Белки

Энергетическая функция белков. Белок в продуктах питания

Что такое белок и зачем он нам нужен? Наше тело в основном состоит из белка и частично из жира. Белок – основная составляющая каждой клетки нашего организма. А из клеток, как известно, состоят наши органы и ткани. Любая белковая молекула состоит их кирпичиков, которые называются аминокислоты — это основные строительные элементы жизни. В природе открыто 26 аминокислот. Все они в разных сочетаниях и в разной последовательности и дают огромное разнообразие белковых молекул в живой природе.

Белки и их функции. Белки выполняют в организме несколько очень важных функций:

Структурная функция – белки придают форму клетке и ее составным частям. Белки коллаген и эластин придают тургор коже и прочность костям и хрящам. Из белка кератина состоят волосы и ногти.

Сигнальная и регуляторная функция – ее выполняют белки гормоны, регулирующие концентрацию веществ в крови и клетках, рост, размножение и многие другие процессы. Например, белок инсулин регулирует концентрацию сахара в крови и отправляет сахар в мышцы или печень.

Каталитическая функция – белки являются основой всех ферментов (катализаторов), без которых невозможно усвоение пищи и все биохимические реакции в организме.

Двигательная функция – например, белки актин и миозин обеспечивают движение мышц.

Транспортная функция – например, белок гемоглобин переносит кислород от легких к тканям и переносит углекислый газ в обратном направлении. Белки также переносят с кровью различные  вещества к клеткам: витамины, микроэлементы, жиры, углеводы и гормоны.

Защитная функция – белок коллаген создает основу кожного покрова, который защищает организм от окружающей среды, белки ферменты расщепляют токсины в печени, белки крови составляют основу иммунной системы организма и защищают от вирусов, бактерий и чужеродных белков.

Энергетическая функция – белки могут быть полностью расщеплены и использованы организмом для преобразования их в энергию. Эта функция включается при недостатке других источников энергии – углеводов и жиров.

Из всего сказанного ясно, что недостаток белка в пище может привести к очень серьезным нарушениям многих функций организма и к преждевременному старению.

Недостаток белка может вызвать :

Ниже в таблице перечислены продукты, содержащие белок.

Содержание белка в продуктах

Молочные продукты Мясо
Молоко, 1 чашка – 8 г Курица, 85 г – 25 г
Сыр швейцарский, 100 г – 18 г Индюшатина, 85 г – 27 г
Творог, ? чашки – 12 г Говядина, 85 г – 20 г
Йогурт, 1 чашка – 7 г Свинина, 85 г – 21 г
Орехи Лосось, 85 г – 17 г
Грецкие орехи, ? чашки – 6 г Палтус, 100 г – 26 г

В следующих статьях мы обсудим, каквлияет на наш вес, что такое, где взять незаменимые аминокислоты, какова Ваша личная суточная норма белка, сколько белка Вам нужно употреблять в день, чтобы похудеть и быть молодыми, энергичными и здоровыми.

Что такое белок?

Белки – полимеры, состоящие из аминокислот – многочисленных мономеров.Каждая аминокислота включает:

  • аминную группу (-NH2);
  • карбоксильную группу (-СООН);
  • радикал.

Рис. 1. Строение аминокислот.

Различаются аминокислоты радикалами и количеством аминных групп. Не все аминокислоты образуются внутри организма. Такие биополимеры называются незаменимыми аминокислотами и должны поступать внутрь организма вместе с пищей.

Выделяют четыре типа организации структуры белка в зависимости от сложности:

  • первичная – линейная;
  • вторичная – закручена в спираль;
  • третичная – плотно упакованные вторичные белки (глобулярные);
  • четвертичная – несколько третичных белков, образующих комплекс.

Рис. 2. Структуры белка.

Под действием температуры, облучения, химических веществ структура белка может нарушаться. Разрушение белка называется денатурацией и начинается с четвертичной структуры. Если воздействие было непродолжительным, структура восстанавливается, происходит ренатурация. Разрушение первичной структуры является необратимой денатурацией.

Обеспечивает энергией

Белки могут снабжать ваш организм энергией.

Белок содержит четыре калории на грамм – такое же количество энергии, которое обеспечивают углеводы. Жиры обеспечивают организм наибольшим количеством энергии – девять калорий на грамм.

Тем не менее последнее, что ваш организм хочет использовать для производства энергии, это белок, так как это ценное питательное вещество широко используется во всем вашем теле.

Углеводы и жиры намного лучше подходят для обеспечения организма энергией, так как ваше тело имеет резервы для использования его в качестве топлива. Более того, они метаболизируются более эффективно по сравнению с белком ().

Фактически, белок снабжает ваш организм очень незначительным количеством энергии при нормальных обстоятельствах.

Однако в состоянии голода (18-48 часов без приема пищи) ваш организм начинает расщеплять скелетные мышцы, чтобы аминокислоты могли снабжать вас энергией (, ).

Ваше тело также использует аминокислоты из расщепленных скелетных мышц, если уровень хранимых углеводов низок. Это может произойти после истощающих физических нагрузок или если вы не потребляете достаточно калорий в целом ().

Пламенный Хлыст

Строение белков

Беки относятся к линейным полимерам. В их составе могут присутствовать несколько α-амиокислот и неаминокислотные компоненты. На первый взгляд всего 20 аминокислот – это небольшой выбор.

Но на самом деле молекула белка, состоящая всего из 5 компонентов аминокислот, может иметь свыше миллиона вариантов построения. Небольшой белок может иметь в своей цепочке сотню аминокислотных остатков.

При синтезе белка аминокислоты соединяются благодаря пептидной связи. Они соединяются разными концами, одна с помощью карбоксильной группы (-COOH), а другая аминогруппой (-NH2). При таком соединении у белка появляются два соответственных конца С и N.

О чем стоит знать?

  • косметолог намечает точки для инъекций,
  • обезболивает место введения препарата анестетиком,
  • вводит ботулотоксин симметрично, одинаковыми дозами.

Пациент получает рекомендации по образу жизни на ближайшие дни и недели. Нельзя делать массаж лица некоторое время после процедуры, ходить в баню и сауну, принимать горячую ванну, испытывать сильные физические нагрузки. Следует исключить алкоголь и ограничить курение.

Для равномерного распределения препарата можно сделать мимические упражнения. Места уколов протирать «Мирамистином» или «Хлоргексидином», при болевых ощущениях – приложить холодный компресс.

Инъекции ботулотоксина противопоказаны при опухолях, диагностированной эпилепсии, нарушении свертываемости крови, кожных болезнях, беременности и в период лактации.

Действует как передатчик

Некоторые белки – это гормоны, которые являются химическими передатчиками, помогающими наладить связь между вашими клетками, тканями и органами.

Они производятся и секретируются эндокринными тканями или железами, а затем переносятся с кровотоком в их целевые ткани или органы, где они связываются с белковыми рецепторами на поверхности клетки.

Гормоны могут быть сгруппированы в три основные категории ():

  1. Белки и пептиды: они сделаны из цепей аминокислот, от нескольких до нескольких сотен.
  2. Стероиды: они образуются из холестерина. Половые гормоны, тестостерон и эстроген являются стероидами.
  3. Амины: они сделаны из отдельных аминокислот триптофана или тирозина, которые помогают производить гормоны, связанные со сном и метаболизмом.

Белок и полипептиды составляют большинство гормонов вашего организма.

Вот некоторые примеры этих гормонов ():

  • Инсулин: способствует доставлению глюкозы или сахара в клетки.
  • Глюкагон: сигнализирует о необходимости расщепления хранимой в печени глюкозы.
  • Гормон роста (СТГ): стимулирует рост различных тканей, включая кость.
  • Антидиуретический гормон (АДГ): сигнализирует почкам реабсорбировать воду.
  • Адренокортикотропный гормон (АКТГ): стимулирует выделение кортизола, ключевого фактора метаболизма.

Функции белков. Таблица

Функции Роль
строительная из поступивших извне аминокислот синтезируются присущие данному организму белки
структурная белки служат составляющей всех клеточных органоидов
синтезная (каталитическая) белки выступают ферментами
регулирующая (гормональная) гормоны следят за деятельностью ферментов, контролируют биофизиологические процессы
защитная (иммунологическая) при внедрении в кровь микробов вырабатываются антитела, иммуноглобулины
энергетическая при малом количестве жиров или углеводов разрушаются молекулы белков, выделяя энергию
сигнальная (опознавательная) белки, встроенные на поверхности мембраны, способны менять свою координацию в пространстве в ответ на внешние факторы
рецепторная каждый гормон и физиологически активное соединение имеют свой рецептор
транспортная белки могут прикрепляться к различным веществам и доставлять их из одного отсека клетки в другой
двигательная белки отвечают за сокращение мышц и т.д. миофибриллы – сократительные белки
функция образования биокомплексов биокомплексы регулируют работу внутренних мембран и органелл клетки

Строение

Белки – биополимеры, состоящие из отдельных звеньев – мономеров, которые называются аминокислотами. Они состоят из карбоксильной (-СООН), аминной (-NH2) группы и радикала. Аминокислоты связываются между собой с помощью пептидной связи (-C(O)NH-), образуя длинную цепочку.

Обязательные химические элементы аминокислот:

  • углерод;
  • водород;
  • азот;
  • кислород.

Рис. 1. Строение белка.

Радикал может включать серу и другие элементы. Отличаются белки не только радикалом, но и количеством карбоксильной и аминной групп. В связи с этим выделяют три типа аминокислот:

  • нейтральные (-СООН и -NH2);
  • основные (-СООН и несколько -NH2);
  • кислые (несколько -СООН и -NH2).

В соответствии с возможностью синтезироваться внутри организма выделяют два вида аминокислот:

  • заменимые – синтезируются в организме;
  • незаменимые – не синтезируются в организме и должны поступать из внешней среды.

Известно около 200 аминокислот. Однако в построении белков участвуют только 20.

Строение и свойства аминокислот

Аминокислоты — это органические вещества, молекулы которых содержат аминогруппу (-NH2 ), которая проявляет основные свойства и карбоксильную группу (-СООН) с кислотными свойствами. Эти группы соединены с одним и тем же атомом углерода. Ковалентными связями атом углерода соединен с двумя атомами водорода в аминокислоте, которая называется глицином. В молекулах других аминокислот один из атомов водорода замещен на определенную группу атомов. Ее называют заместителем и обозначают R. Именно этой группой атомов аминокислоты отличаются друг от друга. Структурная формула аминокислоты показана на рисунке. Сейчас известно более 100 аминокислот, но только 20 из них входят в состав белков. Различные комбинации этих 20 аминокислот обеспечивают огромное разнообразие белковых молекул.

Поскольку в аминокислотах кислотные и основные свойства проявляют различные группы атомов, то их молекулы могут реагировать друг с другом с образованием прочной ковалентной связи, которая называется пептидной. При этом в образовавшемся веществе, с одной стороны остается аминогруппа, а с другой — карбоксильная, которые способны реагировать с другими аминокислотами. Поэтому удлинение такой цепи из аминокислот может происходить дальше. Молекула каждого белка характеризуется определенным составом и последовательностью аминокислотных остатков, которые придают ей неповторимые функциональные свойства.

Правильное сбалансированное питание

ActionTeaser.ru — тизерная реклама

И если в первобытном стаде человек, при любом удобном случае, наедался чем придётся до отвала (ведь неизвестно, когда ещё представится следующий такой случай), то в нынешней реальности ситуация противоположная.

Сегодня за мамонтом (читай – за мясом) мы не бежим, а идем в магазин или на рынок. За съедобными растениями и кореньями направляемся туда же. Одежду и обувь не шьём из свежесодранной шкуры, а заказываем в Интернете.

Думаю, основная мысль понятна, энергии мы тратим во много раз меньше, чем нам закладывалось эволюцией, а вот привычка наедаться досыта – осталась.

Следовательно, раз снизились энергозатраты, нужно снизить и энергопотребление, а именно – калорийность питания. И вот тут-то нужно вспомнить о правильном сбалансированном питании.

Как я уже упоминал, правильное соотношение белков, жиров и углеводов в пище должно составлять примерно 30% — 20% — 50%, но, к сожалению, на практике среднестатистический житель России далек от этого.

Казалось бы, пять процентов – туда, десять – сюда, невелика разница. Но если учесть, что эти отклонения повторяются изо дня в день, в течение десятилетий, то неудивительно, что число людей с повышенной массой тела возрастает ежегодно на три процента.

Небольшая цифра, но в миллионном городе – это тридцать тысяч. И ладно бы дело касалось лишь косметических дефектов, но ведь следом за ожирением возникают и проблемы здоровья.

Так что, хочешь не хочешь, а вопрос правильного сбалансированного питания касается каждого из нас.

И вот ещё один нюанс. Сравните так называемую «пирамиду питания» для человека и для кормления животных (где, по понятным причинам, важнее всего получить быстрый прирост биомассы).

Вопрос на засыпку: если животное на таком кормлении быстро толстеет, то с чего бы человеку худеть?

Пирамида изображает современную официальную модель питания. Но если у нее убрать верхушку и изрядно подрезать основание, то получится идеальная пирамида правильного сбалансированного питания.

Функции белков

Работа и функции белков лежат в основе структуры любого организма и всех протекающих в нем жизненных реакций. Любые нарушения этих белков приводят к изменению самочувствия и нашего здоровья. Необходимость изучения строения, свойств и видов белков кроется в многообразии их функций.

Первые слова из определения Ф.Энгельсом понятия жизни «Жизнь есть способ существования белковых тел, …. » до сих пор, по прошествии полутора веков, не потеряли своей правильности и актуальности.

Структурная функция

Вещество соединительной ткани и межклеточный матрикс формируют белки коллаген, эластин, кератин, протеогликаны.

Непосредственно участвуют в построении мембран и цитоскелета (интегральные, полуинтегральные и поверхностные белки) – спектрин (поверхностный, основной белок цитоскелета эритроцитов), гликофорин (интегральный, фиксирует спектрин на поверхности).

К данной функции можно отнести участие в создании органелл – рибосомы.

Ферментативная функция

Все ферменты являются белками. В то же время есть данные о существовании рибозимов, т.е. рибонуклеиновых кислот, обладающих каталитической активностью.

Гормональная функция

Регуляцию и согласование обмена веществ в разных клетках организма осуществляют гормоны. Такие гормоны как  инсулин и глюкагон являются белками, все гормоны гипофиза являются пептидами или небольшими белками.

Рецепторная функция

Эта функция заключается в избирательном связывании гормонов, биологически активных веществ и медиаторов на поверхности мембран или внутри клеток.

Транспортная функция

Только белки осуществляют перенос веществ в крови, например, липопротеины (перенос жира), гемоглобин (связывание кислорода), гаптоглобин (транспорт гема), трансферрин (транспорт железа). Белки  транспортируют в крови катионы кальция, магния, железа, меди и другие ионы.

Транспорт веществ через мембраны осуществляют белки — Na+,К+-АТФаза (антинаправленный трансмембранный перенос ионов натрия и калия), Са2+-АТФаза (выкачивание ионов кальция из клетки), глюкозные транспортеры.

Резервная функция

В качестве примера депонированного белка можно привести производство и накопление в яйце яичного альбумина. У животных и человека таких специализированных депо нет, но при длительном голодании используются белки мышц, лимфоидных органов, эпителиальных тканей и печени.

Сократительная функция

Существует ряд внутриклеточных белков, предназначенных для изменения формы клетки и движения самой клетки или ее органелл (тубулин, актин, миозин).

Защитная функция

Защитную функцию, предупреждая инфекционный процесс и сохраняя устойчивость организма, выполняют иммуноглобулины крови, факторы системы комплемента (пропердин), при повреждении тканей работают белки свертывающей системы крови — например, фибриноген, протромбин, антигемофильный глобулин. Механическую защиту в виде слизистых и кожи осуществляют коллаген и протеогликаны.

К данной функции также можно отнести поддержание постоянства коллоидно-осмотического давления крови, интерстиция и внутриклеточных пространств, а также иные функции белков крови.

Белковая буферная система участвует в поддержании кислотно-щелочного состояния.

Существуют белки, которые являются предметом особого изучения:

Монеллин – выделен из африканского растения, обладает очень сладким вкусом, не токсичен и не способствует ожирению.

Резилин – обладает почти идеальной эластичностью, составляет „шарниры» в местах прикрепления крыльев насекомых.

Белки со свойствами антифриза обнаружены у антарктических рыб, они предохраняют кровь от замерзания

Выгибание в мостик

Отрыв бедер от скамьи при выполнении жима лежа превратит ваше тело в мостик. В какой-то мере это может упростить выполнения упражнения, но не делайте этого. Таким образом вы подвергаете колоссальнейшей нагрузке свой позвоночник, что очень чревато травмами поясницы. Держите ягодицы на скамье очень плотно, и прогибайтесь только в районе грудного отдела позвоночника и верхней части спины, но не в нижней.

Уровни структурной организации белковых молекул

Разнообразие строения белковых молекул обусловлена ​​сложностью расположения их в пространстве. Выделяют несколько уровней структурной организации белковых молекул. Каждый белок образован линейным цепочкой из множества различных аминокислотных остатков, расположенных в определенном порядке и соединенных пептидными связями. Это первичный уровень структурной организации.

В водной среде клетки различные части длинной полипептидной цепи скручиваются и могут заключаться различными способами в спирали или складки. Это вторичный уровень структурной организации. Вторичная структура белка стабилизируется слабыми водородными связями между остатками аминокислот. Слабость связей компенсируется большим количеством, поэтому вторичные структуры являются относительно устойчивыми.

Сформированные таким образом спирали или складки укладываются в пространстве в различные третичные структуры (глобулы). Этот уровень организации белка стабилизируется сильными ковалентными и электростатическими взаимодействиями или слабыми водородными и гидрофобными.

Для выполнения своих функций некоторые белки должны состоять из нескольких суб-единиц, каждая из которых сформирована отдельной полипептидной цепью.

Объединение нескольких третичных структур в одну функциональную белковую молекулу формирует ее четвертичную структуру, которая, в отличие от первичной, вторичной и третичной, характерна не для всех белков. Процесс укладки полипептидных цепей во вторичную, третичную и четвертичную структуры является достаточно сложным и контролируется специальными белками. В случае ошибок в этом процессе сформирована белковая молекула может оказаться нефункциональной. Третичную и четвертичную структуру приобретают только длинные (более 50 аминокислот) полипептидные цепи. Короткие же (до 50 аминокислот) имеют простое строение и называются пептидами.

При определенных условиях (высокая температура, действие кислот, щелочей или ионов тяжелых металлов, ионизирующего излучения и т.д.) белковые молекулы теряют связи на уровне организации: четвертичные структуры распадаются на отдельные субструктуры, третичные структуры разворачиваются до уровня спиралей или складок, а те, в свою очередь, выпрямляются в полипептидные цепочки. Такой процесс потери белковыми молекулами естественной структуры называется денатурацией. Денатурированные белки не могут выполнять свои функции. В условиях непродолжительного или неинтенсивного влияния указанных факторов возможно возвращение белков к естественной структуры — ренатурация. В случае нарушения первичной структуры белковой молекулы процесс оказывается необратимым и называется деструкцией.

Кроме аминокислот белковые молекулы могут содержать и другие составляющие. Например, белок крови гемоглобин содержит небелковую часть гем с ионом железа внутри. Эта часть молекулы непосредственно связывает кислород, однако характер этой связки определяется именно белковой частью. Большинство мембранных белков и большое количество других связаны с углеводами. Такие комплексные молекулы называются гликопротеинами.

Ферменты являются биологическими катализаторами, которые существенно ускоряют химические реакции в организмах. Более подробно мы рассмотрим их в следующих статьях.

Рецепторные белки способны избирательно и очень точно распознавать определенные молекулы или их части. Благодаря активации рецепторных белков оказывают свое влияние гормоны, функционируют сенсорные системы и тому подобное.

Сигнальная функция белков заключается в том, что некоторые сигнальные вещества, а именно гормоны (вазопрессин, окситоцин, инсулин, тропные гормоны гипофиза) и медиаторы (вещества удовольствия — эндорфины) имеют белковую (пептидной) природу.

Транспортные белки способны связывать определенные вещества и переносить их: белок эритроцитов гемоглобин нужен для транспортировки кровью кислорода, мембранные белки-переносчики обеспечивают проникновение в клетку важных составляющих (глюкозы, ионов).

Защитная функция белков заключается в связывании вредных веществ, в частности токсинов, вырабатываемых болезнетворными организмами, и губительным воздействием на вирусы. К таким белкам относятся антитела и интерфероны. Белок плазмы крови фибрин участвует в свертывании крови.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector