Белок в продуктах питания. Что такое белки, какой у них состав, зачем они нужны

Сигнальная функция белка

Сигнальная функция белков - способность белков служить сигнальными веществами, передавая сигналы между тканями, клетками или организмами.

Сигнальную функцию выполняют белки-гормоны . Связывание гормона с рецептором является сигналом, запускающим в клетке физиологические процессы. Гормоны регулируют концентрации веществ в крови и клетках, рост, размножение и другие процессы. Например, инсулин снижает содержание сахара в крови, гормон роста регулирует рост скелета , лептин регулирует аппетит .

Клетки могут взаимодействуют друг с другом на расстоянии с помощью сигнальных белков, передаваемых через межклеточное вещество. К таким белкам относятся цитокины , факторы роста и др.

Белковую природу имеют также некоторые феромоны . Так, половой феромон (sex-inducing pheromone) вольвокса - гликопротеид . Пептидные феромоны встречаются у самых разных организмов - от бактерий до млекопитающих

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Сигнальная функция белка" в других словарях:

- ― осуществление белками регуляции процессов в клетке или в организме, что связано с их способностью к приёму и передаче информации. Действие регуляторных белков обратимо и, как правило, требует присутствия лиганда. Постоянно открывают всё новые и … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Белки (значения). Белки (протеины, полипептиды) высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа аминокислот. В живых организмах… … Википедия

Кристаллы различных белков, выращенные на космической станции «Мир» и во время полётов шаттлов НАСА. Высокоочищенные белки при низкой температуре образуют кристаллы, которые используют для получения модели данного белка. Белки (протеины,… … Википедия

Запрос «Человек» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Запрос «Люди» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Человек … Википедия

Запрос «Человек» перенаправляется сюда. Cм. также другие значения. Запрос «Люди» перенаправляется сюда. О более широкой таксономической категории см. Люди (род). ? Человек … Википедия

Так же как и другие биологические макромолекулы (полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты), белки являются необходимыми компонентами всех живых организмов и играют важную роль в жизнедеятельности клетки. Белки осуществляют процессы обмена веществ. Они входят в состав внутриклеточных структур -органеллицитоскелета, секретируются во внеклеточное пространство, где могут выступать в качествесигнала, передаваемого между клетками, участвовать вгидролизепищи и образованиимежклеточного вещества.

Классификация белков по их функциям является достаточно условной, так как один и тот же белок может выполнять несколько функций. Хорошо изученным примером такой многофункциональности служит лизил-тРНК-синтетаза - которая не только присоединяет остаток лизинактРНК, но и регулируеттранскрипциюнескольких генов. Многие функции белки выполняют благодаря своейферментативнойактивности. Так, ферментами являются двигательный белокмиозин, регуляторные белкипротеинкиназы, транспортный белокнатрий-калиевая аденозинтрифосфатазаи др.

Каталитическая функция

Наиболее хорошо известная функция белков в организме - катализразличных химических реакций. Ферменты - это белки, обладающие специфическими каталитическими свойствами, то есть каждый фермент катализирует одну или несколько сходных реакций. Ферменты катализируют реакции расщепления сложных молекул (катаболизм) и их синтеза (анаболизм), в том числерепликациюирепарациюДНК и матричный синтез РНК. К 2013 году было описано более 5000 тысяч ферментов. Ускорение реакции в результате ферментативного катализа может быть огромным. Молекулы, которые присоединяются к ферменту и изменяются в результате реакции, называютсясубстратами. Часть молекулы фермента, которая обеспечивает связывание субстрата и катализ, называетсяактивным центром.

Международный союз биохимии и молекулярной биологиив 1992 году предложил окончательный вариант иерархической номенклатуры ферментов, основанной на типе катализируемых ими реакций. Согласно этой номенклатуре названия ферментов всегда должны иметь окончание -аза и образовываться от названий катализируемых реакций и их субстратов. Каждому ферменту приписывается индивидуальный код, по которому легко определить его положение в иерархии ферментов. По типу катализируемых реакций все ферменты делят на 6 классов:

КФ 1: Оксидоредуктазы , катализирующие окислительно-восстановительные реакции;

КФ 2: Трансферазы , катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую;

КФ 3: Гидролазы , катализирующие гидролиз химических связей;

КФ 4: Лиазы , катализирующие разрыв химических связей без гидролиза с образованием двойной связив одном из продуктов;

КФ 5: Изомеразы , катализирующие структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата;

КФ 6: Лигазы , катализирующие образование химических связей между субстратами за счёт гидролиза дифосфатной связи АТФили сходного трифосфата.

Структурная функция

Структурные белки цитоскелета, как своего рода арматура, придают форму клеткам и многим органоидам и участвуют в изменении формы клеток. Большинство структурных белков являются филаментозными. Коллаген и эластин - основные компоненты межклеточного вещества соединительной ткани (например, хряща), а из другого структурного белка кератина состоят волосы, ногти, перья птиц и некоторые раковины.

Защитная функция

Существует несколько видов защитных функций белков:

Физическая защита. Физическую защиту организма обеспечивают коллаген- белок, образующий основу межклеточного вещества соединительных тканей (в том числе костей, хряща, сухожилий и глубоких слоёв кожи (дермы));кератин, составляющий основу роговых щитков, волос, перьев, рогов и др. производныхэпидермиса. Обычно такие белки рассматривают как белки со структурной функцией. Примерами белков этой группы служатфибриногеныитромбины, участвующие всвёртывании крови.

Химическая защита. Связывание токсиновбелковыми молекулами может обеспечивать их детоксикацию. Особенно важную роль в детоксикации у человека играют ферментыпечени, расщепляющие яды или переводящие их в растворимую форму, что способствует их быстрому выведению из организма.

Иммунная защита. Белки, входящие в состав кров и других биологических жидкостей, участвуют в защитном ответе организма как на повреждение, так и на атаку патогенов. Белкисистемы комплементаиантитела(иммуноглобулины) относятся к белкам второй группы; они нейтрализуютбактерии,вирусыили чужеродные белки. Антитела, входящие в составадаптативной иммунной системы, присоединяются к чужеродным для данного организма веществам,антигенам, и тем самым нейтрализуют их, направляя к местам уничтожения. Антитела могутсекретироватьсяв межклеточное пространство или закрепляться в мембранах специализированныхВ-лимфоцитов, которые называютсяплазмоцитами.

Регуляторная функция

Многие процессы внутри клеток регулируются белковыми молекулами, которые не служат ни источником энергии, ни строительным материалом для клетки. Эти белки регулируют продвижение клетки по клеточному циклу,транскрипцию,трансляцию,сплайсинг, активность других белков и многие другие процессы. Регуляторную функцию белки осуществляют либо за счёт ферментативной активности (например,протеинкиназы), либо за счёт специфичного связывания с другими молекулами.

Важнейшую роль в регуляции внутриклеточных процессов играют протеинкиназы и протеинфосфатазы- ферменты, которые активируют или подавляют активность других белков путём присоединения к ним или отщепления фосфатных групп.

Сигнальная функция

Сигнальная функция белков- способность белков служить сигнальными веществами, передавая сигналы между клетками, тканями, органами и организмами. Часто сигнальную функцию объединяют с регуляторной, так как многие внутриклеточные регуляторные белки тоже осуществляют передачу сигналов.

Сигнальную функцию выполняют белки-гормоны,цитокины,факторы ростаи др.

Гормоны переносятся кровью. Большинство гормонов животных - это белки или пептиды. Связывание гормона с его рецептором является сигналом, запускающим ответную реакцию клетки. Гормоны регулируют концентрации веществ в крови и клетках, рост, размножение и другие процессы. Примером таких белков служит инсулин, который регулирует концентрациюглюкозыв крови.

Клетки взаимодействуют друг с другом с помощью сигнальных белков, передаваемых через межклеточное вещество. К таким белкам относятся, например, цитокины и факторы роста.

Цитокины - пептидные сигнальные молекулы. Они регулируют взаимодействия между клетками, определяют их выживаемость, стимулируют или подавляют рост, дифференцировку, функциональную активность иапоптоз, обеспечивают согласованность действий иммунной, эндокринной и нервной систем. Примером цитокинов может служитьфактор некроза опухоли, который передаёт сигналы воспаления между клетками организма.

Транспортная функция

Растворимые белки, участвующие в транспорте малых молекул, должны иметь высокое сродство (аффинность) к субстрату, когда он присутствует в высокой концентрации, и легко его высвобождать в местах низкой концентрации субстрата.

Некоторые мембранные белкиучаствуют в транспорте малых молекул через мембрану клетки, изменяя её проницаемость.Липидныйкомпонент мембраны водонепроницаем (гидрофобен), что предотвращаетдиффузиюполярных или заряженных (ионы) молекул. Мембранные транспортные белки принято подразделять на белки-каналы и белки-переносчики. Белки-каналы содержат внутренние заполненные водой поры, которые позволяют ионам (через ионные каналы) или молекулам воды (через белки-аквапорины) перемещаться через мембрану. Многиеионные каналыспециализируются на транспорте только одного иона; так,калиевыеинатриевыеканалы часто различают эти сходные ионы и пропускают только один из них. Белки-переносчики связывают, подобно ферментам, каждую переносимую молекулу или ион и, в отличие от каналов, могут осуществлять активный транспорт с использованием энергии АТФ.

Запасная (резервная) функция

К таким белкам относятся так называемые резервные белки, которые запасаются в качестве источника энергии и вещества в семенах растений (например, глобулины 7S и 11S) и яйцеклетках животных. Ряд других белков используется в организме в качестве источника аминокислот, которые в свою очередь являются предшественниками биологически активных веществ, регулирующих процессы метаболизма.

Рецепторная функция

Белковые рецепторы могут находиться как в цитоплазме, так и встраиваться в клеточную мембрану. Одна часть молекулы рецептора воспринимает сигнал, которым чаще всего служит химическое вещество, а в некоторых случаях - свет, механическое воздействие (например, растяжение) и другие стимулы. При воздействии сигнала на определённый участок молекулы - белок-рецептор - происходят её конформационные изменения. В результате меняется конформация другой части молекулы, осуществляющей передачу сигнала на другие клеточные компоненты. Существует несколько механизмов передачи сигнала. Некоторые рецепторы катализируют определённую химическую реакцию; другие служат ионными каналами, которые при действии сигнала открываются или закрываются; третьи специфически связывают внутриклеточные молекулы-посредники. У мембранных рецепторов часть молекулы, связывающаяся с сигнальной молекулой, находится на поверхности клетки, а домен, передающий сигнал, - внутри.

Моторная (двигательная) функция

Целый класс моторных белков обеспечивает движения организма, например, сокращение мышц, в том числе локомоцию (миозин), перемещение клеток внутри организма (например, амебоидное движение лейкоцитов), движение ресничек и жгутиков, а также активный и направленный внутриклеточный транспорт (кинезин, динеин). Динеины и кинезины проводят транспортировку молекул вдоль микротрубочек с использованием гидролиза АТФ в качестве источника энергии. Динеины переносят молекулы и органоиды из периферических частей клетки по направлению к центросоме, кинезины - в противоположном направлении. Динеины также отвечают за движение ресничек и жгутиков эукариот. Цитоплазматические варианты миозина могут принимать участие в транспорте молекул и органоидов по микрофиламентам.

Для чего нам необходим белок. Уже много лет спорят вегетарианцы с мясоедами, о том что же лучше: белок животного или растительного происхождения. Давайте все вместе поэтапно разберем.

Так что же такое белок и зачем он нужен нашему организму?

Белок, или протеин, имеет очень сложное строение и являются наиболее сложным из питательных веществ. Белок — обязательная составная часть всех живых клеток. В состав белка входят: углерод, водород, кислород, азот, сера и иногда фосфор. Наиболее характерно для белка наличие в его молекуле азота. Другие питательные вещества азота не содержат. Поэтому белок называют азотсодержащим веществом. Белок не может быть заменим какими-либо другим пищевымовеществам, так как синтез белка в организме возможен только из аминокислот. Белки — сложные органические соединения, состоящие из аминокислот. В состав пищевых про-дуктов входят 20 аминокислот, из различных соче-таний которых образуются многочисленные пищевые белки, используемые организмом человека для пост-роения белков тканей. Среди них 8 незаменимых (которые не синтезируются организмом человека) и обязательно должны посту-пать с пищей. К ним относят: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин. Для детей раннего возраста незаменимыми являются также аргинин и гистидин. Остальные, называемые заменимыми (аланин, аспарагин, аспарагиновая кис-лота, глютамин, глютаминовая кислота, глицин, пролин, серин, тирозин, цистеин), образуются в самом организме.

Для нормальной жизнедеятельности организма, его роста и развития необходимо поступ-ление с пищей всех аминокислот - заменимых и незаменимых. Незаменимые содержатся в ос-новном в продуктах животного происхождения: мо-локе, твороге, рыбе, мясе, яйцах, заменимые — в продуктах растительного происхождения: хлебе, кру-пах, овощах.

Дети, не получающие с пищей достаточного коли-чества белков, отстают в физическом развитии (от-ставание роста, плохая прибавка в весе), а также нервно-психическом. При недостаточном поступле-нии белков снижаются защитная функция организма, выработка ферментов и гормонов, для детей грудного возраста обеспечение аминокислот происходит за счет молока матери.

Жизнедеятельность организма связана с постоянным расходом энергии, источником которой являются продукты питания. В молодом растущем организме обменные процессы протекают наиболее интенсивно, поэтому основные компоненты пищи необходимы не только как источник энергии, но и как пластический материал для построения клеток, органов и тканей. Несмотря на разнообра-зие, продукты, используемые в питании, состоят из относительно небольшого количества основных пи-тательных веществ. Среди них выделяют главные (белки, жиры, углеводы, макроэлементы) и допол-нительные (витамины, микроэлементы).

Ребенку, чтобы он нормально развивался и рос здоровым, необходимо полноценное сбалансиро-ванное питание, соответствующее его физиологи-ческим потребностям и возможностям, когда основ-ные питательные вещества (белки, жиры, углеводы, витамины, макро- и микроэлементы), а также вода поступают в организм с пищей в оптимальных коли-чествах и соотношениях. Поступление полноценных белков с пищей крайне важно для растущего организма, так как в организме ребенка не только происходит восстановление отмирающих клеток, как у взрослых, но и в большом количестве создаются новые клетки.

Белки, в состав которых входят все необходимые организму аминокислоты, называются полноценными; белки, не содержащие всех необходимых аминокислот, являются неполноценными белками.

Для человека важно поступление полноценных белков, так как из них организм может свободно синтезировать свои специфические белки. Однако полноценный белок может быть заменен двумя или тремя неполноценными белками, которые, дополняя друг друга, дают в сумме все необходимые аминокислоты. Поэтому, для нормальной жизнедеятельности человека необходимо, чтобы в пище содержались полноценные белки или набор неполноценных белков, по аминокислотному содержанию равноценных полноценным белкам.

К полноценным белкам относятся преимущественно белки животного происхождения, кроме желатины, относящейся к неполноценным белкам. Неполноценные белки — преимущественно растительного происхождения. Однако некоторые растения (картофель, бобовые и др.) содержат полноценные белки. Из животных белков особенно большую ценность для организма представляют белки мяса, яиц, молока и др.

Значение белков в организме огромно, поскольку они являются основным структурным компонентом клеток, из которых состоят органы и ткани. Кроме того, белки участвуют во многих других биологических процес-сах, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Все обменные процессы, протекающие в организме, осуществляются при участии белков, называемых ферментами. Белки принимают участие в формиро-вании защитной функции организма — выработке иммунитета против инфекционных заболеваний, в процессах свертывания крови (фибриноген), осущест-вляют мышечное сокращение (миозин), являются главным компонентом крови (гемоглобин).

Белки играют исключительно важную роль в живой природе. Жизнь немыслима без различных по строению и функциям белков. Белки играют важнейшую роль в жизнедеятельности всех организмов. При пищеварении белковые молекулы перевариваются до аминокислот, которые, будучи хорошо растворимы в водной среде, проникают в кровь и поступают во все ткани и клетки организма. Здесь наибольшая часть аминокислот расходуется на синтез белков различных органов и тканей, часть — на синтез гормонов, ферментов и других биологически важных веществ, а остальные служат как энергетический материал.

Белки — важнейшие компоненты пищи человека. Совокупность непрерывно протекающих химических превращений белков занимает ведущее место в обмене веществ организмов. Скорость обновления белков у живых организмов зависит от содержания белков в пище, а также его биологической ценности, которая определяется наличием и соотношением незаменимых аминокислот

Белки выполняют важные и разнообразные функции в организме, вот самые важные из них:

· Структурная функция

Структурные белки придают форму клеткам и многим органоидам и участвуют в изменении формы клеток. Коллаген и эластин — основные компоненты межклеточного вещества соединительной ткани (например, хрящ), а из другого структурного белка кератина состоят волосы, ногти, перья птиц.

· Сигнальная функция

Сигнальная функция белков - это способность белков служить сигнальными веществами, передавая сигналы между тканями, клетками или организмами. Часто сигнальную функцию объединяют с регуляторной, так как многие внутриклеточные регуляторные белки тоже осуществляют передачу сигналов. Сигнальную функцию выполняют белки - гормоны, цитокины, факторы роста. Гормоны переносятся кровью. Большинство гормонов животных - это белки или пептиды. Связывание гормона с рецептором является сигналом, запускающим в клетке ответную реакцию. Гормоны регулируют концентрации веществ в крови и клетках, рост, размножение и другие процессы. Примером таких белков служит инсулин, который регулирует концентрацию глюкозы в крови.

· Моторная (двигательная) функция

Целый класс моторных белков обеспечивает движения организма

· Белки — незаменимый строительный материал. Одной из важнейших функций белковых молекул является пластическая . Пластическое значение белка состоит в восполнении и новообразовании различных структурных компонентов клетки. Энергетическое значение заключается в обеспечении организма энергией, образующейся при расщеплении белков. Все клеточные мембраны содержат белок, роль которого здесь разнообразна. Количество белка в мембранах составляет более половины массы.

· Многие белки обладают сократительной функцией . Это, прежде всего, белки актин и миозин, входящие в мышечные волокна высших организмов. Мышечные волокна — миофибриллы — представляют собой длинные тонкие нити, состоящие из параллельных более тонких мышечных нитей, окруженных внутриклеточной жидкостью. В ней растворены аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), необходимая для осуществления сокращения, гликоген — питательное вещество, неорганические соли и многие другие вещества, в частности кальций.

· Транспортная функция

Примером транспортных белков можно назвать гемоглобин, который переносит кислород из лёгких к остальным тканям и углекислый газ от тканей к лёгким. Транспортная — белки участвуют в транспорте кровью различных веществ: кислорода, липидов, углеводов, витаминов, гормонов и других веществ. В мышцах эту функцию берет на себя еще один транспортный белок — миоглобин.

· Еще одна функция белка — запасная . К запасным белкам относят ферритин — железо, овальбумин — белок яйца, казеин — белок молока, зеин — белок семян кукурузы.

· Регуляторная функция

Многие процессы внутри клеток регулируются белковыми молекулами, которые не служат ни источником энергии, ни строительным материалом для клетки. Эти белки регулируют транскрипцию, трансляцию, сплайсинг, а также активность других белков и др. Регуляторную функцию белки осуществляют либо за счет ферментативной активности, либо за счет специфического связывания с другими молекулами, как правило, влияющего на взаимодействие с этими молекулами ферментов. Регуляторную функцию выполняют белки-гормоны.

Гормоны — биологически активные вещества, которые оказывают влияние на обмен веществ. Многие гормоны являются белками, полипептидами или отдельными аминокислотами. Одним из наиболее известных белков-гормонов является инсулин. Этот простой белок состоит только из аминокислот. Функциональная роль инсулина многопланова. Он снижает содержание сахара в крови, способствует синтезу гликогена в печени и мышцах, увеличивает образование жиров из углеводов, влияет на обмен фосфора, обогащает клетки калием. Регуляторной функцией обладают белковые гормоны гипофиза — железы внутренней секреции, связанной с одним из отделов головного мозга. Он выделяет гормон роста, при отсутствии которого развивается карликовость. Одним из важных и интересных в химическом отношении гормонов является вазопрессин. Он подавляет мочеобразование и повышает кровяное давление.

· Защитная функция

Существуют несколько видов защитных функций белков:

Физическая защита . В ней принимает участие коллаген — белок, образующий основу межклеточного вещества соединительных тканей (в том числе костей, хряща, сухожилий и глубоких слоев кожи); кератин, составляющий основу роговых щитков, волос, перьев, рогов и др. производных эпидермиса.

Химическая защита . Связывание токсинов белковыми молекулами может обеспечивать их детоксикацию. Особенно важную роль в детоксикации у человека играют ферменты печени, расщепляющие яды или переводящие их в растворимую форму, что способствует их быстрому выведению из организма.

Иммунная защита . Белки, входящие в состав крови и других биологических жидкостей, участвуют в защитном ответе организма, как на повреждение, так и на атаку патогенов. Белки системы комплемента и антитела (иммуноглобулины) относятся к белкам второй группы; они нейтрализуют бактерии, вирусы или чужеродные белки. Антитела, входящие в состав адаптивной иммунной системы, присоединяются к чужеродным для данного организма веществам, антигенам, и тем самым нейтрализуют их, направляя к местам уничтожения.

· Рецепторная функция

Белковые рецепторы могут, как находиться в цитоплазме, так и встраиваться в клеточную мембрану. Одна часть молекулы рецептора воспринимает сигнал, которым чаще всего служит химическое вещество, а в некоторых случаях — свет, механическое воздействие (например, растяжение) и другие стимулы. При воздействии сигнала на определенный участок молекулы белок-рецептор происходят её конформационные изменения. В результате меняется конформация другой части молекулы, осуществляющей передачу сигнала на другие клеточные компоненты..

· Ингибиторная функция . При взаимодействии с этими белками фермент образует комплекс и теряет свою активность, полностью или частично. Многие белки — ингибиторы ферментов — выделены в чистом виде и хорошо изучены. Их молекулярные массы колеблются в широких пределах; часто они относятся к сложным белкам — гликопротеидам, вторым компонентом которых является углевод.

· Каталитическая функция Каталитическая — белки являются основным компонентом всех ферментов. Ферментам принадлежит решающая роль в ассимиляции пищевых веществ организмом человека и в регуляции всех внутриклеточных обменных процессов.

· Энергетическая функция. Эта функция имеет второстепенное значение, так как основные энергетические процессы в организме человека осуществляются в основном за счет жиров и углеводов. Энергетическая ценность 1 г белка составляет 4,1 ккал.

Белки организма — чрезвычайно динамичные структуры, постоянно обновляющие свой состав вследствие непрерывно протекающих процессов распада и синтеза. Поэтому для обеспечения стабильности белковых молекул и высокого уровня их биосинтеза требуется постоянное пополнение запаса аминокислот, используемого организмом для построения или обновления молекул белков. Организм практически лишён резервов белков, поэтому единственным источником пополнения фонда аминокислот и обеспечения равновесия процессов синтеза и распада белка в организме могут служить только белки, поступающие с пищей.

Поскольку белки выполняют в организме разно-образные функции, они должны постоянно и в доста-точном количестве поступать с пищей. Это тем более важно, что в отличие, например, от жиров, углеводов и некоторых витаминов запасы белков в организме человека не образуются и при недостатке их в ра-ционе расходуются белки тканей.

Если белки классифицировать только по их функциям, то такую систематизацию нельзя было бы считать завершенной, так как новые исследования дают много фактов, позволяющих выделять новые группы белков с новыми функциями. Среди них уникальные вещества — нейропептиды (ответственные за важнейшие жизненные процессы: сон, память, боль, чувство страха, тревоги).

Если пища обеднена углеводами и жирами, особенно в условиях голодания, белки служат также запасными питательными веществами и источниками энергии.

Недостаточность белка в продуктах питания является определяющим фактором в развитии тяжёлых нарушений здоровья: дистрофии, замедления роста, уменьшения массы тела, снижения иммунитета, угнетения эндокринных желёз и других.

О том, что такое белки, сейчас знает практически каждый из школьных уроков биологии. Они выполняют множество функций в клетке живого существа.

Что такое белки?

Это сложные органические соединения. Они состоят из аминокислот, которых всего существует 20, однако, соединив их в разной последовательности, можно получить миллионы разнообразных химических веществ.

Структура белков

Когда мы уже знаем, что такое белки, можно подробнее рассмотреть их строение. Существует первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура такого рода веществ.

Первичная структура

Это цепь, в которой аминокислоты соединены в нужном порядке. Это чередование и определяет вид белка. Для каждого вещества данного класса оно индивидуально. От первичной структуры во многом зависят также физические и химические свойства того или иного белка.

Вторичная структура

Это пространственная форма, которую принимает полипептидная цепь за счет образования водородных связей между карбоксильными группами и имино-группами. Существует два наиболее распространенных ее типа: альфа-спираль и бета-структура, имеющая лентообразный вид. Первая формируется вследствие возникновения связей между молекулами одной и той же полипептидной цепи, вторая — между двумя или более расположенными параллельно цепями. Однако также возможно возникновение бета-структуры и в пределах одного полимера — в том случае, когда определенные его фрагменты повернуты на 180 градусов.

Третичная структура

Это чередование и расположение относительно друг друга в пространстве участков альфа-спирали, простых полипептидных цепей и бета-структур.

Четвертичная структура

Ее также существует два вида: глобулярная и фибриллярная. Такая структура формируется за счет электростатических взаимодействий и водородных связей. Глобулярная имеет форму небольшого клубка, а фибриллярная — нити. Примерами белков с четвертичной структурой первого типа могут служить альбумин, инсулин, иммуноглобулин и т. д.; фибриллярных — фиброин, кератин, коллаген и другие. Есть и еще более сложные по строению белки, к примеру, миозин, содержащийся в мышечных тканях, он имеет стержень фибриллярной формы, на котором расположены две глобулярные головки.

Химический состав белков

Аминокислотный состав белков может быть представлен двадцатью аминокислотами, которые комбинируются в различном порядке и количестве.

Это глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, серин, треонин, цистеин, метионин, лизин, аргинин, аспарагиновая кислота, аспарагин, глутаминовая кислота, глутамин, фенилаланин, тирозин, триптофан, гистидин и пролин. Среди них есть незаменимые, то есть те, которые организм человека не в состоянии вырабатывать самостоятельно. Таких аминокислот насчитывается 8 для взрослых и еще 2 для детей: лейцин, изолейцин, валин, метионин, лизин, триптофан, фенилаланин, треонин, а также гистидин и аргинин.

Примеры белков с разной структурой

Ярким представителем глобулярных белков является альбумин. Его третичная структура состоит из альфа-спиралей, которые соединяются одиночными полипептидными цепочками.

Первичная же образуется такими аминокислотами, как аспаргиновая кислота, аланин, цистеин и глицин. Данный белок находится в плазме крови и выполняет функцию транспорта определенных веществ. Из фибриллярных можно выделить фиброин и коллаген. Третичная структура первого представляет собой вещество из бета-структур, которые соединены одиночными полипептидными цепочками. Сама цепь представляет собой чередование аланина, глицина, цистеина и серина. Данное химическое соединение является основным компонентом паутины и шелка, а также перьев птиц.

Что такое денатурация?

Это процесс разрушения сперва четвертичной, затем третичной и вторичной структур белка. Белок, с которым это случилось, уже не может выполнять свои функции и теряет основные физические и химические свойства. Такой процесс происходит в основном из-за воздействия высоких температур или агрессивных химических веществ. К примеру, при температуре выше сорока градусов Цельсия начинает денатурировать гемоглобин, переносящий кислород по крови организмов. Вот почему для человека опасно столь сильное повышение температуры.

Функции белков

Узнав о том, что такое белки, можно обратить внимание на роль этих веществ в жизни клетки и всего организма в целом. Они выполняют девять основных функций. Первая — пластическая. Они являются компонентами многих структур живого организма и служат в качестве строительного материала для клетки. Вторая — транспортная. Белки способны переносить вещества, примером веществ данного назначения являются альбумин, гемоглобин, а также разнообразные белки-транспортеры, находящиеся на плазматической мембране клетки, каждый из которых пропускает только определенное вещество в цитоплазму из окружающей среды. Третья функция — защитная. Ее выполняют иммуноглобулины, которые являются частью иммунной системы, и коллаген, являющийся основным компонентом кожного покрова. Также белки в организме человека и других организмов выполняют регуляторную функцию, так как существует некоторое количество гормонов, представленных такого рода веществами, к примеру, как инсулин. Еще одна роль, выполняемая этими химическими соединениями, — сигнальная. Данные вещества передают электрические импульсы из клетки в клетку. Шестая функция — двигательная. Яркими представителями белков, выполняющих ее, являются актин и миозин, которые способны сокращаться (они находятся в мышцах). Такие вещества могут также служить запасными, однако в таких целях они используются довольно редко, в основном это белки, которые есть в молоке. Они выполняют еще и каталитическую функцию — в природе есть ферменты белковой природы. И последняя функция— рецепторная. Существует группа белков, которые частично денатурируют под воздействием того или иного фактора, давая таким образом сигнал всей клетке, которая передает его дальше.

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.

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 :

• Хроническую усталость
• Выпадение волос
• Потерю мышечной массы
• Гормональную недостаточность
• Потерю эластичности кожи и сосудов
• Замедленное развитие у детей
• Набор веса и углеводную зависимость

Ниже в таблице перечислены продукты, содержащие белок.

В следующих статьях мы обсудим, как