Любой клетке, как и всякой живой системе, присуща способность сохранять свой состав и все свои свойства на относительно постоянном уровне. Так, например, содержание АТФ в клетках составляет около 0. 04%, и эта величина стойко удерживается, несмотря на то, что АТФ постоянно расходуется в клетке в процессе жизнедеятельности. Другой пример. Реакция клеточного содержимого слабощелочная, и эта реакция устойчиво удерживается, несмотря на то что в процессе обмена веществ постоянно образуются кислоты и основания. Стойко удерживается на определенном уровне не только химический состав клетки, но и другие ее свойства. Высокую устойчивость живых систем нельзя объяснить свойствами материалов, из которых они состоят, так как белки, жиры и углеводы обладают незначительной устойчивостью. Устойчивость живых систем активна, она обусловлена сложными процессами координации и регуляции.
Рассмотрим, например, каким образом поддерживается постоянство содержания АТФ в клетке. АТФ расходуется клеткой при осуществлении ею какой-либо деятельности. Синтез АТФ происходит в результате процессов бескислородного и кислородного расщепления глюкозы. Очевидно, постоянство содержания АТФ достигается благодаря точному уравновешиванию обоих процессов - расхода АТФ и ее синтеза. При снижении количества АТФ в клетке включаются процессы бескислородного и кислородного расщепления глюкозы, в ходе которых АТФ синтезируется. Когда уровень АТФ достигнет нормы, синтез АТФ притормаживается.
Включение и выключение процессов, обеспечивающих поддержание нормального состава клетки, происходит в ней автоматически. Такую регуляцию называют саморегуляцией или авторегуляцией.
Основой регуляции деятельности клетки являются процессы информации, т. е. сигналы. Сигналом служит изменение, возникающее в каком-нибудь звене системы. В ответ на сигнал включается процесс, в результате которого возникшее изменение устраняется. Когда нормальное состояние системы восстановлено - это служит новым сигналом для выключения процесса.
Понижение содержания АТФ в клетке представляет сигнал, включающий процесс синтеза АТФ. Когда концентрация АТФ достигнет нормы - это новый сигнал, приводящий к выключению синтеза АТФ.
По своему механизму сигнализация в клетке носит химический характер: сигналом служит химическое вещество - появление его или изменение его концентрации.
Прием сигналов, передача их и ответные реакции на сигнализацию осуществляются ферментами.
БЕЛКИ - сложные вещества - полимеры, состоящие из аминокислот, связанных между собой пептидной связью.
Функции белков:
Организм человека в нормальных условиях (в условиях, когда нет необходимости пополнения дефицита ами- нокислот за счет распада сывороточных и клеточных белков) практически лишен резервов белка (мобилизу- емый резерв - 45г : 40г в мыщцах, 5г в крови и печени), поэтому единственным источником пополнения фонда аминокислот, из которых синтезируются белки организма, могут служить только белки пищи.
Различают заменимые аминокислоты (синтезируются в организме) и незаменимые аминокислоты (не могут синтезироваться в организме, а поэтому должны поступать в организм в пищей). К незаменимым амино- кислотам относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин.
Недостаток незаменимых аминокислот в пище приводит к нарушениям белкового обмена.
Кроме основной функции белков - белки как пластический материал, он может использоваться и как источник энергии при недостатке других веществ (углеводов и жиров). При окислении 1 г белка освобождается около 4,1 ккал.
Поступая в организм с пищей белки окончательно расщепляются в ки-шечнике до аминокислот, всасываются в кровь и транспортируется в печень. Из печени аминокислоты поступают в ткани, где и используются в основ- ном для синтеза белков. Конечными продуктами метаболизма белков является аммиак, мочевина, мочевая кис- лота. Они выводятся из организма почками и частично потовыми железами.
При избыточном поступлении белков в организм, превышающем потреб-ность, они могут превращаться в углеводы и жиры. Избыточное потребление белка вызывают перегрузку работы печени и почек, участвующих в обезвреживании и элиминации их метаболитов. Повышается риск формирования аллергических реакций. Уси- ливаются процессы гниения в кишечнике - расстройство пищеварения в кишечнике.
Дефицит белка в пище приводит к явлениям белкового голодания - истощению, дистрофии внутренних орга- нов, голодные отеки, апатия, снижению резистентности организма к действию повреждающих факторов внеш- ней среды, мышечной слабости, нарушении функции центральной и периферической нервной системы, нару- шению ОМЦ, нарушение развития у детей.
Суточная потребность в белках - 1 г/кг веса при условии достаточного содержания незаменимых аминокислот (например, при приеме около 30 г животного белка), старики и дети - 1,2-1,5 г/кг, при тяжелой работе, росте мышц - 2 г/кг.
Большую роль в обмене белков играет азот. Азот является обязательной составной частью белка и продуктов его расщепления. Азот поступает в организм только с белковой пищей. Белки содержат в среднем 16% азота.
Азотистым балансом называется разность между количеством азота поступившего в организм и количест- вом азота выведенного из организма. Различают: азотистое равновесие, положительный и отрицательный азо- тистый баланс.
Для здорового в обычных условиях характерно азотистое равновесие. В период роста, во время беременности, при интенсивных физических нагрузках наблюдается (при росте мышечной массы) положительный азотистый баланс. Отрицательный азотистый баланс формируется при белковом голодании, лихорадочных состояниях, нарушениях нейроэндокринной регуляции белкового обмена.