Энергия жизни. От искры до фотосинтеза

Для того чтобы в организме поддерживался азотный баланс, анаболизм и катаболизм белков должны протекать скоординированно. Скорость синтеза белков из аминокислот должна соответствовать скорости износа белков. Но для синтеза необходимо, чтобы в организме в достаточных количествах присутствовали все аминокислоты, входящие в состав требуемого белка (как правило, это все 19 аминокислот). Диетологические эксперименты показали, что недостаток даже одной аминокислоты приводит к невозможности формирования белка — организм не умеет собирать белки с гнездом для недостающей аминокислоты «на потом».

Если одна из аминокислот отсутствует, изнашивающиеся и уничтожаемые организмом белки не заменяются и все остальные аминокислоты, присутствующие в достаточном количестве, могут сгодиться только на производство энергии. Организм очищает, их от азота и катаболизирует. В результате мы имеем отрицательный азотный баланс.

Таким образом, понятно, что в организме должны присутствовать все аминокислоты — но значит ли это, что все они должны присутствовать именно в диете? Нет. Роуз установил, что некоторые аминокислоты вполне можно исключать из диеты аспирантов, не вызывая у них при этом отрицательного азотного баланса. Например, совершенно безо всяких последствий можно удалить из смеси аланин. Но ведь аланин является необходимым элементом строения белка, и он просто обязан присутствовать в организме! Вывод ясен: значит, организм каким-то образом сам синтезирует аланин, используя для этого азот из других аминокислот.

Таблица 8

НЕОБХОДИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ

Аминокислота … Ежедневная норма (г)

Фенилаланин … 1,1

Метионин … 1,1

Лейцин … 1д

Лизин … 0,8

Валин … 0,8

Изолейцин … 0,7

Треонин … 0,5

Триптофан … 0,25

Таким образом, часть аминокислот можно исключить из пищи и организм сам будет синтезировать их в достаточном количестве.

С другой стороны, если исключался из диеты, например, лизин, то у обследуемого тут же фиксировался отрицательный азотный баланс. Лизин необходимо получать с пищей; организм явно не умеет производить его самостоятельно, независимо от наличия в нем других аминокислот. Поэтому лизин входит в число «необходимых» аминокислот.

Роуз установил, что «необходимых» аминокислот, то есть таких, которые организм должен получать с пищей, — всего восемь, и подсчитал минимальную ежедневную норму потребления каждой из них, при которой в организме не наблюдается отрицательного азотного баланса и расщепления собственных тканей. Аминокислоты и их ежедневная норма потребления приведены в таблице 8.

Таков еще один пример ограничений, налагаемых природой на гибкость химических процессов живого организма, помимо невозможности производить витамины. Витаминов достаточно потреблять в день по нескольку миллиграммов, а вот аминокислоты необходимо получать в количествах, превышающих аналогичные цифры для витаминов в сотни и даже тысячи раз.

Глава 20. ЖИЗНЬ БЕЗ ВОЗДУХА

Как видите, многое о процессах, происходящих в живой ткани, можно сказать на одной лишь основе рассмотрения веществ, которые мы имеем на входе в организм и на выходе из него. Мы решили, что должен существовать некий общий строительный «кирпичик», из которого создаются и белки, и жиры, и углеводы. Мы пришли к выводу, что все структурные единицы пищи — глюкоза, жирные кислоты, аминокислоты и прочие — либо катаболизируются на углекислый газ и воду, либо анаболизируются в крахмал, белки или жиры. Мы даже установили, что одни вещества, такие как аланин, вырабатываются организмом самостоятельно, а другие, такие как лизин, — нет.

Это все, до чего мы могли додуматься, или есть еще резервы?

Ну, например, мы можем воспроизвести такое умозаключение: фермент может катализировать реакцию только в точке равновесия, причем не важно, с какой стороны идет реакция (см. главу 12). Следовательно, когда сложные вещества, поступающие с пищей, подвергаются гидролизу с помощью пищеварительных ферментов, то это тоже происходит в точке равновесия реакции. И известно, что гидролиз проходит полностью, поскольку практически все содержащиеся в пище сложные вещества в итоге оказываются гидролизованными и впитываются организмом.

Впитываются! По мере впитывания организмом аминокислоты жирные кислоты и простые сахара исчезают со сцены. Остаются только сложные вещества. Они тоже распадаются и так далее. Иными словами, соблюдается закон действия масс (см. главу 9) — путем удаления конечных продуктов точка равновесия сдвигается все дальше в сторону гидролиза.