Белки - природные полипептиды с огромной молекулярной массой. Они входят в состав всех живых организмов и выполняют различные биологические функции.

Строение белка.

У белков существует 4 уровня строения:

• первичная структура белка - линейная последовательность аминокислот в полипептидной цепи, свернутых в пространстве:

• вторичная структура белка - конформация полипептидной цепи, т.к. скручивание в пространстве за счет водородных связей между NH и СО группами. Есть 2 способа укладки: α -спираль и β - структура.

• третичная структура белка - это трехмерное представление закрученной α -спираль или β -структуры в пространстве:

Эта структура образуется за счет дисульфидных мостиков -S-S- между цистеиновыми остатками. В образовании такой структуры участвуют противоположно заряженные ионы.

• четвертичная структура белка образуется за счет взаимодействия между разными полипептидными цепями:

Синтез белка.

В основе синтеза лежит твердофазный метод, в котором первая аминокислота закрепляется на полимерном носителе, а к ней последовательно подшиваются новые аминокислоты. После полимер отделяют от полипептидной цепи.

Физические свойства белка.

Физические свойства белка определяются строением, поэтому белки делят на глобулярные (растворимые в воде) и фибриллярные (нерастворимые в воде).

Химические свойства белков.

1. Денатурация белка (разрушение вторичной и третичной структуры с сохранением первичной). Пример денатурации - свертывание яичных белков при варке яиц.

2. Гидролиз белков - необратимое разрушение первичной структуры в кислом или щелочном растворе с образованием аминокислот. Так можно установить количественный состав белков.

3. Качественные реакции:

Биуретовая реакция - взаимодействие пептидной связи и солей меди (II) в щелочном растворе. По окончанию реакции раствор окрашивается в фиолетовый цвет.

Ксантопротеиновая реакция - при реакции с азотной кислотой наблюдается желтое окрашивание.

Биологическое значение белка.

1. Белки - строительный материал, из него построены мышцы, кости, ткани.

2. Белки - рецепторы. Передают и воспринимают сигнал, поступающих от соседних клеток из окружающей среды.

3. Белки играют важную роль в иммунной системе организма.

4. Белки выполняют транспортные функции и переносят молекулы или ионы в место синтеза или накопления. (Гемоглобин переносит кислород к тканям.)

5. Белки - катализаторы - ферменты. Это очень мощные селективные катализаторы, которые ускоряют реакции в миллионы раз.

Есть ряд аминокислот, которые не могут синтезироваться в организме - незаменимые , их получают только с пищей: тизин, фенилаланин, метинин, валин, лейцин, триптофан, изолейцин, треонин.

Белок - один из ключевых нутриентов, который должен ежедневно поступать в организм человека. Для понимания роли белка в питании и жизнедеятельности человека необходимо дать понятие, что представляют собой эти вещества.

Белки (протеины) - это органические макромолекулы, которые по сравнению с другими веществами являются гигантами в мире молекул. Белки человека состоят из однотипных сегментов (мономеров), которыми являются аминокислоты. Существует множество разновидностей белка.

Но, несмотря на различный состав белковых молекул, все они состоят всего из 20 видов аминокислот.

Значимость протеинов определяется тем, что именно с помощью белков в организме осуществляются все процессы жизнедеятельности.

Для производства собственных протеинов человеческому организму необходимо, чтобы поступивший извне белок (в составе пищи) расщепился на составляющие частицы - мономеры (аминокислоты). Данный процесс осуществляется в процессе пищеварения в пищеварительной системе (желудок, кишечник).

После расщепления белка в результате воздействия на пищу пищеварительных ферментов желудка, поджелудочной железы, кишечника, мономеры, из которых потом построится собственный белок, должны поступать в кровь через кишечную стенку путём всасывания.

И только потом из готового материала (аминокислот) в соответствии с программой, заложенной в определённом гене, будет производиться синтез того или иного белка, который в данный момент времени необходим организму. Все эти сложные процессы, носящие название биосинтез белка, ежесекундно протекают в клетках организма.

Для синтеза полноценного белка в поступающих в организм продуктах питания (животного или растительного происхождения) обязательно должны присутствовать все 20 аминокислот, особенно 8, которые являются незаменимыми и могут попасть в организм человека только путём употребления в пищу белковых продуктов.

Исходя из сказанного становится понятным важная роль полноценного питания, обеспечивающего нормальный синтез протеинов.

Симптомы недостатка белка в организме

Недостаток белка алиментарного или иного характера негативно сказывается на здоровье человека (особенно в периоды интенсивного роста, развития, восстановления после болезни). Недостаток белков сводится к тому, что процессы катаболизма (распада собственного белка) начинают превалировать над его синтезом.

Все это приводит к дистрофическим (а в ряде случаев и атрофическим) изменениям органов и тканей, нарушению функций кроветворных органов, пищеварительной, нервной и других систем макроорганизма.

При белковом голодании или выраженном недостатке страдает и эндокринная система, синтез многих гормонов и ферментов. Помимо очевидного снижения веса и потери мышечной массы появляется ряд общих симптомов, говорящих о недостатке белка.

У человека начинает наблюдаться слабость, резкая астенизация, одышка при нагрузке, сердцебиение. У больного с недостатком белка уже вторично нарушается всасывание в кишечнике основных пищевых нутриентов, витаминов, кальция, железа и других веществ, наблюдаются симптомы анемии, расстройство пищеварительных функций.

Типичными симптомами при недостатке белков со стороны кожных покровов являются сухость кожи, слизистых, вялая дряблая кожа с пониженным тургором. При недостатке потребления белка нарушается функция репродуктивных органов, нарушается менструальный цикл и возможность зачатия, вынашивания плода. Недостаток белков приводит к резкому снижению иммунитета как за счёт гуморального, так и клеточного компонентов.

Функции белков в организме человека:

1. Пластическая функция — одна из основных ролей белка, так как большая часть органов и тканей (помимо воды) человека состоит из протеинов и их производных (протеогликанов, липопротеидов). Белковые молекулы составляют так называемый базис (остов тканей и клеток) межклеточного пространства и всех органелл клеток.

1. Гормональная регуляция. Так как большинство гормонов, вырабатываемых эндокринной системой, являются производными белка, без протеинов невозможна гормональная регуляция метаболических и иных процессов в организме. Такие гормоны, как инсулин (влияет на уровень глюкозы в крови), ТТГ и другие являются производными белка.
   Таким образом, нарушение образования гормонов приводит к появлению множественной эндокринной патологии человека.

1. Ферментная функция. Биологические реакции окисления и многие другие протекали бы в сотни тысяч раз медленней, если бы не ферменты и коферменты, являющиеся природными катализаторами. Естественными катализаторами, обеспечивающими необходимую интенсивность и скорость реакций, являются белковые вещества. При нарушении выработки определённых ферментов снижается, например, пищеварительная функция поджелудочной железы.

1. Белки являются природными переносчиками (транспортёрами других макромолекул) белков, липидов, липопротеидов, углеводов, молекул, имеющих меньший состав (витаминов, ионов металлов, микро- и макроэлементов, воды, кислорода). При нарушении синтеза этих белков возможно появление многих заболеваний внутренних органов. Часто это наследственно обусловленные заболевания, например, анемии, болезни накопления.

1. Защитная роль белков заключается в выработке особых белков иммуноглобулинов, играющих одну из ключевых ролей в реакциях иммунной защиты. Снижение иммунной защиты способствует частым инфекционным заболеваниям, их тяжёлому протеканию.

Особенностью метаболизма белка в организме человека является то, что в отличии от жиров и углеводов, способных откладываться про запас, белки не могут запасаться впрок. При недостатке белка на нужды организма может расходоваться собственный белок (при этом мышечная масса снижается).

При голодании и значительном недостатке белка на энергетические нужды сначала расходуется запас углеводов, жиров. При истощении и этих резервов на энергетические потребности тратится белок.

Нормальная потребность человека в белках

Потребность человека в белках значительно варьируется и составляет в среднем 70-100 граммов в сутки. Из этого общего количества животный белок должен составлять как минимум 30-60 граммов. Количество белка, которое должно поступить в организм, зависит от большого числа составляющих факторов. Индивидуальная норма потребления белка зависит от пола, функционального состояния, возраста, двигательной активности, характера работы, климата.

Потребность в белке зависит также и от того, здоров или болен человек.

При различных заболеваниях количество белка, которое должно поступать ежедневно с пищей, может меняться. Например, высокобелковое питание необходимо при туберкулёзе , реконвалесценции после инфекционных заболеваний, истощающих процессов, болезней, сопровождающихся длительной диареей. Диета с пониженным уровнем белка назначается при заболеваниях почек с резко нарушенной функцией и патологией азотистого обмена, печени.

Кроме общего содержания белка в суточном рационе необходимо, чтобы по составу употребляемые белковые продукты состояли из всех аминокислот, из которых состоят белки организма, в том числе незаменимых. Этому условию удовлетворяет смешанное питание, в состав которого входят и животные, и растительные белки в оптимальном сочетании.

По содержанию аминокислот все белковые продукты делятся на полноценные и неполноценные. Протеины поступают в организм человека в виде белка как животного, так и растительного происхождения. Более полноценным по аминокислотному составу являются мясные, рыбные, молочные продукты. Менее полноценным по некоторым аминокислотам считается растительный белок. Тем не менее для оптимального соотношения и баланса аминокислот в продуктах питания должны присутствовать белки как животного, так и растительного происхождения.

В каких продуктах питания содержится белок?

Больше всего белка обнаруживается в мясных продуктах. В питании используется красное мясо (говядина, свинина, баранина и другие разновидности), мясо птиц (курица, утка, гусь). Эти виды мяса и продуктов, приготавливаемых на их основе, отличаются белковым составом и содержанием животного жира.

Субпродукты (печень, сердце, легкие, почки) также являются поставщиками белка, но необходимо помнить, что данные продукты содержат в себе много жира и холестерина.

Очень полезным в питании человека является белок рыб (морская, пресноводная), а также морепродукты. Рыба должна присутствовать в рационе здорового человека как минимум 2-3 раза в неделю. Разные виды рыб отличаются по содержанию белка. Например, в такой малобелковой рыбе, как мойва, содержится около 12% белка, в то время как содержание белка в тунце составляет около 20%. Морепродукты и рыба очень полезны, так как содержат фосфор, кальций, жирорастворимые витамины, йод.

Рыба содержит меньше соединительнотканных волокон, поэтому лучше переваривается, подходит для диетического питания. Рыбные продукты по сравнению с мясными, прошедшими аналогичную термическую обработку, являются менее калорийными, хотя создают ощущение сытости после их употребления.

Молоко и молочные продукты являются ценным источником полноценного белка. Особенное значение молочные продукты принимают в организации питания детей. Молочные продукты отличаются содержанием белка и жира. Больше всего белка в твороге и сыре. Молоко содержит белок, но его содержание в данном продукте уступает творогу, сыру.

Источником растительного белка для человека являются многочисленные злаки, крупы и продукты, приготовленные на их основе. Хлеб, макаронные и другие изделия являются необходимыми компонентами в питании. Много растительного белка в крупах, но он менее полноценен по аминокислотному составу, поэтому в питании должны использоваться разнообразные крупяные изделия, так как каждые из них содержат немного различающийся набор аминокислот.

Растительный белок обязательно должен присутствовать в ежедневном рационе. Значительное содержание белка достигается в бобовых. Кроме того, важным является ещё одно свойство: бобовые культуры содержат много пищевых волокон, витаминов, мало жира.

Семена растений (семя подсолнечника), соя, различные виды орехов (фундук, грецкий, фисташки, арахис и другие) являются очень полезными белковыми продуктами. Помимо высокого содержания ценного белка данные продукты содержат значительное количество растительного жира, в котором отсутствует холестерин. Использование орехов и семян позволяет обогатить питание не только ценными белками, но и полиненасыщенными жирными кислотами, являющимися биологическими антагонистами холестерина.

Овощи и фрукты практически не содержат белок, но имеют весь набор витаминов, которые принимают участие во многих метаболических процессах, в том числе реакциях переваривания и синтеза белка.

Таким образом, рацион здорового и больного человека должен быть сбалансированным по всем пищевым нутриентам, в том числе по белку. Разнообразное питание способно обеспечить поступление всех необходимых аминокислот. Количество поступающего белка у здорового и больного человека в случае заболеваний должно строго регламентироваться врачом.

Основные питательные вещества выполняют многообразные функции в организме. Белки, или протеины, что в переводе с греческого означает «первые», служат основой для тканей мозга, сердца и мышц, участвуют в физиологических процессах. Необходимо знать, в каких продуктах много белка, чтобы обеспечить организм этими незаменимыми веществами.

Этот компонент питания считается наиболее ценным, так как поставляет в организм мономеры для создания собственных белков - аминокислоты. В составе белков найдено 22 таких соединения.

• служат строительным материалом;
• участвуют в большинстве биохимических процессов;
• составляют до 20% от массы сердца, печени и мышц, 10% мозга;
• являются важнейшей частью ферментов или биокатализаторов, гормонов и антител;
• важны для сохранения физического и психического здоровья;
• связывают некоторые токсичные вещества.

Продукты питания, в которых содержится белок, в кишечнике расщепляются до свободных аминокислот. Они используются организмом для построения собственных белковых молекул, преобразуются в другие соединения. Валин, изолейцин, лейцин (вместе обозначаются ВСАА), лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин обязательно должны поступать с пищей.

При недостатке незаменимых аминокислот задерживаются рост и развитие организма, нарушается выполнение многих функций.

Кроме перечисленных 8 аминокислот, условно незаменимыми для детей являются аргинин и гистидин. Они создаются клетками тела в недостаточных количествах.

Дефицит белка в пище

Чаще других с этой проблемой сталкиваются веганы и сторонники растительных диет. Если человек недостаточно потребляет продукты, содержащие белок, то нехватка аминокислот приводит к нарушениям кроветворения, обмена жиров и витаминов. Происходит замедление роста и умственного развития ребенка.

Белковую недостаточность можно распознать по следующим признакам:

• трудности с концентрацией внимания;
• восприимчивость к инфекции;
• выпадение волос;
• нарушения сна;
• сухость кожи.

Низкобелковая диета сопровождается гипо- и авитаминозами, железодефицитной анемией, нехваткой в организме цинка. Возникают расстройства функций кишечника и щитовидной железы, развивается гормональный дисбаланс.

Избыток белка

Излишек аминокислот в пище отрицательно влияет на организм.

• Происходят нарушения ряда метаболических процессов.
• Накапливаются в суставах соли мочевой кислоты, повышается риск развития подагры, мочекаменной болезни.
• Перегружаются печень, почки и нервная система, особенно у маленьких детей и пожилых людей.
• «Лишние» аминокислоты после различных биохимических превращений частично используются для синтеза жиров.

Белок в пище должен быть оптимизирован по количеству и составу. Потребности у людей разного пола, возраста, телосложения отличаются. Пищевые белки также неодинаковы по качеству. Наиболее близки к идеалу по составу незаменимых аминокислот животные продукты, не прошедшие тепловую обработку.

Оптимальным считается не преобладание одного компонента в питании, а правильное сочетание с другими пищевыми веществами. Потребление продуктов с высоким содержанием белка важно для спортсменов, людей, ведущих активный образ жизни. При заболеваниях печени и почечной недостаточности протеина нужно меньше.

Рекомендации по ежедневному потреблению белка на 1 кг веса тела:

• средняя норма для взрослых - 1–1,5 г (примерно 85 г в день);
• при нормальном весе, физической активности, силовых тренировках - от 1,8 до 3,3 г;
• при нормальном весе, низкой физической активности - от 1,2 г до 1,8 г;
• при избыточном весе, ожирении - от 1,2 г до 1,5 г;
• в период беременности - от 1,7 г до 1,8 г.

При выборе продуктов следует учитывать, что 1 г белков дает организму 4 ккал, 1 г жиров - 9 ккал, 1 г углеводов - 4,2 ккал. Протеин в ежедневном рационе взрослого человека должен обеспечивать от 12 до 25% калорийности.

Аминокислоты поступают в организм с блюдами из мяса, рыбы, с молочными и зернобобовыми продуктами. Списки приоритетных источников белка могут отличаться в разных источниках. Существует множество причин неодинакового состава одних и тех же продуктов, но есть и общие закономерности.

Продукты, богатые белком (содержание в г на 100 г пищи):

1. Сыр голландский - 26,8.
2. Бобовые культуры - до 26.
3. Говядина отварная - 25,8.
4. Отбивная из баранины - 25.
5. Куриная грудка - 24.
6. Скумбрия, тунец - 22.
7. Креветки - 20.
8. Лосось - 20.
9. Треска отварная - 17,8.
10. Карп жареный - 17.
11. Котлета говяжья - 14,6.
12. Жирный творог - до 14.
13. Гречневая крупа - 13.
14. Овсянка и пшено - 12.
15. Яйцо куриное, 1 шт. (47 г) - 5,8.
16. Макароны - 11.
17. Колбаса вареная - 11,
18. Свинина жареная - 10.
19. Пшеничный хлеб из муки 1 сорта - 7,6.
20. Хлеб простой ржаной - 5,5.

Основные источники животного белка для взрослого человека - мясо, яйца и молочные продукты. Растительного протеина больше всего в бобовых, крупах и хлебе. Сыр и яйца содержат большинство важнейших пищевых веществ в концентрированном виде. Белка меньше всего в овощах и фруктах, соках - не более 2%.

Продукты животного происхождения, богатые белком

Ученые предупреждают, что потребление красного мяса и продуктов из него повышает риск опасных заболеваний. Исследование на эту тему провел ученый Гарвардского университета У. Уиллет. Профессор заявил, что отказ от мяса позволяет избежать ранней смерти. Здоровое питание должно быть основано на растительной пище и морепродуктах (аналогично средиземноморской диете).

Полностью отказываться от мяса не следует. Белые сорта богаты незаменимыми аминокислотами: ВСАА, гистидином, лизином, фенилаланином.

Содержание белка и калорийность продуктов животного происхождения (в 100 г)

Снижение веса необходимо сочетать с потреблением низкоуглеводной, обезжиренной пищи. При этом важно обеспечить потребности организма в незаменимых аминокислотах. Постное мясо содержит полноценный белок при низком содержании жира и углеводов.

Вегетарианцы, в зависимости от типа диеты, могут использовать такие ценные источники белка как рыба, яйца, молочные продукты. В рыбе содержатся ВСАА, метионин и фенилаланин. Лосось, скумбрия, сардины и сельдь также богаты омега-3 жирными кислотами. Любая пища животного происхождения не подходит веганам.

Белок в молочных продуктах

Качество молока принято оценивать по жирности, но более важный компонент - белок. Молочные продукты почти все полноценны по составу аминокислот. Лизина в них содержится в 3 раза больше, чем в хлебе. Стакан молока и ломоть хлеба обеспечивают правильное соотношение аминокислот, хотя многие считают такую пищу слишком простой, деревенской.

Содержание белка, г на 100 г продукта питания:

• различные сорта сыра - от 22 до 32;
• творог - от 14 до 18;
• йогурт - до 5;
• молоко - от 3 до 4.

Обезжиренное молоко является источником протеина и витаминов группы B. Одна чашка (250 мл) дает организму 7,3 г белка. При кипячении молока до 2% этого ценного компонента теряется, разрушается часть витаминов. В 250 мл жирного кефира содержится 7 г белка. Кефир и простокваша усваиваются организмом в 3 раза быстрее, чем молоко.

Белок творога обеспечивает поступление в организм аргинина, валина, лизина, фенилаланина и триптофана. При тепловой обработке теряется от 5 до 7% белка. Молочные продукты богаты кальцием, необходимым для костей, но бедны железом.

Крупы с высоким содержанием белка

Цельные зерна ржи, ячменя, овса, риса и крупы из них, поставляют в организм лейцин, изолейцин, валин, гистидин. Псевдозерновая культура киноа ценится в здоровом питании благодаря повышенной концентрации лизина.

Количество белка, г на 100 г продукта:

• гречневая крупа - 9–13;
• киноа - 14–15;
• амарант - 13–16;
• овсянка - 13;
• просо – 11;
• рис -7.

Содержание белка и калорийность бобовых (в 100 г продукта)

«Протеиновыми чемпионами» считаются красная чечевица, соя, белые бобы, нут. Тепловая кулинарная обработка уменьшает связь с углеводами растительных белков, поэтому они легче и более полно усваиваются организмом. В то же время, длительное нагревание и высокие температуры приводят к потере биологической ценности продуктов.

Овощи и фрукты, богатые белком

Клетчатка в составе растительных продуктов замедляет всасывание всех компонентов пищи. Количество белков в овощах и фруктах меньше, аминокислотный состав беднее, по сравнению с мясом, рыбой и молоком. Благодаря комбинированию продуктов можно обеспечить организм достаточным количеством протеина.

Содержание белка, г на 100 г пищи:

• шпинат - 3;
• брокколи - 3;
• сок томатный, 1 чашка (250 мл) - 2,5;
• цветная капуста - 2;
• картофель - 2;
• цуккини - 2;
• помидор - 1;
• морковь - 1;
• баклажан -1;
• банан - 1.

Организм получает с растительной пищей не только углеводы, белки и жиры. В овощах и фруктах содержатся витамины, антиоксиданты, незаменимые жирные кислоты, волокна, микроэлементы. Оптимальным считается использование растительной и животной пищи в соотношении 50:50, например, сочетание мяса с гречкой.

Качество источников белка

Все незаменимые аминокислоты содержатся в мясе, рыбе, молоке, йогурте. Недостаток животных белков порождает повышенное содержание атомов серы. Такие соединения создают кислотную среду в организме. Организм компенсирует понижение рН за счет ощелачивающих продуктов (овощей, фруктов), а если их не хватает, то использует кальций из состава костей.

К сожалению, в обычных супермаркетах становится все труднее найти натуральные продукты, не содержащие генетически модифицированные объекты (ГМО), консерванты, ароматизаторы и усилители вкуса. Многие сельскохозяйственные культуры являются трансгенными, производятся с использованием ГМО. Согласно данным исследований на животных, они могут изменять работу иммунной системы, повышают вероятность развития рака. Растительные продукты содержат нитраты и пестициды, также обладающие канцерогенной активностью.

Тем, кто желает быть здоровым, наращивать мышечную массу или эффективно худеть, следует обратить внимание на состав пищи и ее происхождение. Красное мясо, высококалорийные, рафинированные продукты лучше убрать из рациона. Более полезна пища с низким содержанием жиров, но с полноценными белками.

Попробуем выяснить, какое значение имеют белки для организма человека. Углеводы, белки, минеральные соли, жиры, витамины, которые входят в состав пищи, нужны человеку для различных внутренних процессов.

Питательные вещества - это источник энергии, который покрывает все расходы живого организма. Рассуждая над тем, каково значение белков в организме, отметим, что они являются отличным строительным материалом, необходимым для роста, воспроизведения новых клеток.

К базовым элементам относят углеводы, жиры, белки. Значение белков, жиров, углеводов для организма человека очевидно. Попадая в пищеварительный тракт, они под воздействием ферментов подвергаются физическим и химическим изменениям, распадаются на более простые химические соединения, всасываются в кишечник, усваиваются организмом.

История открытия

Как были выявлены белки? Значение для организма этих органических веществ выяснили только после того, как был определен их химический состав. В 1838 году голландскому биохимику Жерару Мюльдеру удалось открыть белковые тела, сформулировать теорию протеина. Исследователь отмечал, что некое вещество присутствует в животных и растениях, оно является основой жизни на планете.

Что такое белки, значение для организма которых выявил Жерар Мюльдер? Слово «протеин» означает в переводе с греческого языка - «занимающий первое место». Эти биополимеры составляют около половины сухого веса живых организмов. У вирусов этот показатель находится в диапазоне 45-95 %.

Особенности ферментов

Каково значение белков в организме человека? Их называют одними из основных четырех органических веществ живой материи. По биологическим функциям они существенно отличаются. Примерно треть всех белков человеческого тела сосредоточена в мышцах, примерно 20 % распределено в сухожилиях и костях и только 10 % находится в коже.

Рассматривая значение белков в организме человека, отметим, что наиболее важны ферменты. Несмотря на то что они присутствуют в клетках в ничтожных количествах, эти соединения управляют многими химическими реакциями, происходящими в живом организме:

• мышечная деятельность;
• активность желез внутренней секреции;
• функционирование мозга;
• окислительные взаимодействия.

В небольшой бактерии содержатся сотни ферментов.

Специфика протеинов

Анализируя значение белков для живых организмов, заметим, что протеины - обязательный компонент живых клеток. В их составе могут быть разные химические элементы: водород, кислород, углерод, сера, азот. В некоторых белковых молекулах есть фосфор. Их основными азотсодержащими веществами считают аминокислоты.

Что понять, какое значение имеют белки в организме, отметим, что свойства макромолекул определяются составом и последовательностью расположения аминокислотных остатков.

Химический состав

Между ними образуются пептидные (амидные) связи. Помимо полимерных длинных цепочек, в белках обнаруживаются остатки иных органических соединений. На одном кольце амидной связи есть ацилированная либо свободная группа, другой оснащен амидированной или свободной карбоксильной частью.

Часть цепи, имеющая аминогруппу, именуется М-концом. Фрагмент с карбоксильной группой называют С-концом пептидной цепи.

Между амидным фрагментом одной пептидной группы и NH-куском второго вещества образуются водородные связи.

Те группы, которые включены в состав радикала R аминокислот, способны вступать во взаимодействие между собой, соседними молекулами, создавая различные сложные структуры.

В макромолекулах белка есть одна либо несколько пептидных цепей, которые связаны между собой химическими поперечными связями. Среди самых распространенных их видов - дисульфидные мостики, создаваемые остатками аминокислоты цистеина.

Структуры белков

Какие структуры имеют белки? Значение для организма данного класса органических веществ объясняется их возможностью образовывать несколько структур. Простейшая структура формируется при линейном встраивании аминокислотных фрагментов, соединяемых между собой амидными (пептидными) связями. В процессе образования водородных связей наблюдается закручивание в спирали пептидных цепей. Процесс сопровождается формированием большого количества водородных связей, завершается образованием максимально выгодной энергетической конфигурации.

Такую сложную структуру впервые обнаружил американский физик и химик Полинг, анализируя на основе рентгеновского анализа основной белок шерсти и волос - кератин.

Увиденную структуру он назвал а-спиралью (а-структурой).

На один ее виток приходится по 3,6-3,7 аминокислотных остатков, расстояние между которыми достигает 0,54 миллиардных доли метра.

Рассуждая над тем, каково значение белков для жизнедеятельности организма, отметим, что стабильность такой спирали объясняется водородными связями, образуемыми внутри молекулы. В случае растяжения макроструктуры происходит ее превращение в линейный вид.

Силы электростатического взаимодействия (притяжения и отталкивания) препятствуют формированию правильной структуры. Они появляются между аминокислотными группами. Также на этот процесс влияют пирролидиновые кольца, заставляющие пептидную цепочку прогибаться на отдельных участках.

Затем происходит ориентация отдельных участков белковой макромолекулы в пространстве, сопровождающаяся формированием сильноизогнутой, пространственной структуры. Своей устойчивостью она обязана взаимодействию радикалов R с аминокислотами, сопровождающемуся образованием дисульфидных мостиков, ионных пар, водородных связей. Именно она характеризует основные биологические и химические свойства белковых полимеров.

Классификация

В зависимости от особенностей пространственной структуры принято подразделять все белки на два класса:

• фибриллярные, выступающие в роли структурного материала;
• глобулярные, к которым относятся антитела, ферменты, гормоны.

У полипептидных цепей спиралевидная форма, закрепленная водородными внутримолекулярными связями. В волокнах этого класса пептидные закрученные цепочки находятся параллельно оси, ориентируясь друг на друга. Их близкое расположение позволяет формировать нитевидные структуры. Этим объясняется высокая степень асимметрии таких биополимеров.

Практически не растворяются в воде, образуя растворы высокой вязкости. К ним относятся белки, которые входят в состав покровных образований и тканей:

• миозин, относящийся к белку мышечных тканей;
• коллаген, составляющий основу кожных покровов и седиментационных тканей;
• креатин, содержащийся в роговых покровах, волосах, перьях, шерсти.

Представителем данного класса является фиброин - белок натурального шелка. Эта сиропообразная жидкость, затвердевающая на воздухе в нерастворимую прочную нить, является структурой, которая формируется с помощью водородных межмолекулярных связей. Именно это определяет высокую механическую прочность натурального шелка.

Отличаются изогнутой формой пептидных цепей. Глобулы имеют несущественную степень асимметрии, отличаются высокой растворимостью в воде, несущественной вязкостью образуемых растворов. Среди них можно отметить белки крови:

• альбумин;
• гемоглобин;
• глобулин.

Разделение белков на глобулярные и фибриллярные весьма условное, так как существует огромное количество макромолекул с промежуточной структурой.

Зависимость свойств

С чем связано такое большое значение белка в организме человека? Кратко можно отметить, что многообразие физических и химически свойств белковых молекул определяется разницей конфигураций полипептидных цепей, условиями образования пространственной структуры макромолекулы, которая будет влиять на его основные функции в организме. Количество аминокислотных остатков, которые включены в макромолекулы, колеблется в диапазоне от 51 (инсулин) до 140 (миоглобин).

Именно поэтому величина относительной составляет от нескольких тысяч до многих миллионов.

С помощью элементарного состава была установлена эмпирическая формула молекулы белка - гемоглобина крови. Гормоны и ферменты имеют менее сложную структуру. Так, у инсулина молекулярная масса составляет 6500, а у вируса гриппа - 320.000.000.

Особенности полипептидных молекул

К ним принято относить вещества белковой природы, которые имеют в своем составе остатки аминокислот, объединенных пептидными связями. Они обладают меньшим значением относительной молекулярной массы, степенью пространственной организации, чем белок.

При растворении в воде получается молекулярно-дисперсная система, являющая раствором высокомолекулярного соединения. Часть соединений выделяют в виде кристаллов: гемоглобин крови, белок куриного яйца.

Велико значение для организма белков, жиров, углеводов.

Полипептиды при пищеварительных процессах перевариваются до различных аминокислот. Они хорошо растворимы в воде, поэтому поступают через кровь ко всем клеткам и тканям организма.

Частично они расходуются на синтез специфичных для каждого организма белков, синтез гормонов, ферментов, иных биологически значимых веществ. Оставшиеся аминокислоты являются энергетическим материалом.

Функции

Выделяют следующие функции белковых молекул:

• каталитические (ферменты ускоряют протекание гидролиза);
• регуляторные (гормоны);
• защитные (тромбин, антитела);
• транспортные (церулоплазмин, гемоглобин).

Особое место занимает обмен белков. Значение обмена белков в организме нельзя описать одним предложением. Они являются основными компонентами корма животных, пищи человека. Обмен веществ основывается именно на непрерывно протекающих процессах их превращений, зависит от аминокислот, входящих в их состав.

Значимость витаминов

Рассуждая над тем, каково значение для организма белков, жиров, углеводов, поговорим о группе соединений, называемой витаминами.

Каждый из них обладает определенной функцией, незаменим для живого организма.

Витамин Е защищает клетки от негативного воздействия свободных радикалов. Он замедляет процессы старения, улучшает внешний вид ногтей, волос, кожи. Это соединение является средством профилактики тромбов в кровеносных сосудах.

Витамин А контролирует рост у детей и подростков, он оптимизирует обменные процессы во взрослом организме, поддерживает нормальное состояние слизистых оболочек.

Витамин В 12 воздействует на пищеварительные процессы, принимает участие в обмене веществ. Он существенно уменьшает риск появления анемии, способствует формированию выносливости, отвечает за тонус организма, систематизирует мозговые процессы.

Витамин Д - средство профилактики рахита у детей. Он улучшает усвоение кальция, положительно влияет на состояние крови, стимулирует сердечную деятельность, улучшает работу щитовидной железы, повышает иммунитет.

Витамин В6 оптимизирует процесс выработки аминокислот, усвоения белков. Это вещество стимулирует выработку гемоглобина и эритроцитов.

В1 стимулирует обменные процессы в живом организме. Этот витамин укрепляет нервную систему, оптимизирует деятельность сердечно-сосудистой системы.

РР регулирует деятельность желудочно-кишечного тракта, печени, поджелудочной железы. Именно он контролирует выработку желудочного сока.

Витамин Н обеспечивает нормальный уровень полезной микрофлоры в кишечнике, он позитивно воздействует на состояние ногтей, волос, кожных покровов.

Аскорбиновая кислота - неотъемлемый элемент синтеза ферментов. Она поддерживает эластичность хрящевой и соединительной тканей, способствует усвоению железа организмом.

Витамин К отвечает за развитие костной ткани, свертываемость крови. Нехватка какого-либо из этих веществ негативно отражается на жизнедеятельности организма, приводит к ослаблению иммунитета, снижению работоспособности человека.

Липиды

Продолжим разговор о том, каково значение для организма белков, жиров, углеводов, витаминов. Самой «ненавистной» частью, по мнению представительниц женского пола, считаются жиры. Но без этих органических соединений организм не сможет полноценно функционировать, человек превратится в иссохший скелет, лишенный сил.

Липиды представляют собой соединения, которые состоят из жирных кислот и глицерина (многоатомного спирта). Они являются источником энергии, сопровождают процесс усвоения витаминов Е, Д, А.

Именно с этими органическими соединениями человек получает жирные незаменимые кислоты: линоленовую, линолевую, арахидоновую.

Без жиров невозможна передача нервных импульсов, так как они входят в состав клеточных мембран, оказывают влияние на их проницаемость.

Например, больше половины мозга составляют жиры, поступающие в организм с продуктами питания.

Ученые пришли к выводу, что для полноценной деятельности взрослому человеку необходимо 3,5-4 литра жира. Среди его основных функций отметим:

• контроль температуры тела;
• аккумулирование питательных веществ и энергии;
• защита от механических повреждений;
• фильтрация веществ, попадающих в организм;
• выработка гормонов, отвечающих за нормальную жизнедеятельность организма.

Кроме того, жиры помогают поддерживать внешнюю красоту, придают коже упругость, естественный блеск.

Принято подразделять их по происхождению на животные и растительные виды. К первой группе относят: сало, колбасные изделия, жирное мясо. Они при окислении частично превращаются в энергию, остальные накапливаются под кожей. При избытке таких кислот появляется значительное количество холестерина, развивается атеросклероз. Организм усваивает их медленно.

Растительные жиры обладают значительных количеством ненасыщенных органических кислот, которые быстро расщепляются в организме. Например, жирные кислоты Омега 3, Омега 6 нужны человеку для полноценного функционирования сердечно-сосудистой системы, предотвращения выработки холестерина.

Значение жиров для организма сравнимо с белками и углеводами. Ежедневно взрослый человек должен употреблять не менее 100 граммов жиров.

Заключение

При правильном составлении рациона можно рассчитывать на снабжение организма всеми необходимыми компонентами, не волнуясь за набор лишнего веса.

В настоящее время многие люди стараются следить за состоянием своего здоровья: физическими нагрузками, питанием, состоянием кожи. Для того чтобы быть успешным, обеспеченным, востребованным человеком, важно контролировать количество витаминов, белков, жиров, углеводов, употребляемых организмом. Все эти органические соединения выполняют важные функции, поэтому нельзя заменять одни другими.

Главным «строительным» элементом нашего организма является белок. Его масса в нашем организме составляет приблизительно от 15 до 20 процентов. Он играет очень важную роль в нашем организме, поэтому определение его уровня имеет важное значение.

Белок определяет нужный объём крови в сосудистом русле, поддерживает её вязкость и текучесть. Белки осуществляют транспортировку эндогенных и экзогенных веществ (липиды, пигменты, минеральные компоненты, гормоны). Также он регулирует уровень рН в крови. В реакциях иммунного характера он так же принимает активное участие и является важнейшим компонентом белкового обмена в организме. Степень гемоглобина (белок) — это суммарная концентрация глобулинов и альбуминов, находящихся в сыворотке крови.

Белок выполняет такие функции в организме:

• Поддерживает постоянный уровень рН крови;
• Участвует в иммунных реакциях;
• Принимает участие в процессе свертывания крови;
• Выполняет транспортную функцию (переносит стероидные гормоны в органы и ткани, переносит билирубин и жиры).

Норма белка в организме

• Различные новообразования;
• Булимия, анорексия;
• Коллагеноз;
• Тепловые ожоги;
• Нарушения, которые связаны с понижением иммунитета (системные нарушения, инфекционные заболевания);
• Нарушения в работе печени и почек.

Процесс определения гемоглобина относится к биохимическому исследованию и его задача определить содержание фракций белка в крови.

Биохимическое исследование на содержание гемоглобина обязательно проводится натощак, за несколько дней до сдачи анализа рекомендовано воздержаться от приёма спиртных напитков, физиопроцедур и солнечных ванн. Рентгеновское обследование также может повлиять на результат, поэтому в течении нескольких дней до анализа его лучше не делать. Такое понятие как «общий белок» свидетельствует о его количестве в сыворотке крови и имеет определённые нормы, зависящие от возраста пациента.

Являются такие показатели:

• Новорождённые — от 48 г/л до 73 г/л;
• Детский возраст до 1 года — 47 — 72 г/л;
• Детский возраст от 1 года до 4 лет — от 61 г/л до 75 ;
• Детский возраст 5 — 7 лет — от 52г/л до 78;
• Детский возраст 8 — 15 лет — от 58г/л до 76 г/л;
• Возраст от 16 лет и старше — от 65г/л до 85 г/л.

Это важно! При проведении диагностирования, очень важным является определения отклонения от нормы показателя уровня общего белка, так как он указывает на нарушения водно-солевого баланса, показывает работу почек и печени, выявляет дисбаланс на микроэлементном уровне, определяет наличие острых воспалительных процессов в организме.

Бывают случаи, при которых отклонение содержания гемоглобина от нормы патологией не считается. Во время беременности, периода кормления грудью, физических нагрузок и голодании происходит снижение уровня белка в крови, которое называется гипопротеинемия. Если происходит отклонение его содержания от нормы это может говорить о каких-либо нарушения в деятельности организма. В такой ситуации необходимо проконсультироваться с врачом, который поставит диагноз и назначит лечение при необходимости.

Причины повышения уровня белка в сыворотке крови

1. Аутоиммунные процессы;
2. Инфекционные заболевания;
3. Онкологические процессы;
4. Обезвоживание организма.

Снижение уровня гемоглобина может быть связано с такими заболеваниями

• Нарушение функции;
• Заболевания почек;
• Нарушения желудочно-кишечного тракта;
• Онкологические заболевания;
• Заболевания поджелудочной железы;
• Воспалительные процессы;
• Голодание, кровопотери, ожоги.

Снижение уровня белка также может быть связано с приёмом гормональных препаратов, гормональными нарушениями, физиологическими состояниями, связанными с длительными физическими нагрузками, периодом лактации и беременностью.

Это важно! Для постановки точного диагноза нужно выяснять не только уровень гемоглобина, но и распределение глобулинов и альбуминов по отдельным фракциям.