНК в ядре клетки и подавления синтеза катепсинов — внутриклеточных протеолитических ферментов.

Существенное влияние на белковый обмен оказывают гормоны щитовидной железы — тироксин и трийодтиронин. Они могут в определенных концентрациях стимулировать синтез белка и благодаря этому активизировать рост, развитие и дифференциацию тканей и органов.

Гормоны коры надпочечников — глюкокортикоиды (гидрокортизон, кортикостерон) усиливают распад белков в тканях, особенно в мышечной и лимфоидной. В печени же глюкокортикоиды, наоборот, стимулируют синтез белка.

Пластический и энергетический обмен

Обмен веществ (метаболизм) – это совокупность всех химических реакций, которые происходят в организме. Все эти реакции делятся на 2 группы

1. Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм, биосинтез) – это когда из простых веществ с затратой энергии образуются (синтезируются) более сложные. Пример:

  • При фотосинтезе из углекислого газа и воды синтезируется глюкоза.

2. Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм, дыхание) – это когда сложные вещества распадаются (окисляются) до более простых, и при этом выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности. Пример:

  • В митохондриях глюкоза, аминокислоты и жирные кислоты окисляются кислородом до углекислого газа и воды, при этом образуется энергия (клеточное дыхание)

Взаимосвязь пластического и энергетического обмена

  • Пластический обмен обеспечивает клетку сложными органическими веществами (белками, жирами, углеводами, нуклеиновыми кислотами), в том числе белками-ферментами для энергетического обмена.
  • Энергетический обмен обеспечивает клетку энергией. При выполнении работы (умственной, мышечной и т.п.) энергетический обмен усиливается.

АТФ – универсальное энергетическое вещество клетки (универсальный аккумулятор энергии). Образуется в процессе энергетического обмена (окисления органических веществ).

  • При энергетическом обмене все вещества распадаются, а АТФ – синтезируется. При этом энергия химических связей распавшихся сложных веществ переходит в энергию АТФ, энергия запасается в АТФ.
  • При пластическом обмене все вещества синтезируются, а АТФ – распадается. При этом расходуется энергия АТФ (энергия АТФ переходит в энергию химических связей сложных веществ, запасается в этих веществах).

Еще можно почитать

Тесты и задания

Выберите один, наиболее правильный вариант. В процессе пластического обмена
1) более сложные углеводы синтезируются из менее сложных
2) жиры превращаются в глицерин и жирные кислоты
3) белки окисляются с образованием углекислого газа, воды, азотсодержащих веществ
4) происходит освобождение энергии и синтез АТФ

Выберите три варианта. Чем пластический обмен отличается от энергетического?
1) энергия запасается в молекулах АТФ
2) запасенная в молекулах АТФ энергия расходуется
3) органические вещества синтезируются
4) происходит расщепление органических веществ
5) конечные продукты обмена — углекислый газ и вода
6) в результате реакций обмена образуются белки

Выберите один, наиболее правильный вариант. В процессе пластического обмена в клетках синтезируются молекулы
1) белков
2) воды
3) АТФ
4) неорганических веществ

Выберите один, наиболее правильный вариант. В чем проявляется взаимосвязь пластического и энергетического обмена
1) пластический обмен поставляет органические вещества для энергетического
2) энергетический обмен поставляет кислород для пластического
3) пластический обмен поставляет минеральные вещества для энергетического
4) пластический обмен поставляет молекулы АТФ для энергетического

Выберите один, наиболее правильный вариант. В процессе энергетического обмена, в отличие от пластического, происходит
1) расходование энергии, заключенной в молекулах АТФ
2) запасание энергии в макроэргических связях молекул АТФ
3) обеспечение клеток белками и липидами
4) обеспечение клеток углеводами и нуклеиновыми кислотами

1. Установите соответствие между характеристикой обмена и его видом: 1) пластический, 2) энергетический. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) окисление органических веществ
Б) образование полимеров из мономеров
В) расщепление АТФ
Г) запасание энергии в клетке
Д) репликация ДНК
Е) окислительное фосфорилирование

2. Установите соответствие между характеристикой обмена веществ в клетке и его видом: 1) энергетический, 2) пластический. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующим буквам.
А) происходит бескислородное расщепление глюкозы
Б) происходит на рибосомах, в хлоропластах
В) конечные продукты обмена – углекислый газ и вода
Г) органические вещества синтезируются
Д) используется энергия, заключенная в молекулах АТФ
Е) освобождается энергия и запасается в молекулах АТФ

Читайте так же:  Содержание креатина в мясе

3. Установите соответствие между признаками обмена веществ у человека и его видами: 1) пластический обмен, 2) энергетический обмен. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) вещества окисляются
Б) вещества синтезируются
В) энергия запасается в молекулах АТФ
Г) энергия расходуется
Д) в процессе участвуют рибосомы
Е) в процессе участвуют митохондрии

4. Установите соответствие между характеристиками обмена веществ и его видом: 1) энергетический, 2) пластический. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) репликация ДНК
Б) биосинтез белка
В) окисление органических веществ
Г) транскрипция
Д) синтез АТФ
Е) хемосинтез

5. Установите соответствие между характеристиками и видами обмена: 1) пластический, 2) энергетический. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) запасается энергия в молекулах АТФ
Б) синтезируются биополимеры
В) образуются углекислый газ и вода
Г) происходит окислительное фосфорилирование
Д) происходит репликация ДНК

Выберите три процесса, относящихся к энергетическому обмену веществ.
1) выделение кислорода в атмосферу
2) образование углекислого газа, воды, мочевины
3) окислительное фосфорилирование
4) синтез глюкозы
5) гликолиз
6) фотолиз воды

Выберите один, наиболее правильный вариант. Энергия, необходимая для мышечного сокращения, освобождается при
1) расщеплении органических веществ в органах пищеварения
2) раздражении мышцы нервными импульсами
3) окислении органических веществ в мышцах
4) синтезе АТФ

Выберите один, наиболее правильный вариант. В результате какого процесса в клетке синтезируются липиды?
1) диссимиляции
2) биологического окисления
3) пластического обмена
4) гликолиза

[1]

Выберите один, наиболее правильный вариант. Значение пластического обмена – снабжение организма
1) минеральными солями
2) кислородом
3) биополимерами
4) энергией

Выберите один, наиболее правильный вариант. Окисление органических веществ в организме человека происходит в
1) легочных пузырьках при дыхании
2) клетках тела в процессе пластического обмена
3) процессе переваривания пищи в пищеварительном тракте
4) клетках тела в процессе энергетического обмена

Выберите один, наиболее правильный вариант. Какие реакции обмена веществ в клетке сопровождаются затратами энергии?
1) подготовительного этапа энергетического обмена
2) молочнокислого брожения
3) окисления органических веществ
4) пластического обмена

1. Установите соответствие между процессами и составляющими частями метаболизма: 1) анаболизм (ассимиляция), 2) катаболизм (диссимиляция). Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) брожение
Б) гликолиз
В) дыхание
Г) синтез белка
Д) фотосинтез
Е) хемосинтез

2. Установите соответствие между характеристиками и процессами обмена веществ: 1) ассимиляция (анаболизм), 2) диссимиляция (катаболизм). Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) синтез органических веществ организма
Б) включает подготовительный этап, гликолиз и окислительное фосфорилирование
В) освобожденная энергия запасается в АТФ
Г) образуются вода и углекислый газ
Д) требует энергетических затрат
Е) происходит в хлоропластах и на рибосомах

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Обмен веществ – одно из основных свойств живых систем, он характеризуется тем, что происходит
1) избирательное реагирование на внешние воздействия окружающей среды
2) изменение интенсивности физиологических процессов и функций с различными периодами колебаний
3) передача из поколения в поколение признаков и свойств
4) поглощение необходимых веществ и выделение продуктов жизнедеятельности
5) поддержание относительно-постоянного физико-химического состава внутренней среды

1. Все приведенные ниже термины, кроме двух, используются для описания пластического обмена. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) репликация
2) дупликация
3) трансляция
4) транслокация
5) транскрипция

2. Все перечисленные ниже понятия, кроме двух, используют для описания пластического обмена веществ в клетке. Определите два понятия, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) ассимиляция
2) диссимиляция
3) гликолиз
4) транскрипция
5) трансляция

3. Перечисленные ниже термины, кроме двух, используются для характеристики пластического обмена. Определите два термина, выпадающих из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) расщепление
2) окисление
3) репликация
4) транскрипция
5) хемосинтез

Выберите один, наиболее правильный вариант. Азотистое основание аденин, рибоза и три остатка фосфорной кислоты входят в состав
1) ДНК
2) РНК
3) АТФ
4) белка

Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для характеристики энергетического обмена в клетке. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.
1) идёт с поглощением энергии
2) завершается в митохондриях
3) завершается в рибосомах
4) сопровождается синтезом молекул АТФ
5) завершается образованием углекислого газа

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны. (1) Обмен веществ, или метаболизм, – это совокупность реакций синтеза и распада веществ клетки и организма, связанных с выделением или поглощением энергии. (2) Совокупность реакций синтеза высокомолекулярных органических соединений из низкомолекулярных соединений относят к пластическому обмену. (3) В реакциях пластического обмена синтезируются молекулы АТФ. (4) Фотосинтез относят к энергетическому обмену. (5) В результате хемосинтеза синтезируются органические вещества из неорганических за счет энергии Солнца.

Источники


  1. Аэрогриль. Основа здорового питания. — Москва: Гостехиздат, 2002. — 320 c.

  2. Бурже, Д. Гигиена желудка / Д. Бурже. — М.: СПб: А.С. Суворина, 1995. — 786 c.

  3. Волков, Л.В. Теория и методика детского и юношеского спорта / Л.В. Волков. — М.: Олимпийская литература, 2002. — 822 c.
  4. О.Б. Казина Веселая физкультура для детей и их родителей. Занятия, развлечения, праздники, походы / О.Б. Казина. — М.: Академия Развития, ВКТ, 2008. — 144 c.
Пластический обмен аминокислоты белки
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here