Некоторые клетки пищеварительного тракта, рассеянные в слизистой оболочке и в пищеварительных железах и образующие диффузную эндокринную систему, выделяют регуляторные пептиды.
| Гормон | Эффекты |
| Гастрин | Усиление секреции HCI и пепсиногена, гипертрофия слизистой оболочки желудка, усиление моторики среднего и заднего отдела тракта |
| Секретин | Увеличение секреции гидрокарбонатов поджелудочной железой, потенцирование действия холецистокинина на поджелудочную железу, торможение секреции HCI и моторики желудка, усиление желчеобразования |
| Холецистокинин (ХЦК) | Усиление моторики желчного пузыря и секреции ферментов поджелудочной железой, торможение секреции HCI и моторики желудка, усиление секреции пепсиногена, усиление моторики тонкой и толстой кишки, угнетение аппетита |
| Желудочный (гастральный) ингибирующий пептид (ГИП) | Глюкозозависимое усиление высвобождения инсулина, торможение секреции и моторики желудка, усиление кишечной секреции |
| Мотилин | Усиление моторики желудка и тонкой кишки, активация секреции пепсиногена и тонкой кишки |
| Нейротензин | Торможение секреции HCI, усиление секреции поджелудочной железы, потенцирование эффектов секретина и ХЦК |
| Панкреатический полипептид (ПП) | Торможение секреции ферментов поджелудочной железой, антагонист ХЦК, релаксация желчного пузыря, усиление моторики желудка и тонкой кишки |
| Энтероглюкагон | Мобилизация углеводов, торможение секреции желудка и поджелудочной железы, угнетение моторики желудка и кишечника |
| Вазоактивный интестинальный пептид (ВИП) | Расслабление мышц кровеносных сосудов, сфинктеров, желчного пузыря, торможение секреции желудка, усиление секреции кишечника |
| Гастрин-рилизинг-фактор | Эффекты, аналогичные действию гастрина, усиление высвобождения ХЦК |
| Химоденин | Стимуляция секреции ХЦК |
| Вещество П | Усиление моторики кишечника, слюноотделения, секреции поджелудочной железы, торможение всасывания натрия |
| Энкефалин | Торможение секреции ферментов поджелудочной железой, усиление высвобождения гастрина (?) |
| БАД слюны: - лизоцим - калликреин - антианемический фактор - фактор стимуляции роста нервов и эпителия | антибактериальная активность, иммунитет, увеличение продукции антител, фагоцитов образование гипотензивных веществ, местная гиперемия, усиливает секрецию желудка |
Лекция 7.
Структурные компоненты пищи
Все пищевые вещества поступают в организм человека извне. В этой связи пища является уникальным экологическим фактором, который из экзогенного становится эндогенным. Соотношение углеводов, жиров и белков в пище взрослого человека должно быть 4:1:1, у детей – 5:1:1. Молоко матери по жирности равно коровьему, содержит в 2 раза меньше белков, но в 2 раза больше углеводов, соотношение основных веществ – 5:2:1. искусственные смеси состоят на 1\2 из коровьего молока, а также фруктозы, глюкозы и других веществ.
Белки — сложные азотистые высокомолекулярные полимеры, состоящие из аминокислот. Белки составляют важнейшую часть всех клеток и тканей: они являются субстратом, который лежит в основе развития всех жизненных процессов. Роль белков в организме чрезвычайно велика, так как их функции многообразны. Белки составляют примерно 20% массы человеческого тела и более 50% сухой массы клетки. Протеины входят в состав ядра, протоплазмы, мембран клеток всех органов и тканей. С белками связано осуществление основных проявлений жизни: обмена веществ, сократимости, раздражимости, способности к росту, размножению, а также мышлению.
Все ферменты, обеспечивающие осуществление химических превращений в организме, состоят из белков. Входя в состав нуклеопротеинов, белки способствуют воспроизводству живой материи. Белки костей и хрящей выполняют опорную функцию. Связывая значительные количества воды, белки образуют плотные коллоидные структуры, характерные для нашего тела. Из специфических белков формируются антитела, защищающие организм от внедрения микробов и вирусов, с чем связано возникновение иммунитета — невосприимчивости организма к инфекционному заболеванию. Сложный белок крови — гемоглобин снабжает ткани кислородом, фибриноген (белок плазмы) обусловливает свертываемость крови. Зрительный пурпур сетчатки глаза, в состав которого входит белок, обеспечивает восприятие света. В организме белок является источником энергии. В ткани человека белки не откладываются про запас, поэтому необходимо ежедневное их поступление с пищей.
Недостаточность белков в пищевом рационе является одной из основных причин повышения восприимчивости организма к инфекционным заболеваниям, снижаются процессы кроветворения, тормозится развитие растущего организма, нарушается деятельность нервной системы, печени, эндокринных желез и т.д. жизненно важные функции. Белки обеспечивают нормальную деятельность центральной нервной системы и ее высшего отдела — коры головного мозга. Недостаток белков в питании ослабляет умственную деятельность и снижает работоспособность человека.
У здорового взрослого человека при правильном питании расходуется весь поступивший с пищей белок, т.е. имеет место азотистое равновесие. Если белка недостаточно, то наблюдается отрицательный азотистый баланс, т.е. организм тратит для поддержания азотистого равновесия собственные белки тела, что приводит к заболеванию. При поступлении в организм с пищей недостаточного или минимального количества белка (25-30 г в сут.) человек постепенно худеет, использует все запасы жиров и углеводов, затем заболевает. Более или менее длительное употребление избыточного количества белка приводит к ухудшению деятельности нервной системы. Как показали специальные исследования, включение в суточный рацион около 200 г белка приводит после месяца употребления к нарушению деятельности центральной нервной системы. Употребление свыше 160 г белка в день в течение длительного времени в наших условиях труда и быта считается вредным. 1 г белка содержит 4 ккал энергии, но организм бережет эту энергию, так как не делает белковых запасов.
Известно, что белки различных тканей значительно отличаются друг от друга. Больше того, клетки одной и той же ткани обладают целым набором различных специфичных белков. Чем же определяется специфичность клеточных белков? Специфичность клеточных белков заключается в особенности их химического строения и физико-химических свойств. Химические особенности белков определяются их аминокислотным составом. Биологическая ценность белков обусловлена наличием в них незаменимых аминокислот. Различают биологически ценные (полноценные) и менее ценные (неполноценные) белки. Первые содержат все незаменимые аминокислоты, а вторые — дефицитны по одной или нескольким незаменимым аминокислотам. Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организме, в связи с чем необходимо их поступление с пищей.
К незаменимым аминокислотам относятся: валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин, а к частично и условно заменимым — гистидин, аргинин, цистеин, тирозин. К заменимым относят аланин, аспарагиновая кислота, аспарагин, глутаминовая кислота, глутамин, пролин, глицин, серин.
Аланин - ациклическая аминокислота, широко распространённая в живой природе. Входит в состав всех белков и встречается в организмах в свободном состоянии. Относится к числу заменимых аминокислот, т. к. легко синтезируется в организме животных и человека из безазотистых предшественников и усвояемого азота. В составе белков не встречается, но является продуктом промежуточного обмена аминокислот и входит в состав некоторых биологически активных соединений, например азотистых экстрактивных веществ скелетной мускулатуры — карнозина и анзерина, коэнзима А., а также одного из витаминов В — пантотеновой кислоты.
L-Alanine – заменимая аминокислота (Л – левовращающий изомер). Легко включается в процессы обмена углеводов и органических кислот, в организме может синтезироваться из пировиноградной кислоты. Входит в состав различных белков (в фиброине шёлка до 40%), содержится в свободном состоянии в плазме крови. Принимает участие в детоксикации аммиака при больших физических нагрузках.
Бета-аланин входит в структуру коэнзима А и ряда биологически активных пептидов, в том числе карнозина. В свободном состоянии обнаруживается в тканях мозга.
Аланин является важным источником энергии для головного мозга и центральной нервной системы; укрепляет иммунную систему путем выработки антител; активно участвует в метаболизме сахаров и органических кислот. Синтезируется из разветвленных аминокислот (лейцин, изолейцин, валин). Аланин может быть сырьем для синтеза глюкозы в организме. Это делает его важным источником энергии и регулятором уровня сахара в крови. Падение уровня сахара и недостаток углеводов в пище приводит к тому, что белок мышц разрушается, и печень превращает полученный аланин в глюкозу (процесс глюконеогенеза), чтобы выровнять уровень глюкозы в крови.
Аргинин - алифатическая аминокислота. В организме аргинин присутствует в свободном виде и в составе белков. Аргинин участвует в синтезе мочевины и других процессах азотистого обмена.
Аспарагиновая кислота (аминоянтарная кислота, аспартат) — алифатическая аминокислота, одна из 20 протеиногенных аминокислот организма. Встречается во всех организмах в свободном виде и в составе белков. Аспарагин был выделен из сока спаржи (англ. Asparagus) в 1806 году французским химиком Луи-Никола Вокленом, став первой полученной человеком аминокислотой.
Аспарагиновая кислота – в организме присутствует в составе белков и в свободном виде. Синтезируется в организме из аспарагина.
Аспарагиновая кислота играет важную роль в обмене азотистых веществ. Участвует в образовании пиримидиновых оснований, мочевины. Аспарагиновая кислота помогает выделять вредный аммиак из организма. Когда аммиак попадает в систему кровообращения, он действует как высокотоксичное вещество. Удаляя аммиак, аспарагиновая кислота помогает защитить центральную нервную систему.
Кроме того, аспарагиновая кислота способствует превращению углеводов в глюкозу и последующему запасанию гликогена. Поэтому она может быть важным фактором в повышении сопротивляемости к усталости. Когда соли аспарагиновой кислоты давали атлетам, их стойкость и выносливость значительно повышались.
Аспарагиновая кислота участвует в работе иммунной системы и синтезе ДНК и РНК (основные носители генетической информации), ускоряет процесс образования иммуноглобулинов и антител, нормализует процессы возбуждения и торможения в центральной нервной системе.
Валин - алифатическая незаменимая аминокислота, входящая в состав всех белков. Валин служит одним из исходных веществ при биосинтезе пантотеновой кислоты (витамин В3) и пенициллина, при дефиците Валина может повреждаться миелиновое покрытие нервных волокон и возникать отрицательный водородный баланс организма, расстройства координации движений.
Гистидин - входит в состав карнозина и ансерина, играет важную роль в образовании гемоглобина, необходим для выработки эритроцитов. Способствует регулированию уровня сахара в крови и производству энергии.
Глицин — простейшая алифатическая аминокислота, единственная аминокислота, не имеющая оптических изомеров.
Глицин входит в состав многих белков и биологически активных соединений. Из глицина в живых клетках синтезируются порфирины и пуриновые основания.
Глицин также является нейромедиаторной аминокислотой. Рецепторы к глицину имеются во многих участках головного мозга и спинного мозга и оказывают «тормозное» воздействие на нейроны, уменьшают выделение из нейронов «возбуждающих» аминокислот, таких, как глутаминовая кислота, и повышают выделение ГАМК.
Глицин является регулятором обмена веществ, нормализует и активирует процессы защитного торможения в центральной нервной системе, уменьшает психоэмоциональное напряжение, повышает умственную работоспособность.
Глутамин — алифатическая аминокислота, одна из 20 стандартных аминокислот, входящих в состав белка. Глутамин полярен, не заряжен и является амидом моноаминодикарбоновой глутаминовой кислоты, образуясь из неё в результате прямого аминирования под воздействием глутаминсинтетазы.
В живых организмах глутаминовая кислота и её анион глутамат присутствуют в составе белков, ряда низкомолекулярных веществ и в свободном виде. Глутаминовая кислота играет важную роль в азотистом обмене.
Глутаминовая кислота также является нейромедиаторной аминокислотой, одним из важных представителей класса «возбуждающих аминокислот». Связывание аниона глутамата со специфическими рецепторами нейронов приводит к возбуждению нейронов и усилению передачи нервных импульсов. Однако повышенное содержание глутамата в синапсах между нейронами может перевозбудить и даже убить эти клетки, что приводит к таким заболеваниям, как АЛС. Для избежания таких последствий, глиальные клетки, астроциты (клетки астроглии), поглощают избыток глутамата. Он переводится в эти клетки с помощью транспортного белка GLT1, который присутствует в клеточной мембране астроцитов. Будучи переведённым в клетки астроглии, глутамат больше не приводит к повреждению нейронов. Глутаминовая кислота (E620) и её соли (Глутамат натрия (Е621), Е622, Е623, Е624, Е625) используются как усилитель вкуса во многих пищевых концентратах и консервах, придавая им вкус, характерный мясу.
Изолейцин - алифатическая аминокислота; незаменимая аминокислота. Изолейцин входит в состав всех природных белков.
Лейцин - алифатическая аминокислота; незаменимая аминокислота, необходим для роста и залечивания костей, мышц. При его метаболизме высвобождается энергия, способствует стабилизации уровня сахара в крови. Обнаружено, что Лейцина не хватает в крови у алкоголиков и наркоманов. Его дефицит может спровоцировать гипогликемию у младенцев, задержку роста, уменьшение массы тела, изменения в почках и щитовидной железе.
Лейцин входит в состав всех природных белков, применяется для лечения болезней печени, анемий и других заболеваний.
Лизин - алифатическая аминокислота с выраженными свойствами основания; незаменимая аминокислота, укрепляет иммунную систему, содействует росту костей и образованию коллагена, улучшает сосредоточенность, помогает предотвратить герпес. Недостаток в пище Лизина приводит к нарушению кровообращения (уменьшается количество эритроцитов, уменьшается содержание в них гемоглобина). Дефицит приводит к истощению мышц, нарушению кальцификации костей, изменениям в печени и легких.
Лизин входит в состав белков. Синтетический лизин применяют для обогащения кормов и пищевых продуктов.
Метионин - алифатическая аминокислота; незаменимая аминокислота. Метионин входит в состав белков, служит в организме донором метильных групп при биосинтезе холина, адреналина и др., а также источником серы при биосинтезе цистеина, известен как "липотропный" агент, так как сокращает запас жиров в печени и организме в целом и понижает количество холестерина. Создает новую костную ткань, препятствует заболеваниям ногтей, защищает почки и является природным хелатирующим агентом для тяжелых металлов. Имеет большое значение для функций надпочечников и синтеза адреналина. Дефицит метионина может приводить к перерождению жиров и циррозу печени.
Синтетический метионин применяют для обогащения кормов и пищи.
Пролин — гетероцикическая аминокислота. Существует в двух оптически изомерных формах — L и D, а также в виде рацемата.
L-пролин — одна из двадцати протеиногенных аминокислот. Считается, что пролин входит в состав всех белков всех организмов. Особенно богат пролином основной белок соединительной ткани — коллаген.
Представляет собой бесцветные легко растворимые в воде кристаллы, плавящиеся при температуре около 220 °C. Также хорошо растворим в этаноле, хуже — в ацетоне и бензоле, не растворим в эфире.
В организме пролин синтезируется из глутаминовой кислоты.
В составе коллагена пролин при участии аскорбиновой кислоты окисляется в оксипролин. Чередующиеся остатки пролина и оксипролина способствуют созданию стабильной трёхспиральной структуры коллагена, придающей молекуле прочность.
Серин — гидроксиаминокислота, существует в виде двух оптических изомеров — L и D.
L-серин участвует в построении почти всех природных белков. Впервые серин был выделен из шёлка, в белках которого он обнаружен в наибольших количествах. Серин относится к группе заменимых аминокислот, в организме человека он может синтезироваться из промежуточного продукта гликолиза — 3-фосфоглицерата.
Серин участвует в образовании активных центров ряда ферментов (эстераз, пептидгидролаз), обеспечивая их функцию. Протеолитические ферменты, активные центры которых богаты серином, относят к отдельному классу сериновых эндопептидаз.
Действие некоторых ФОС основано на необратимом присоединении молекулы яда к OH- группам остатков серина, приводящему к полному ингибированию каталитической активности ферментов. Токсический эффект прежде всего связан с ингибированием ацетилхолинэстеразы.
Фосфорилирование остатков серина в составе белков имеет важное значение в механизмах межклеточной передачи сигналов.
Кроме того, серин участвует в биосинтезе ряда других заменимых аминокислот: глицина, цистеина, метионина, триптофана.
Глицин образуется из серина при действии серин-оксиметилтрансферазы в присутствии тетрагидрофолиевой кислоты. Кроме того, серин является исходным продуктом синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, сфинголипидов, этаноламина, и других важных продуктов обмена веществ.
Тирозин — ароматическая альфа-аминокислота, существует в двух оптически изомерных формах — L и D. По строению соединение отличается от фенилаланина лишь наличием гидроксильной группы в пара- положении.
L-тирозин относится к группе протеиногенных аминокислот и входит в состав множества природных белков, в том числе и ферментов, в некоторых из которых тирозину принадлежит важная роль регуляции их функциональной активности. Часто объектом атаки фосфорилирующих ферментов — протеинкиназ является именно остаток тирозина. Кроме того, тирозин является предшественником синтеза ряда важных биологически активных веществ, в том числе катехоламинов (дофамин, адреналин, норадреналин), тиреоидных гормонов и пигмента меланина.
Тирозин является заменимой аминокислотой, то есть при недостаточном поступлении тирозина с пищей аминокислота может синтезироваться силами самого организма. Предшественником тирозина является фенилаланин. Образование тирозина в организме в большей степени необходимо для удаления избытка фенилаланина, а не для восстановления запасов тирозина, так как он обычно в достаточном объёме поступает с белками пищи, и его дефицита как правило не возникает. Реакция протекает в печени под действием фермента фенилаланин-4-гидроксилазы. Дефицит или снижение активности этого фермента проявляются тяжелым метаболическим нарушением — фенилкетонурией.
Треонин - алифатическая аминокислота; незаменимая аминокислота. Треонин входит в состав всех белков, за исключением протаминов.