Биосинтез фосфоглицеридов

Синтез наиболее важных фосфоглицеридов локализован главным образом в эндо-плазматической сети клетки.

Биосинтез фосфатидилэтаноламина. Первоначально этаноламин при участии соот­ветствующей киназы фосфорилируется с образованием фосфоэтаноламина:

Затем фосфоэтаноламин взаимодействует с цитидинтрифосфатом (ЦТФ), в ре­зультате образуются цитидиндифосфатэтаноламин (ЦДФ-этаноламин) и пирофосфат (ФФ„):

В следующей реакции ЦДФ-этаноламин, взаимодействуя с 1,2-диглицеридом, образующимся при дефосфорилировании фосфатидной кислоты, превращается в фосфатидилэтаноламин, реакция катализируется феоментом этаноламинфосфотранс-феразой: \

ЦДФ-этаноламин + 1,2-диглицерид -> Фосфатидилэтаноламин + ЦМФ.

Биосинтез фосфатидилхолина (лецитина). Фосфатидилэтаноламин является пред­шественником фосфатидилхолина. В результате последовательного переноса трех метальных групп от трех молекул S-аденозилметионина (донора метальных групп, см. главу 11) к аминогруппе остатка этаноламина образуется фосфатидилхолин:

Существует еще один путь синтеза фосфатидилхолина в клетках животных. В этом случае, как и при синтезе фосфатидилэтаноламина, используется ЦТФ в ка­честве переносчика, но уже не фосфоэтаноламина, а фосфохолина.

На первом этапе синтеза свободный холин активируется под действием холин-киназы с образованием фосфохолина:

Холин + АТФ -> Фосфохолин + АДФ.

Затем фосфохолин реагирует с ЦТФ, образуя цитидиндифосфатхолин (ЦДФ-холин): Фосфохолин + ЦТФ -> ЦДФ-холин + ФФ„.

В дальнейшем ЦДФ-холин взаимодействует с 1,2-диглицеридом, в результате образуется фосфатидилхолин:

ЦДФ-холин + 1,2-диглицерид -> Фосфатидилхолин + ЦМФ.

Биосинтез фосфатидилсерина. У млекопитающих фосфатидилсерин образуется в реакции обмена этаноламина на серии следующим путем:

Са^{2 +}

Фосфатидилэтаноламин-f-L-серин,zr*_ Фосфатидилсерин + Этаноламин.

Существует и второй путь образования фосфатидилсерина, который связан с предварительным вовлечением фосфатидной кислоты в синтез фосфоглицеридов:

Затем происходит перенос серина на фосфатидильный остаток с образованием фосфатидилсерина ¹:

ЦДФ-диглицерид + L-серин -> Фосфатидилсерии + ЦМФ. Заметим, что таким же путем происходит образование фосфатидилинозитола.

Биосинтез холестерина

В 40 —60-х годах нашего столетия К. Блох и сотр. в опытах с использованием ацетата, меченного ¹⁴С по метальной и карбоксильной группе, показали, что оба атома углерода уксусной кислоты включаются в холестерин печени приблизительно в одинаковых количествах. Кроме того, было доказано, что все атомы углерода холестерина происходят из ацетата.

В дальнейшем благодаря работам Ф. Линена, Г. Попьяка, Дж. Корнфорта, А. Н. Климова и других исследователей были выяснены основные детали фермен­тативного синтеза холестерина, насчитывающего более 35 энзиматических реакций. В синтезе холестерина можно выделить три основные стадии: первая — превращение активного ацетата в мевалоновую кислоту, вторая — образование сквалена из мева-лоновой кислоты, третья — циклизация сквалена в холестерин.

Рассмотрим стадию превращения активного ацетата в мевалоновую кислоту. Начальным этапом синтеза мевалоновой кислоты из ацетил-КоА является образо­вание ацетоацетил-КоА посредством обратимой тиолазной реакции:

Затем при последующей конденсации ацетоацетил-КоА с третьей молекулой ацетил-КоА при участии оксиметилглутарил-КоА-синтазы (ОМГ-КоА-синтазы) обра­зуется р-окси-Р-метилглутарил-КоА:²

Далее Р-окси-[3-метилглутарил-КоА под действием регуляторного фермента НАДФ-зависимой оксиметилглутарил-КоА-редуктазы (ОМГ-КоА-редуктазы) в резуль­тате восстановления одной из карбоксильных групп и отщепления HS-KoA превра­щается в мевалоновую кислоту:

СН₃ - СО - S-KoA + СН₃ - СО - S-KoA^===r:===r >

Ацетил-КоА-ацетилтрансфераза

<=»CH₃-CO-CH₂-CO-S-KoA + HS-KoA

Ацетоацетил-КоА

ОМГ-КоА-редуктазная реакция - первая практически необратимая реакция в цепи биосинтеза холестерина и протекает она со значительной потерей свободной энер­гии (около 33,6 кДж). Установлено, что данная реакция лимитирует скорость био­синтеза холестерина

Наряду с классическим путем биосинтеза мевалоновой кислоты имеется второй путь, в котором в качестве промежуточного субстрата, по-видимому, образуется не р-окси-|3-метил-глутарил-КоА, а Р-окси-Р-метилглутарил-5-АПБ. Реакции этого пути идентичны начальным стадиям биосинтеза жирных кислот вплоть до образования ацетоацетил-S-AnB. В образовании мевалоновой кислоты по этому пути принимает участие ацетил-КоА-карбоксилаза — фермент, осуществляющий превращение ацетил-КоА в малонил-КоА. Оптимальное соотношение мало-нил-КоА и ацетил-КоА для синтеза мевалоновой кислоты: 2 молекулы ацетил-КоА на 1 моле­кулу малонил-КоА.

Участие малонил-КоА, основного субстрата биосинтеза жирных кислот, в образовании мевалоновой кислоты и различных полиизопреноидов показано для ряда биологических объектов: печени голубя и крысы, молочной железы кролика, бесклеточных дрожжевых экстрактов. Этот путь биосинтеза мевалоновой кислоты отмечается преимущественно в цито-золе клеток печени. Существенную роль в образовании мевалоната в данном случае играет ОМГ-КоА-редуктаза, обнаруженная в растворимой фракции печени крысы и неидентичная микросомному ферменту по ряду кинетических и регуляторных свойств. Регуляция второго пути биосинтеза мевалоновой кислоты при ряде воздействий (голодание, кормление холесте­рином, введение поверхностно-активного вещества — тритона WR-1339) отличается от регуляции первого пути, в котором принимает участие микросомная редуктаза. Эти данные свидетель­ствуют о существовании двух автономных систем биосинтеза мевалоновой кислоты. Физиоло­гическая роль второго пути окончательно не изучена. Полагают, что он имеет определенное значение не только для синтеза веществ нестероидной природы, таких как боковая цепь убихинона и уникального основания М⁶-(Д²-изопентил)-аденозина некоторых тРНК, но и для биосинтеза стероидов (А. Н. Климов, Э. Д. Полякова).

На второй стадии синтеза холестерина мевалоновая кислота превращается в сквален. Реакции второй стадии начинаются с фосфорилирования мевалоновой кислоты с помощью АТФ. В результате образуется 5-фосфорный эфир, а затем 5-пирофосфорный эфир мевалоновой кислоты:

5-пирофосфомевалоновая кислота в результате последующего фосфорилирова-ния третичной гидроксильной группы образует нестабильный промежуточный про-

дукт - З-фосфо-5-пирофосфомевалоновую кислоту, которая, декарбоксилируясь и теряя остаток фосфорной кислоты, превращается в изопентенилпирофосфат. Послед­ний изомеризуется в диметилаллилпирофосфат:

Затем оба изомерных изопентенилпирофосфата (диметилаллилпирофосфат и изо­пентенилпирофосфат) конденсируются с высвобождением пирофосфата и образова­нием геранилпирофосфата:

В заключительной реакции данной стадии в результате НАДФН₂-зависимой восстановительной конденсации двух молекул фарнезилпирофосфата образуется сква-лен:

На третьей стадии биосинтеза холестерина сквален под влиянием скваленоксидо-циклазы циклизируется с образованием ланостерина. Дальнейший процесс превраще­ния ланостерина в холестерин включает ряд реакций, сопровождающихся удалением трех метальных групп, насыщением двойной связи в боковой цепи и перемещением двойной связи в кольце В из положения 8,9 в положение 5,6 (детально эти послед­ние реакции еще не изучены):

Регуляция липидного обмена

Обмен липидов прежде всего регулируется ЦНС. Кора мозга оказывает тро­фическое влияние на жировую ткань либо через нижележащие епде.чы ЦНС -сим­патическую и парасимпатическую системы, либо через эндокринные железы. В настоя­щее время установлен целый ряд биохимических механизмов, лежащих в основе действия гормонов на липидный обмен.

Известно, что длительный отрицательный эмоциональный стресс, сопровождаю­щийся увеличением выброса кагехоламинов в кровяное русло, может вызывать за­метное похудание. Здесь уместно напомнить, что жировая ткань обитыю иннерви-руется волокнами симпатической нервной системы и возбуждение этих волокон сопровождается выделением норадреналина непосредственно в жировую ткань. Адре­налин и норадреналин увеличивают скорость липолиза в жировой ткани; в резуль­тате усиливается мобилизация жирных кислот из жировых депо и содержание не-этерифицированных жирных кислот в плазме крови повышается. Как уже О1мечалось, тканевые липазы (григлицеридлипаза) существуют в двух взаимопреврашающихся формах, одна из которых фосфори.тироваиа и каталитически активна, тогда как другая — нефосфорилирована и неактивна. Адреналин стимулирует через аденилатцик-лазу синтез нАМФ. В свою очередь цАМФ активирует соответствующую протеин-циклазу, которая способствует фосфорилированию липазы, i. e. образованию ее ак­тивной формы. Следует заметить, что действие глюкагона па диполи гическую систему сходно с действием катехоламинов. Не подлежит также сомнению, что секрет пе­редней доли гипофиза, в частности соматотропный гормон, оказывает влияние на ли­пидный обмен. Гипофункция железы приводит к отложению жира в организме, наступает гипофизарное ожирение. Напротив, повышенная продукция СТГ стимули­рует липолиз, и содержание жирных кислот в плазме крови увеличивается. Дока­зано, что стимуляция липолиза СТГ блокируется ингибиторами синтеза мРНК. Кроме того, известно, что действие СТГ на липолиз характеризуется наличием лаг-фазы продолжительностью около часа, тогда как адреналин стимулирует липолиз почти мгновенно. Иными словами, можно счиппь. что первичное действие этих двух типов гормонов на липолиз проявляется различными путями. Адреналин стимулирует актив­ность аденилатниклазы. а СТГ индуцирует синтез данного фермента. Конкретный механизм, с помощью которого СТГ гормон избирательно увеличивает синтез аденилатниклазы, пока неизвестен.

Инсулин оказывает противоположное адреналину и глюкагону действие на липо­лиз и мобилизацию жирных кислот. Недавно было показано, что инсулин стимули-

Та блина 10.2. Влияние некоторых факторов на мобилизацию жирных кислот из жировой ткани |по А. Н. Климову и др., 1978J

Фактор	Характер! г> 1,,И!,,Ш>1 Прсдпола; ясмыи механизм;	1ЛЙСГВИЯ
Катехоламинм. i лшка-	Усиление	Активация адениiiai циклазы
гон, тироксин, глюко-Кортикоиды СТГ. АКТ Г
»	Усиление синтеза адеиилаiциклазы	и	i ормоночувсгви-
		тельной липазы
Простагландины	Угнетение	Ослабление действия	катехоламинов	на	аденилатиикла-
		зу, угнетение аденила	iциклазы
Инсулин	»	Торможение освобож	(ения жирных к	и с.	Ю1 в результате
		активации iликолиза	В ЖИрОВОЙ 1 Kill	гн;	активация фос-
		фодичстсразы цАМФ
Стресс, физическая на-	Усиление	Стимуляция секреции	катехоламинов	и	yi нетение секре-
грузка, голодание, ох-		ции инсулина
лаждение

рует фосфодиэстеразную активность в жировой ткани. Поскольку фосфодиэстерай играет важную роль в поддержании стационарного уровня цАМФ в тканях, увели чение содержания инсулина должно вызывать повышение активности фосфодихте разы, что в свою очередь приводит к уменьшению концентрации цАМФ в клетке а следовательно, и образованию активной формы липазы.

Несомненно, что и другие гормоны, в частности тироксин, половые гормоны, также оказывают влияние на липидный обмен. Например, известно, что удалеюк половых желез (кастрация) вызывает у животных избыточное отложение жира. Однако сведения, которыми мы располагаем, не дают пока основания с уверен­ностью говорить о конкретном механизме их действия на обмен липидов. В табл. 10.2 приведены сводные данные о влиянии ряда факторов на мобилизацию жирных кислот из жировых депо.

Нарушения липиднрго обмена

Нарушение процессов всасывания жиров. Нарушения липидного обмена могут на­ступать уже в процессе переваривания и всасывания жиров. Одна группа расстройств связана с недостаточным поступлением панкреатической липазы в кишечник, вторая группа — обусловлена нарушением поступления в кишечник желчи. Кроме того, на­рушения процессов переваривания и всасывания липидов могут быть связаны с заболег ваниями желудочно-кишечного тракта (при энтеритах, гиповитаминозах и некоторых' других патологических состояниях). Образовавшиеся в полости кишечника моногли-: цериды и жирные кислоты не могут нормально всасываться из-за повреждения¹, эпителиального покрова кишечника. Во всех этих случаях кал содержит много не-расщепленного жира или невсосавшихся высших жирных кислот и имеет характер­ный серовато-белый цвет.

Нарушение процессов перехода жира из крови в ткани. При недостаточной актив­ности липопротеинлипазы крови нарушается переход жирных кислот из хиломикро-нов (ХМ) плазмы крови в жировые депо (не расщепляются триглицериды). Чаще это наследственное заболевание, связанное с полным отсутствием активности липо­протеинлипазы. Плазма крови при этом имеет молочный цвет из-за чрезвычайно высокого содержания ХМ. Наиболее эффективным лечением этого заболевания яв­ляется замена природных жиров, содержащих жирные кислоты с 16—18 углеродными атомами, на синтетические, в состав которых входят короткоцепочечные жирные кислоты с 8—10 углеродными атомами. Эти жирные кислоты способны всасываться из кишечника непосредственно в кровь без предварительного образования ХМ.

Кетонемия и кетонурия. В крови здорового человека кетоновые (ацетоновые) тела содержатся лишь в очень небольших концентрациях. Однако при голодании, а также у лиц с тяжелой формой сахарного диабета, как уже указывалось, содержание кето­новых тел в крови может повышаться до 20 ммоль/л. Это состояние носит название кетонемии; оно обычно сопровождается резким увеличением содержания кетоновых ■тел в моче (кетонурия). Например, если в норме за сутки с мочой выводится около 40 мг кетоновых тел, то при сахарном диабете содержание их в суточной порции мочи может доходить до 50 г и более.

В настоящее время явления кетонемии и кетонурии при сахарном диабете или голодании можно объяснить следующим образом. И диабет, и голодание сопровож­даются резким сокращением запасов гликогена в печени. Многие ткани и органы, в частности мышечная ткань, находятся в состоянии энергетического голода (при недостатке инсулина глюкоза не может с достаточной скоростью поступать в клетку). В этой ситуации благодаря возбуждению метаболических центров в ЦНС импульсами с хеморецепторов клеток, испытывающих энергетический голод, резко усиливаются липолиз и мобилизация большого количества жирных кислот из жировых депо в пе­чень. В печени происходит интенсивное образование кетоновых тел. Образующиеся в необычно большом количестве кетоновые тела (ацетоуксусная и Р-оксимасляная кис-

лоты) с током крови транспортируются из печени к периферическим тканям. Хотя периферические ткани при диабете и голодании сохраняют способность использовать кетоновые тела в качестве энергетического материала, однако ввиду необычно высо­кой концентрации кетоновых тел в притекающей крови мышцы и другие органы не справляются с их окислением, и как следствие возникает кетонемия.

Атеросклероз и липопротеины. В настоящее время доказана ведущая роль опре­деленных классов липопротеинов в патогенезе атеросклероза. Известное положение акад. Н. Н. Аничкова «без холестерина нет атеросклероза» на современном уровне наших знаний можно выразить словами: «без атерогенных липопротеинов не может быть атеросклероза».

Напомним, что плазменные липопротеины' — сложные комплексные соединения, в состав которых, кроме белка, входит липидный компонент. Плазменные липопро­теины имеют характерное строение: внутри липопротеиновой частицы находится жи­ровая капля (ядро), содержащая неп олярн ые_липиды (триглицериды, этерифицирован-ный холестерин). Жировая капля окружена оболочкой, в состав которой входят фосфолипиды, белок и свободный холестерин. Толщина этой оболочки составляет 2 — 2,5 нм, что соответствует половине толщины фосфолипидного бислоя клеточных мембран. Отсюда было сделано заключение, что в плазменных липопротеинах со­держится фосфолипидный монослой. Предложено много различных гипотетических схем строения липопротеиновой частицы. Одна из них, представленная на рис. 10.2, изображает частицу липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). При оценке строения липопротеиновой частицы следует учитывать, что неэтерифицированный холестерин может находиться во взаимодействии не только с фосфолипидным моно­слоем, но и с белковым компонентом. Белки, входящие в состав липопротеинов, получили название аполипопротеинов. В настоящее время из липопротеинов плазмы крови выделены в чистом виде по крайней мере девять аполипопротеинов и для пяти из них установлена первичная структура. Хотя содержание белка в различных классах липопротеинов сильно варьирует, он играет важную роль в сборке липо-протеиновых частиц, их секреции и метаболизме.

Различают несколько классов липопротеинов: а-липопротеины, или липопротеины высокой плотности (ЛПВП), (3-липопротеины, или липопротеины низкой плотности (ЛПНП), пре-Р-липопротеины, или липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), и хиломикроны (ХМ). Химический состав различных классов плазменных липопро­теинов представлен на рис. 10.3.

Установлено, что атеросклероз и связанные с ним заболевания протекают при значительном повышении содержания в плазме крови фракции ЛПНГТ. а во многих случаях и фракции ЛПОНП. Показано, что ХМ не могут проникать внутрь сосудистой стенки из-за своих больших размеров, а ЛПВП, ЛПНП и частично ЛПОНП этой способ­ностью обладают. Однако ЛПВП имеют среди липопротеинов самые малые размеры и, по-видимому, легче могут удаляться из стенки сосуда через его лим­фатическую систему. Кроме того, ЛПВП, имея в своем составе наиболее высокий процент белка и фосфолипилов, способны метаболизировать в сосудистой стенке быстрее, чем богатые холестерином и триглицеридами ЛПНП и ЛПОНП.

Таким образом, экспериментальные и клинические наблюдения свидетельствуют о том, что из всех липопротеинов плазмы крови атерогенностью обладаю! в первую очередь ЛПНП, а также, по-видимому, ЛПОНП. Именно эти атерогенные липо-протеины способны проникнуть в сосудистую стенку из плазмы крови и служить в дальнейшем первичным субстратом, вызывающим атеросклеротическое поражение артерий. К сожалению, пока мало известен биохимический путь от липопротсиноврй частицы до атеросклеротической бляшки.

Не следует забывать и то обстоятельство, что в проявлении агерогенности липо­протеинов имеет важное значение состояние сосудистой стенки; последняя может оказывать существенное влияние и на скорость проникновения липопротеинов внутрь сосуда, и на их дальнейшую судьбу.

Советскими биохимиками (А. Н. Климов, Ю. Н. Зубжицкий, Т. Н. Ловягина, В. А. Нагорнев) разработана аутоиммунная теория патогенеза атеросклероза, согласно которой в крови человека и животных могут образовываться ЛПОНП (возможно, и ЛПНП), обладающие аутоиммунными свойствами. Как следствие происходит обра­зование антител против аутоантигенных ЛПОНП с формированием соответствующего иммунного комплекса ЛПОНП-антитело в избытке антигена. Цитопатогенный эффект комплекса на сосудистую стенку проявляется в нарушении проницаемости эндоте-лиального барьера, что сопровождается отложением комплекса во внутренней оболочке сосудистой стенки. Увеличение проницаемости артериальной стенки под действием иммунного комплекса является благоприятным фактором для последую­щей инфильтрации атерогенными липопротеинами.

Формирование липидных пятен и бляшек сопровождается глубокими дистрофи­ческими изменениями в пределах сосудистой стенки, что приводит к лизису и фраг­ментации волокнистых структур. Поступление в кровь продуктов распада эластина и коллагена стимулирует выработку антител против тканевых антигенов. Фиксация этих новых аутоиммунных комплексов («структурный антиген — антитело») сопровож­дается дальнейшими изменениями тканевых структур артерий, что может приводить к быстрому прогрессированию атеросклеротических поражений.

Липосомы

Липосомы — искусственно создаваемые липидные везикулы (пузырьки), состоящие из одного или нескольких фосфолипидных бислоев, разделенных водной фазой. Раз­мер диаметра липосом может колебаться от 25 до 10000 им. Обычно липосомы получают путем встряхивания или обработки ультразвуком водных суспензий фосфо-липидов. Липосомы могут быть сформированы из индивидуальных фосфолипидов,

I

как природных, так и синтети­ческих, а также из смеси фос-фолипидов.

Вначале липосомы исполь­зовались только как модели био­логических мембран. В даль­нейшем было установлено, что их можно применять как микро­контейнеры, которые способны доставлять разнообразные ле­карственные препараты в раз­личные органы и ткани. В липо­сомы могут быть заключены ферменты, гормоны, витамины, антибиотики, цитостатики, цик­лические нуклеотиды и т. д.

На рис. 10.4 представлена модель многослойной липосомы, а также показано распределение водо- и жирорастворимых препаратов, инкапсулированных в липосоме.

Использование комплексов липосома — препарат имеет целый ряд преимуществ перед применением только препаратов: липосомы позволяют доставлять в клетки вещества, коюрые в отсутствие лииосом в них не проникают; присоединение к липо-сомам соответствующих антител (векторов) может обеспечить доставку веществ в клетки-мишени; препарат, инкапсулированный в липосомы, обеспечивает больший терапевтический эффект (время действия увеличивается, при этом доза его может быть значительно снижена): липосомы мехут эффективно использоваться как адъюван-ты, т. е. вещества, стимулирующие иммунологические реакции. Предполагается, что существуют но крайней мере два механи!ма проникновения липосом в клетку. Первый путь — вследствие эндоцитоза липосома захватывается клеткой, образуется вакуоль, которая сливается с лизосомами. Фосфолипазы лизосом гидролизуют фосфолипиды мембраны лизосом, что обеспечивает выход препарата в цитоплазму клетки. Если липосома состоит из нескольких липидных мембран, то постепенный гидролиз их обеспечивает медленное поступление препарата в клетку. Второй путь — липосомы сливаются с клеточной мембраной, при этом липидный компонент липосомы встраи­вается в мембрану клетки, а водорастворимый препарат проникает в цитоплазму. Таким образом, в обоих случаях вещество, инкапсулированное в липосоме, попадает в клетки, несмотря на мембранный барьер.

В экспериментах на животных показано, что при внутривенном, внутримышечном и внутрибрюшинном введении липосомы довольно быстро покидают кровяное русло, захватываясь клетками системы макрофагов, в первую очередь клетками печени и селезенки. Другие органы и ткани поглощают некоторое количество введенных липосом, однако их доля невелика. В настоящее время ведется поиск новых систем (подходов) направленного транспорта лекарственных веществ в организм с помощью липосом.

Глава 11

ОБМЕН ПРОСТЫХ БЕЛКОВ

|\

Белковый обмен занимает особое место в многообразных превращениях веществ, характерных для всех живых организмов. Выполняя ряд уникальных функций, свой­ственных живой материи, белки определяют не только микро- и макроструктуру отдельных субклеточных образований, специфику клеток, органов и целостного орга­низма (пластическая функция), но и в значительной степени динамическое состояние между организмом и окружающей его средой. Белков ый обмен строго специфич ен-напра влен и настр оен, обесп ечивая непрерывн ость воспроизводства и.__о6невяения белковых тел организма. В течение всей жизнедеятельности в организме постоянно и с высокой скоростью совершаются два противоположных процесса — распад,, рас­щепление органических макромолекул и надмолекулярных структур и синтез этих соединений. Этими процессами обеспечиваются катаболические реакции и процессы создания" сложной структурной организации живого из хаоса веществ окружающей среды, причем ведущую роль в последнем случае играют именно белки. Все осталь­ные виды обмена подчинены этой глобальной задаче живого — самовоспроизведению себе подобных путем программированного синтеза специфических белков, используя для этого энергию углеводов и липидов, строительный материал в виде углеродных остатков аминокислот, продуктов обмена углеводов и др.

Белки способны также выполнять энергетическую функцию, в особенности при избыточном их поступлении с пищей или в экстремальных ситуациях, когда белки тела подвергаются усиленному распаду, восполняя недостаток питательных веществ, например, при голодании или патологии (при сахарном диабете). Как известно, при сгорании 1 г белков освобождается энергия, равная 16,8 кДж. Эта энергия обычно может быть полностью заменена энергией окисления углеводов и липидов, однако при длительном исключении их из пищи у животных не наблюдается существенных патологических отклонений, тогда как исключение белков из пищи даже на короткий срок приводит к серьезным нарушениям, а иногда и к необратимым патологическим явлениям. Если животные находятся на малобелковой диете, то у них очень быстро развивается белковая недостаточность — болезнь, характеризующаяся нару­шением ряда важных физиологических функций организма. Аналогичные изменения наблюдаются и у людей при недостаточном потреблении белка. Следовательно, белки являются незаменимыми веществами для организма, выполняя прежде всего пластическую функцию. Однако этим не ограничивается специфическая роль белка. В опытах на крысах было показано, что белковая недостаточность у животных проявляется прежде всего не в уменьшении массы органов и тканей, а в снижении активности ферментов, обусловленном замедлением процессов биосинтеза белка.

Таким образом, помимо пластической роли, белки выполняют уникальную ката­литическую функцию, которой не наделены ни углеводы, ни жиры, ни какие-либо другие вещества органической природы. Следует указать также, что белки (соответ­ственно и продукты их гидролиза — аминокислоты) принимают непосредственное уча­стие в биосинтезе ряда гормонов, регулирующих процессы обмена веществ в орга­низме. Таким образом, именно белковый обмен координирует, регулирует и интегри­рует многообразие химических превращений в целостном живом организме, подчиняя его задачам сохранения вида, обеспечивая тем самым непрерывность жизни.

Характерной особенностью белкового обмена является его чрезвычайная раз-

ветвленность. Достаточно указать, что в обмене 20 аминокислот, входящих в состав белковых молекул, в организме животных участвует несколько сотен промежуточ­ных продуктов, тесно связанных с промежуточными метаболитами обмена углеводов и липидов. Число ферментов, катализирующих химические реакции азотистого об­мена, также исчисляются сотнями. Если к этому добавить, что блокирование одного какого-либо специфического пути обмена даже одной аминокислоты может привести к появлению совершенно неизвестных продуктов обмена (так как возникают условия для неспецифических превращений всех предшествующих компонентов в данной цепи реакций), то становятся понятными трудности интерпретации данных о регуляции процессов азотистого обмена в норме и особенно при патологии. Тем не менее исключительно перспективно изучение обмена белков с целью выяснения особенно­стей их метаболизма и синтеза, овладение тонкими молекулярными механизмами которых несомненно даст в руки исследователя ключ к пониманию развития и течения патологических процессов, а также к целенаправленному воздействию на многие процессы жизни.