Глава 3. Основы метаболизма
Всякая структура представляет собой комплексы молекулярно связанных объединений, имеющих конкретные назначения. В человеческом теле такие объединения называются органами и системами.
Особую роль в их образовании и функционировании имеют полимерные молекулы, классифицируемые на жиры, белки, углеводы, ферменты (регуляторы обменных процессов в клетках органов и тканей тела) и гормоны (регуляторы процессов жизнедеятельности организма).
Белки
Этот класс полимерных молекул наиболее разнообразен в живых организмах. Характерной чертой, отличающей его от жиров и углеводов, является присутствие атомов азота, наличие которого в составе воздушной среды наибольшее (более 70 %).
Белки – основной компонент мышечной ткани, кожного и волосяного покрова, тканевых жидкостей, протоплазмы любых клеток. Их ещё называют протеинами.
Основным строительным материалом белковых молекул являются молекулы аминокислот. Название связано с наличием в них аммиачного остатка, придающего молекулам свойства образовывать основания в химических реакциях с щелочными молекулами.
Белки в организме образуются из пищевых продуктов, содержащих аминокислоты.
Первичное образование аминокислот происходит в растительных организмах. Некоторые аминокислоты организм человека может вырабатывать (синтезировать) из остатков других аминокислот.
Белковые молекулы могут служить материалом для образования углеводов и жиров. Такие преобразования сопровождаются выделением аммиака или мочевой кислоты (мочевина). В периоды голодания белковые молекулы служат материалом для образования ферментов и гормонов, что влечёт разрушение клеток, образующих ткани организма.
Наиболее сложным видом белков являются нуклеопротеиды, предстающие в виде комплексов белков и нуклеиновых кислот, обеспечивающих процессы синтеза молекул, сопутствующих процессам роста и размножения клеток.
Формы белковых молекул разнообразны. Большая часть их видов имеет палочковидную форму, называемую фибриллярной. Ими образуются структуры ногтей, мышц.
Другой распространенный вид формы – глобулярный. Молекулы их имеют сферическую или эллипсоидную форму и составлены исключительно из разнообразных сочетаний аминокислот. За счёт этого разнообразия глобулы имеют исключительное значение.
Третьей распространённой формой является спиралевидная форма, вроде пружины. Она наиболее простая, образует структуру волос, сухожилий, костных тканей. Имеются виды одиночных, двойных и тройных спиралей.
Белки невероятно сложные молекулы, без которых не могут существовать органические формы жизней.
Белковая молекула, связанная с небелковой молекулой, называется протеином – сложным белком с полипептидной цепью.
Для образования необходимых организму белков используются белки, поступающие из пищевых продуктов по следующей схеме.
В желудке, под влиянием соляной кислоты (кислоты увеличивают способность белков к набуханию, а соли – понижают её) и ферментов, происходит частичное расщепление белков. Дальнейшее их расщепление на аминокислоты происходит в кишечнике с помощью других ферментов. Оттуда они поступают в печень, а через систему кровообращения и лимфатическую систему достигают клеток тканей, в которых собираются нужные виды белков. Незадействованные продукты расщепления эвакуируются из тела, служа, попутно, питательной средой микрофлоры организма.
Термин «молекулы жизни» свидетельствует о протекании биологических процессов на атомно-молекулярном уровне.
Для построения сложнейших биологических структур задействовано ограниченное количество простых молекул – аминокислот, углеводов и других органических и неорганических молекул, являющихся материалом для построения белков, нуклеиновых кислот, полиуглеводов образованием ковалентных и валентных связей между молекулами. По сути, такие связи обязаны вовлечению электронов одних атомов на валентные орбиты атомов, привлекаемых к образованию новой молекулы.
Известны десятки тысяч видов белков. 20 % белков представляют собой аминокислоты, ведущие себя и как кислоты, и как основания (амины) одновременно. В больших белковых молекулах количество аминокислотных групп достигает нескольких сотен.
Молекулы, составленные из более 70 молекул аминокислот, называют белками или протеинами. Аминокислоты в водных растворах могут становиться как кислотами, так и щелочами.
Бытует ошибочное суждение, что организм человека на 70% состоит из воды. Это недоразумение, в нём циркулируют водные растворы веществ: таков результат ионизации разных аминокислот. Очень хорошо растворимые в воде белки называют ферментами. Они способствуют ускорению разнообразных процессов в тысячи и более раз, способствуя встрече конкретной пары разных молекул удержанием одной из них на своей поверхности, захвата второй молекулы и освобождением образованной молекулы.
Белки, циркулирующие в кровеносной системе в виде шарообразных телец – белые кровяные тельца – это наши защитники – лейкоциты.