Примеры белков: приведите примеры белков выполняющих несколько разных функций. Т.о один белок выполняет

Без мяса: 7 продуктов с запасом белка растительного происхождения :: Здоровье :: РБК Стиль

© Shutterstock

Автор

Фрида Морева

28 августа 2018

Многие сегодня по разным причинам ограничивают потребление продуктов животного происхождения или отказываются от них совсем. Мы собрали семь продуктов, которые помогут компенсировать недостаток белка при таком типе питания.

Как известно, для стройной фигуры и крепкого здоровья необходим баланс белков, жиров и углеводов. А при строгой или вегетарианской диете есть риск дефицита белка (о том, как его обнаружить, мы уже писали) со всеми его неприятными последствиями в виде ослабления организма, потери мышечной массы и тонуса кожи. Рассказываем о семи растительных продуктах, которые помогут получать белок в большем количестве.   

Самое очевидное решение, чтобы добыть растительный белок, — искать его в бобовых. Лидеры — это, определенно, красная чечевица — 18 граммов в одной порции (около стакана в готовом виде), красная фасоль — 16 граммов, черная фасоль — 14 граммов, маш — 14 граммов, нут — 14 граммов. Кроме этого, бобовые снабжают организм витаминами группы B, которые важны для клеточного обмена, крепкого иммунитета и ровного настроения.

Обычно к гречке обращаются за железом (кроме того, что ее считают вкусной), но она также подойдет тем, кто старается есть больше белка. В одной порции гречки (около 150 граммов готовой крупы) — 5 граммов белка. То есть сидеть на одной гречке и получать достаточно белка не получится, но она неплохое подспорье для сбалансированного другими продуктами меню. 

Любимый продукт западных специалистов по питанию. В России киноа стоит дорого, но у него достаточно экономичный расход. Важное правило: перед приготовлением киноа необходимо промыть, это избавит его от горьковатого привкуса. В одной порции киноа — 8 граммов белка.

Цельнозерновой хлеб с проростками

В обычном белом хлебе белка минимум, так что надеяться тут не на что. Другое дело — цельнозерновой, особенно те его разновидности, что содержат семена, орехи и проростки. В зависимости от состава один кусок такого хлеба может обеспечить вас 3–5 граммами белка. И конечно же, необработанное зерно вместе с его оболочкой дает организму множество витаминов (в первую очередь все та же В-группа) и микроэлементов. 

Соевый «творог» часто предлагается как верный источник белка (8 граммов в 100 граммах тофу) и почти так же часто отвергается из-за специфического вкуса. Секрет приготовления тофу в том, что он легко приобретает вкус маринада или того соуса, в котором готовится. Поэтому вместо того, чтобы пытаться есть тофу сам по себе, попробуйте приготовить с ним красный карри, чили или грибной суп. Мягкий тофу может стать альтернативой яйцам в утреннем «омлете». Среди других заслуг этого продукта — восемь важнейших аминокислот, витамин B1, магний, медь и цинк.

Тыквенные семена

Тыквенные семечки — постоянные участники всяческих списков самых полезных продуктов. В них и правда много нужных микроэлементов, антиоксидантов и внушительный запас магния (эффект «антистресс»). Хороши они и в качестве источника белка — 5 граммов в одной горсти (25–30 граммов). 

Как и киноа, амарант в России — достаточно экзотическая и недешевая крупа. Но попробовать ее найти и приготовить стоит. Одна порция амаранта содержит 9 граммов белка. Амарант также встречается в виде муки, которую можно использовать для здоровых вариантов выпечки. 

Шпаргалки для подготовки к ЕГЭ по биологии: примеры белков и их функций | Docendo discimus

Инсулин

Инсулин

Столкнулась с тем, что некоторые ученики, готовясь к экзамену, учат теорию, но не считают важным читать разные источники, дополнительно к основным учебникам. Это важно, так как начитанность расширяет кругозор, а кругозор позволяет ответить на более широкий спектр вопросов. Например, вы знаете уровни организации, но не в курсе кто такая кишечная палочка, и ответить на вопрос об уровне организации этой самой кишечной палочки уже будет сложно. Поэтому чем больше вы соотносите теоретические знания с реальными биологическими объектами, тем лучше. В этой статье приведу информацию по теме «Строение и функции белков». Не буду утомлять вас материалом, который вы можете найти в любом учебнике, в этой шпаргалке будут только примеры конкретных белков и их функций.

Функции белков следующие: структурная, защитная, ферментативная, регуляторная, двигательная, транспортная. Примеры белков, выполняющих функции из этого списка приведены ниже.

К структурным белкам можно отнести:

Коллаген – белок фибриллярной структуры, который образует соединительную ткань животных, а значит из него состоит костный скелет, все хрящи, сухожилия. Коллаген обеспечивает прочность и эластичность. Коллаген есть только у многоклеточных животных и его нет у вирусов, бактерий, простейших и растений.

Кератин – этот белок образует кожу, входит в состав волос, ногтей, перьев птиц. По структуре кератин — фибриллярный белок, его вторичная структура на 80% представлена α-спиралями и β-тяжами. Благодаря этой структуре и высокому содержанию цистеина, который образует дисульфидные мостики, кератин имеет высокую упругость. Например, волосы или шерсть восстанавливают свою форму после высыхания.

Фиброин — белок, образуемый прядильными железами насекомых (пауков, личинок тутового и дубового шелкопряда). Фиброин представляет собой нерастворимый фибриллярный белок, который состоит из слоев антипараллельных бета — листов. Первичная структура его состоит из последовательности аминокислот Gly — Ser -Gly- Ала -Gly-Ала. Как видим, глицина в молекуле гораздо больше, кроме того молекула имеет регулярное строение, это обеспечивает плотную упаковку молекул в листы и способствует жесткой структуре шелка и прочности. Сочетание жесткости и прочности делает его материалом, находящим применение в нескольких областях, включая биомедицину и текстильное производство. Надо отметить, что паутина — уникальный биоматериал, который появился в ходе эволюции более 200 миллионов лет назад. При помещении в организм человека паутина не вызывает иммунного ответа и способна подавлять рост бактерий, и это свойство крайне интересует врачей и биоинженеров.

Ферментативную функцию выполняют такие белки как:

Пепсин желудочного сока – фермент класса гидролаз образуется из своего предшественника пепсиногена. Процесс выработки происходит в главных клетках слизистой оболочки желудка. Основная функция пепсина – он расщепляет белки пищи до пептидов. Пепсин был открыт еще в 19 веке Теодором Шванном, а 1930 голу его смог получить в лабораторных условиях Джон Нортроп. Пепсин действует только в кислой среде желудка, и при попадании в щелочную среду двенадцатиперстной кишки становится неактивным.

Пепсин

Пепсин

Защитную функцию выполняют белки:

Антитела (глобулин крови млекопитающих) – образуют комплексы с чужеродными белками. Это крупные глобулярные белки плазмы крови, выделяющиеся плазматическими клетками иммунной системы. Они необходимы для нейтрализации клеток бактерий, грибов, многоклеточных паразитов, попадающих в организм, а также вирусов и других чужеродных веществ. Глобулины имеют третичную структуру. Клетки иммунной системы начинают вырабатывать антитела в ответ на чужеродные белки – антигены. Антитела накапливаются в сыворотке крови и являются уникальными на каждый антиген.

Фибриноген по международной номенклатуре – это фактор I (первый) свертывающей системы плазмы крови. Белок находится в плазме крови, превращающийся под воздействием тромбина в фибрин в процессе свертывания крови.

Тромбин крови (фактор свёртывания II) — функцию свертывания крови в организме осуществляет сложная система, одним из компонентов которой является тромбин. Главная его функция — превращение фибриногена в фибрин. Он действует также на несколько других факторов свертывания.

Яичный альбумин — это пример простого белка глобулярной структуры – основа для питания эмбриона, служит защитой для желтка, обладает бактерицидными свойствами. Этот белок выполняет запасающую (питательную) и защитную функцию.

Регуляторную функцию выполняют гормоны, например инсулин.

Инсулин – это гормон белковой природы, молекула инсулина образована двумя полипептидными цепями, образуя первичную структуру. Инсулин образуется в клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Основная функция инсулина – регуляция углеводного обмена.

Снова инсулин

Снова инсулин

Дыхательный пигмент, транспорт:

Гемоглобин – содержится в эритроцитах, обеспечивает красный цвет крови. Молекула имеет четвертичную структуру. Основной функциональной единицей является гем структура из пиррольных колец и атома железа. Гем связан с каждой из четырех субъединиц белковой молекулы. Именно за счет атома железа осуществляется главная функция гемоглобина – быстрое присоединение и последующее отщепление кислорода, т.е транспорт кислорода в ткани и органы. Перенос выдыхаемого СО2 также осуществляется гемоглобином, но за счет связывания углекислоты Nh3 группой белка.

Миоглобин – так же как и гемоглобин, является дыхательным пигментом. Находится он в мышечной ткани. Молекула представляет собой одну полипептидную цепь, образующую третичную структуру. По структуре молекула миоглобина сходна с молекулой гемоглобина и это не случайно: особенность строения молекулы зависит от функции этих белков, а она у них одинакова – транспорт кислорода. Миоглобин транспортирует кислород в мышечной ткани. Особенность – быстро связываете кислород, но труднее, чем гемоглобин отдает его.

Сократительные белки (двигательная функция):

Миозин — состоит из двух переплетённых a-спиралей (фибриллярная часть), которые соединены с двумя глобулами. Фибриллярная часть выполняет сократительную функцию. Глобулярная– ферментативную функцию, и тем самым обеспечивает молекулу энергией, которая необходима для выполнения сократительных движений. Таким образом, белок образует подвижные нити миофибрилл саркомера.

Актин – белок образует микрофиламенты — один из основных компонентов цитоскелета эукариотических клеток. Вместе с белком миозином образует основные сократительные элементы мышц — актомиозиновые комплексы саркомеров. Актин образует неподвижные нити миофибрилл саркомера.

Есть еще немало примеров — пишите, что еще можно дополнить в мой список. Ну и не забывайте повторять материал, он есть в других шпаргалках — здесь, здесь и здесь.

Можете написать в комментариях какую тему собрать в компактную шпаргалку, я обязательно учту ваше мнение!

Если статья была полезной — не жалейте лайк. Подписывайтесь на канал — я вам рада помочь!

Самые полезные источники белка — Лайфхакер

Согласно новой рецензии, опубликованной на сайте Applied Physiology, Nutrition and Metabolism, важно не только количество потребляемого белка, но и его источник. Есть целых три причины заботиться об этом.

Прежде всего, любой источник белка, будь то курица или арахис, содержит разное количество аминокислот — строительного материала для белков. Из 20 возможных аминокислот девять просто необходимы организму. Эти аминокислоты вы можете получить только из пищи. Так что очень важно правильно составить своё меню, включив в него разные продукты, богатые белком.

Продукты животного происхождения (мясо, яйца, молочные продукты) включают все необходимые аминокислоты в том или ином количестве, но большинство продуктов растительного происхождения содержат только фракции девяти необходимых аминокислот.

«Это значит, что если вы решили получать белок только из орехов, то организм будет лишён важных аминокислот», — объясняет соавтор исследования Райавель Иланго (Rajavel Elango), специалист по питанию и метаболизму.

Когда вы получаете белок из продуктов растительного происхождения, важно правильно подобрать их разновидности и количество, чтобы получить полную дневную норму необходимых аминокислот.

Конечно, это не повод отказываться от своих пищевых предпочтений и получать белки только из стейков, поедая их на завтрак, обед и ужин. Такой рацион, помимо белка, включает большое количество калорий, жира и холестерина, что негативно сказывается на вашей фигуре и здоровье в целом. И это вторая причина следить за тем, какие продукты вы выбираете для насыщения организма белком.

И, наконец, третья причина — самая важная. «Каждый продукт, который служит для вас источником белка, включает определённое количество витаминов и минералов, — утверждает Иланго. — Некоторые продукты богаты витамином B, другие — железом, в третьих вообще практически нет полезных веществ».

Ваш организм не сможет усвоить полученный белок с максимальной пользой при недостатке важных питательных веществ.

Хотите убедиться в том, что получаете белок из правильных продуктов? Вот несколько самых полезных источников белка.

Яйца

liz west/Flickr.com

«Мало того, что в каждом яйце содержится по 6 г белка, это ещё и наиболее полезный белок», — утверждает Бонни Тауб-Дикс (Bonnie Taub-Dix), американский диетолог, блогер и автор книги «Прочитайте, прежде чем съесть».

Белок, получаемый из яиц, имеет самую высокую усвояемость и помогает формировать ткани организма. Кроме того, яйца богаты холином и витаминами B 12 и D — веществами, важными для поддержания общего уровня энергии и её запаса в клетках организма.

Несмотря на распространённое мнение о том, что холестерин из яиц негативно влияет на работу сердца, вследствие чего можно употреблять этот продукт не чаще 2–3 раз в неделю, учёные доказали обратное. По результатам исследования, опубликованного в British Medical Journal, было установлено, что одно яйцо в день не влияет на работу сердца и не увеличивает риск инсульта.

Творог

«В одной порции творога (150 г) содержится около 25 г белка и 18% дневной нормы кальция», — говорит диетолог Джим Уайт (Jim White). Кроме того, творог богат казеином, медленно усваиваемым белком, который блокирует чувство голода на несколько часов.

Курица

James/Flickr.com

Птица должна быть основой белковой диеты. Она содержит меньше насыщенных жиров, чем большинство других видов мяса, и около 40 г белка в одной грудке (20 г белка на 100 г мяса). Иланго советует делать выбор в пользу белого мяса так часто, как можете, чтобы потреблять меньше калорий.

Цельное зерно

Цельнозерновые продукты полезны для здоровья и включают в себя гораздо больше белка, чем продукты из обычной муки. Например, хлеб из пшеничной муки первого сорта содержит 7 г белка, а цельнозерновой хлеб — 9 г белка на 100 г продукта.

Что более важно, цельнозерновые продукты обеспечивают организм клетчаткой, полезны для сердца и помогают контролировать вес.

Рыба

James Bowe/Flickr.com

«Рыба с низким содержанием калорий и множеством питательных веществ — это отличный источник жирных кислот омега-3, которые обеспечивают здоровье сердца и стабилизируют настроение», — утверждает Тауб-Дикс.

Среди самых полезных рыб — лосось и тунец. В одной порции лосося содержится около 20 г белка и 6,5 г ненасыщенных жирных кислот. А тунец — это настоящий кладезь белка: 25 г на 100 г продукта.

Если вы хотите избавиться от лишнего жира в организме, также стоит включить в свой рацион блюда из лосося: он содержит только 10–12 г жиров, насыщенных и ненасыщенных. Диетологи советуют есть рыбу дважды в неделю в запечённом или жареном виде.

Бобовые

cookbookman17/Flickr.com

Бобовые содержат много белка и клетчатки, полезной для работы сердца. Кроме того, это отличный источник витамина B. Отдавайте предпочтение фасоли, чечевице, сое и гороху. В 100 г гороха содержится 23 г белка, в фасоли — 22 г, а в сое — 34 г белка.

Греческий (фильтрованный) йогурт

Греческий йогурт может послужить завтраком, лёгкой закуской или ингредиентом для разных блюд. По сравнению с обычным йогуртом, в греческом почти в два раза больше белка: вместо 5–10 г в одной порции йогурта — 13–20 г. Кроме того, в греческом йогурте довольно много кальция: 20% от дневной нормы.

Орехи

Adam Wyles/Flickr.com

Орехи известны как продукт, богатый полезными ненасыщенными жирными кислотами, однако в них также содержится много белка. Кроме того, как показало исследование, опубликованное в 2013 году в New England Journal of Medicine, люди, съедающие горсть орехов в день, на 20% меньше подвержены риску смерти от разных недугов.

Зелень

Jason Bachman/Flickr.com

Разные виды зелени и зелёных листовых овощей богаты белком. Например, в 100 г шпината содержится всего 22 ккал и около 3 г белка, а в петрушке — 47 ккал и 3,7 г белка. Несмотря на то что в зелени недостаточно необходимых аминокислот, вы можете комбинировать её с бобовыми и получать достаточно белка и полезных веществ.

А какие продукты, богатые белком, предпочитаете вы?

Новый белок. Готов ли российский рынок к альтернативным кормовым белкам — Журнал «Агротехника и технологии» — Агроинвестор

Легион-Медиа

Журнал «Агротехника и технологии»

январь – февраль 2020

Читать номер

Ежегодный общемировой дефицит кормового белка превышает 30 млн т, а в России он составляет около 2-2,5 млн т.

По данным Союза комбикормщиков, в нашей стране проблема частично решается за счёт импорта около 2,2 млн т белкового сырья и расширения посевных площадей сои на 500 тыс. га. Однако сложившаяся ситуация заставляет специалистов искать альтернативные способы производства кормового белка, открывая для бизнеса новые возможности. В тенденциях на рынке кормовых белков разбирался корреспондент журнала «Агротехника и технологии»

Корма представляют собой комплекс протеинов, аминокислот, витаминов и микроэлементов. Соответственно, эффективность кормов зависит от степени и качества сбалансированности по этим показателям, убеждён Сергей Глухих, научный руководитель компании «Метаника» (биотехнологическая компания, реализующая проект по синтезу белка из газа метана). «Невозможно вести интенсивное сельское хозяйство на базе не сбалансированных в соответствии с продуктивностью животных, птицы и рыбы кормов. А с позиции кормовой и продовольственной безопасности страны очень важно, чтобы перечисленные ингредиенты комбикормов не поступали из-за границы, а производились непосредственно в стране», — поясняет он.  

Главный балансирующий ингредиент кормов — белково-витаминный концентрат (БВК) или попросту белок. Причём в кормах он должен быть как животного, так и растительного происхождения, обращает внимание специалист, и вводить его нужно строго по нормам в зависимости от вида и возраста животных. 

Сергей Глухих напоминает, что источниками растительных белков выступают все злаковые, бобовые (соя), масличные культуры и др., вплоть до обычного сена и соломы. К белкам животного происхождения относится рыбная и мясокостная мука, сухие кормовые дрожжи, некоторые отходы перерабатывающей промышленности и БВК. 

Дефицит этого белкового продукта в России, как отмечает научный руководитель «Метаники», превышает 2 млн т в год. В среднем, по его данным, каждая тонна БВК полноценно балансирует до 20 т комбикормов. 

«В советское время проблему пытались решать разными способами, вплоть до производства кормовых белков из отходов нефти. И, надо сказать, достигли определённых успехов: объём производства довольно качественного продукта превышал 1 млн т», — рассказал Алексей Аблаев, к. т.н., президент Российской биотопливной ассоциации.

По его словам, в начале 1990-х годов на российском рынке появились большие объёмы сои по бросовым ценам, и это уничтожило промышленное производство кормовых белков из альтернативных источников. Дефицит стали восполнять сначала за счёт поставок североамериканской, а затем южноамериканской сои, что поставило российских сельхозпроизводителей в зависимость от конъюнктуры мировых рынков.

Одновременно с этим за последние 10 лет в связи с изменением климата и истощением водных ресурсов в несколько раз выросли цены на рыбную муку, что сделало её дорогой альтернативой традиционным кормовым белкам, продолжает Алексей Аблаев.

«Дефицит объясняется, во-первых, нехваткой рыбной муки, мировое производство которой составляет всего 5-6 млн т в год, из-за ограниченности ресурсов мирового океана, — добавляет Сергей Глухих. — К тому же на рынке часто встречается фальсифицированная продукция». 

Ещё одна причина, которую выделяет Сергей Глухих, — уничтожение в процессе перестройки биотехнологической промышленности, которая некогда планировала полностью обеспечить сельское хозяйство БВК, производимыми на гидролизных и биохимических заводах, а также заводах БВК, работавших на очищенных парафинах нефти и лёгких углеводородах.  

Кроме того, к дефициту, по его мнению, привело уничтожение заводов по производству кристаллической аминокислоты — лизина, который мы сегодня импортируем (в основном из Китая), причём в более примитивном виде лизин сульфата. Хотя, добавляет Сергей Глухих, в последнее время в России стали уделять внимание развитию данного направления — введены в строй несколько заводов по производству лизина.

Он сообщил, что в результате сложившейся ситуации зоотехники восполняют дефицит кормового белка за счёт сои, в большинстве случаев генномодифицированной, или же добавляя в корма больше зерновых составляющих, что неэффективно и экономически не выгодно.

«Поскольку климатические условия многих регионов нашей страны не подходят для выращивания сои,  большую её часть на рынке традиционно составляет импорт, — напоминает Алексей Аблаев. — И, несмотря на то что в последние годы посевы сои в России растут, дефицит кормовых белков продолжает оставаться проблемой, вынуждающей специалистов искать другие источники получения протеинов».

Где взять кормовой белок? 

По оценке Евгения Лунеева, члена совета директоров компании «Протелюкс» (производство кормового протеина из природного газа), объём мирового рынка кормовых протеинов достигает $ 30-40 млрд. При этом рынок протеинов животного происхождения составляет $ 18-25 млрд. К слову, основной объём выпуска сегодня приходится на рыбную муку ($ 8-10 млрд). Однако, как признаёт специалист, дальнейший рост производства рыбной муки сдерживается ограниченными объёмами водных биоресурсов мирового океана, которые можно вылавливать без угрозы нарушения экологического баланса.

Это, по его мнению, позволяет предположить, что основной рост производства будет обеспечиваться за счёт одноклеточных протеинов — водорослей, бактерий, грибов, дрожжей. Ожидается, что среднегодовые темпы роста сегмента превысят 8 %.

Сергей Глухих рассказал, что современная наука (в первую очередь, биотехнология) позволяет производить белок из широкого ассортимента сырья. Главное, чтобы это сырьё было доступно и стоило как можно меньше. Так, в качестве сырья могут выступать отходы перерабатывающей промышленности (мясопереработки, молочной, масложировой, мукомольной промышленности и др.) и сельского хозяйства.

«Уникальным источником протеина в рационах животных и птицы является дрожжевой белок из отходов пищевых и перерабатывающих производств:  свекловичный и спиртовой жом, пивная дробина, спиртовая барда, различные кофейные жмыхи, отходы крахмало-паточного производства», — считает Сергей Перегудов, генеральный директор компании «Биокомплекс» (утилизация и переработка отходов). По его словам, получение белка путём их переработки позволяет увеличить объёмы производства более дешёвых кормовых добавок.

Однако, как замечает специалист, высокая волатильность цен на зерно в России не позволяет делать прогнозы на среднесрочную и дальнесрочную перспективу (хотя бы на ближайшие 5-10 лет) при реализации инвестиционных проектов, например, по переработке спиртовой барды и пивной дробины. «Поэтому тем, кто занимается такими проектами, интереснее ориентироваться на экспорт, который к тому же выгодно отличается высоким уровнем экспортных цен, — уверен он. — Кроме того, в европейских и азиатских странах, в отличие от России, альтернативные белки уже давно присутствуют в рецептуре кормов для сельскохозяйственных животных и пользуются повышенным спросом».

Так, по данным Сергея Перегудова, в Европе доля зерновых в структуре корма составляет 50-70 %, а остальные 50-30 % приходятся на альтернативный белок, полученный преимущественно путём переработки отходов пищевых производств. Тогда как в российском кормопроизводстве превалирует зерновое сырьё, доля которого доходит порой до 90 %.

По мнению Сергея Глухих, самым перспективным направлением в настоящее время является производство БВК из природного газа и его гомологов, а также из сжигаемого на нефтяных месторождениях попутного нефтяного газа (ПНГ), шахтного метана и биогаза. Специалист уверен, что зоотехники всех направлений животноводства помнят этот белок: в советское время он назывался гаприн.  

Поясним, в чём заключается суть процесса производства. Метанотрофные («поедающие метан») бактерии в подходящих условиях активно перерабатывают природный газ, быстро размножаются и наращивают свою биомассу, богатую ценным белком, витаминами и иными биологически активными веществами. 

По словам Сергея Глухих, разработки в этой области начали вестись ещё в 60-х годах прошлого века. Ранее подобные корма пытались получать из нефти, но состав сырья не позволял гарантировать экологическую безопасность конечного продукта. Требовалось проведение глубокой очистки, что существенно повышало его себестоимость. «В современном, доработанном виде данная технология позволяет решить проблемы, связанные с экологией и охраной природы, снизить цену БВК, сделав его более доступным, и в конечном итоге снизить цену продуктов питания», — подчёркивает специалист. 

Алексей Аблаев также считает, что получение кормовых белков из бактерий и газа является растущим сегментом рынка с большим потенциалом.

«К сожалению, подобные проекты нуждаются в инвестициях, которых современной отечественной биотехнологии критически не хватает, — добавляет Вячеслав Лень, генеральный директор компании «Метаника». — Если в Советском Союзе было создано целое министерство, курирующее данную сферу, то сейчас развитием технологии пытаются заниматься буквально несколько компаний».

Белок из газа

Проектов по производству биопротеина мало, но тем не менее они есть. Так, Алексей Аблаев рассказал, что первый в стране масштабный проект по промышленному производству кормового биопротеина был запущен в 2018 году компанией «Протелюкс», которая приобрела у датской Unibio эксклюзивную лицензию на использование в России технологии по переработке природного газа (метана) с помощью бактерий в объёме до 1 млн т в год.

Кстати, в начале декабря стало известно, что Unibio привлекла дополнительный капитал от корпорации Mitsubishi, которая планирует инвестировать средства в том числе в производство белка из метана.

Как объяснил Евгений Лунеев, биопротеин представляет собой нейтральный порошок, содержащий в составе до 72-75 % аминокислот (протеина), при этом источником белка является бактерия Methylococcus capsulatus, питающаяся природным газом. Он производится при помощи естественного процесса и не содержит токсинов. Технология экологически безопасна: выбросы углерода и азота при производстве сведены к минимуму.

По словам члена совета директоров «Протелюкса», технологический процесс разделён на несколько этапов. На первом газы вводятся в петлю ферментера и перемешиваются с жидкостью, пока не разделятся в свободном пространстве петли. Промышленный чистый кислород используется для процесса ферментации. Затем раствор из воды и химикатов добавляют в ферментер. Химикаты регулируют pН. После гомогенизации биомассу высушивают в сушилке и хранят в мешках или бункерах. Как заявляют авторы проекта, на производство 105 тыс. т продукции затрачивается 220 млн куб. м природного газа в год.

В 2020 году завод, расположенный в г. Ивангороде Ленинградской области, планируется вывести на мощность 5,8 тыс. т готовой продукции в год с возможностью увеличения до 20 тыс. т. Пока он находится в стадии опытно-промышленной эксплуатации. Ведутся переговоры с производителями кормов о продаже готовой продукции. Отгружено несколько тестовых партий. «По содержанию белка биопротеин близок к рыбной муке и по цене будет сопоставим», — обещает Евгений Лунеев.

В рамках развития проекта в течение следующих 10 лет предполагается построить до 10 заводов по выпуску биопротеина. «На базе технологии в России будет создана новая высокотехнологичная отрасль с оборотом более $ 1,5 млрд», — заявляет член совета директоров «Протелюкса». Также в планах компании обеспечение выхода продукции на экспортный рынок объёмом $ 12-15 млрд. 

«Если “Протелюкс” реализует свои планы в полном объёме, то потребность в других аналогичных проектах в России отпадёт. Но пока на рынке есть место для всех, кто сумеет предложить протеин по разумной цене: от дрожжевых протеинов до протеина из газа», — уверен Алексей Аблаев.

К слову, новые проекты не заставили себя ждать. Так, компания «Метаника» заявила о реализации на территории индустриального парка Свободной экономической зоны Севастополя проекта по созданию научно-технологического производственного комплекса по получению белка из метана — НТПК «Метан-Крым». 

По словам генерального директора «Метаники» Вячеслава Лень, изначально проект в своей основе базировался на том уровне технологии и оборудования, который был достигнут на полупромышленной установке, работавшей в Светлом Яре до 1995 года. Но в нынешнем виде технология существенно отличается от Светлого Яра, а также от решения датской Unibio и американской Calysta. Последняя, кстати купила норвежскую компанию BioProtein A/S. и привлекла к реализации проекта инвесторов, в числе которых Cargill и Mitsui Group.

«У нас нет внешнего рецикла КЖ (культуральной жидкости), и мы работаем на воздухе, а не на кислороде, что обеспечивает экономию электроэнергии, а это одна из основных составляющих в себестоимости биопротеина, — рассказал Вячеслав Лень про особенности используемой технологии. — На предприятии отказались от барботажного перемешивания, угнетающего клетки микроорганизмов. Кроме того, на новой производственной площадке нет контура охлаждения в ферментере (это ноу-хау компании) и нет постферментационного газа, как в Светлом Яре, благодаря чему можно производить тонну белка, тратя не более 2 тыс. куб. м газа». 

Также применяется совершенно другой подход к производственной культуре микроорганизмов. «У нас она смешанная, т. е. состоит из нескольких штаммов, каждый из которых выполняет свою важную роль, работая на результат, — объясняет руководитель проекта. — А всё внутреннее ламинарно-вихревое движение КЖ осуществляется за счёт применения ещё одного ноу-хау — специально разработанной смешивающей аэрирующей головки. Кстати, питательную среду мы можем готовить даже на морской воде». 

В итоге, по его словам, удаётся получить продукт с высокой долей сырого протеина в составе — 77-79 %. Содержание в нём незаменимых аминокислот, витаминов, микроэлементов несколько выше, чем в рыбной муке. При этом цена конечного продукта, по прогнозу Вячеслава Лень, будет ниже. Что касается экономической составляющей, то, по расчётам компании, себестоимость производства не превысит $ 1 тыс. за тонну белка, а цена реализации составит более $ 1 тыс. за тонну. 

Однако животноводческим предприятиям не стоит тешить себя надеждой, что стоимость кормов снизится благодаря применению альтернативных источников белка. «О сокращении затрат на 1 кг корма за счёт альтернативного белка речи не идёт, — предостерегает Алексей Аблаев. — Речь главным образом идёт о том, чтобы они не выросли». 

В лучшем случае, по его прогнозам, затраты останутся на том же уровне. Но при отсутствии конкуренции со стороны других поставщиков протеина, цены однозначно будут расти. «Многое зависит от урожая сои и колебания цен на рынке — всё это оказывает влияние на остальные протеины», — добавляет Алексей Аблаев. Эксперт также подчёркивает, что стоимость кормового белка тесно связана с составом продукта, количеством протеина и его усвояемостью.

После ввода предприятия в эксплуатацию, а может быть, и значительно раньше, «Метаника» планирует войти в Союз производителей комбикормов, а также другие отраслевые союзы, что, как ожидает Вячеслав Лень, полностью решит вопрос сбыта готовой продукции. «Являясь научно-производственной компанией, мы видим заинтересованность потенциальных заказчиков в оборудовании для производства белка из метана», — отмечает он. По оценкам компании, спрос на новый продукт только в России составит не менее 400-500 тыс. т в год.

Ещё один проект, о котором необходимо рассказать, стоит несколько особняком от остальных и подразумевает превращение органических отходов газификацией в синтез-газ для синтеза метанола с последующим получением полноценных кормовых белков меприна, эприна. Также дополнительно можно синтезировать такие продукты, как этанол, водород и синтетическое экологическое топливо. 

«По такой технологии утилизации отходов птицеводства и животноводства реально получить в год из 150 тыс. т отходов 30 тыс. т кормового белка меприна или эприна», — заверяет Игорь Жарков, технический директор московского офиса компании RNR (проектирование и строительство заводов по газификации ТБО, отходов птицеводства, медицинских отходов, иловых осадков).

Проект включает в себя три составляющие: экологически безопасную утилизацию органических отходов без вредных выбросов и захоронений, превращение их в высококачественный кормовой белок, обеспечение птицефабрики или животноводческой фермы электроэнергией и теплом. «Таким образом аграрии могут значительно снизить себестоимость производства и не зависеть от поставщиков электроэнергии, тепла и белковых кормовых добавок», — отмечает Игорь Жарков. Он напоминает, что в себестоимости производства, например, мяса птицы, затраты на электро- и тепловую энергию составляют 7-10%, а затраты на корм достигают 50-65%.

Технологическая схема выглядит следующим образом. Сначала пиролизом утилизируется 85-95 % органики помёта и подстилки, а также другие производственные и бытовые отходы, вследствие чего получают пиролизный газ. Около 5-15 % золы идёт в минеральные удобрения и минерализируется в строительный песок. Дальше с помощью плазмы пиролизный газ преобразуется в синтез-газ, который, в свою очередь, перерабатывается в метанол и электроэнергию. После чего метанол перерабатывается в кормовой белок. Применяется полностью водооборотное снабжение водой и очистка воды с окислением в свехкритическом состоянии, что полностью предохраняет водоёмы от попадания вредных веществ.

Как объяснил Игорь Жарков, кормовой белок из метанола представляет собой инактивированную бактериальную биомассу ацидофильных метилотрофных бактерий, выращиваемых на средах, содержащих метанол. Специалист отмечает, что по качеству он соответствует кормовым белкам животного происхождения (рыбной и мясокостной муке). Продукт характеризуется высоким уровнем сырого протеина (не менее 70 %) и содержит весь комплекс витаминов группы В. Его продуцентом является факультативный метилотроф Acetobacter methylicum ВСБ-867. Штамм выделен из почвы, не патогенен и не токсичен.

«Технология позволяет получать полноценные белки из бесконечного источника — отходов, которые необходимо утилизировать для сохранения природы и здоровья людей. Кроме того, получаемые кормовые белки будут иметь конкурентную цену на рынке», — заключает Игорь Жарков.

Взгляд в будущее

«Для того чтобы получить растительный белок, нужны тысячи гектаров пахотной земли и огромный труд многих сельхозтоваропроизводителей, — рассуждает Вячеслав Лень, сравнивая различные источники альтернативных белков. — В то время как на производстве БВК трудятся миллиарды дрожжевых и бактериальных микроорганизмов, а процесс удвоения биомассы происходит в течение нескольких часов». 

Он подчёркивает, что синтетический белок получают пока только в научных целях химики, а вот биотехнология способна производить белок природный, т. к. в качестве накопительных культур используются штаммы микроорганизмов, первоначально взятые у природы с доработкой их продуктивности до норм рентабельного предприятия. 

Вячеслав Лень уверен: наиболее выгодной и перспективной технологией производства альтернативного кормового белка для нашей страны является та, что базируется на самом массовом, доступном, стабильном и недорогом сырье, а в России это — природный газ. «Диверсифицируя часть экспортных объёмов и перерабатывая газ в белок, мы способны не только решить проблемы с кормами и продуктами питания в стране, но и стать экспортёрами альтернативного белка с очень приличной добавленной стоимостью по сравнению с сырьевым экспортом», — заключает он. 

Заместитель директора по развитию ГК «ЗООПРОТЕИН» (производство кормов для животных из личинок мух) Алексей Истомин считает, что микробный белок (гаприн) как технология может глобально изменить рынок. «Но всё же одно дело — производить белок из природного сырья (метана), и совсем другое — использовать отходы для производства кормов», — делает оговорку специалист. 

Он напоминает, что рано или поздно природных ресурсов будет недостаточно, или же их использование нарушит природный баланс. «В случае с гаприном, опять же, используются природные ресурсы, и, хотя сегодня их много, в будущем, возможно, наступит та же дилемма», — не исключает Алексей Истомин.

Поэтому совершенно другое дело, по его мнению, — использование отходов, которые всегда будут в достаточном количестве. «С одной стороны, благодаря совершенствованию технологий объём отходов будет сокращаться, с другой, рост мирового населения будет способствовать его увеличению. В итоге эти два процесса уравновесят друг друга», — прогнозирует Истомин. Специалист уверен, что уже сейчас нужно решить задачу, как использовать отходы с максимальной выгодой. 

В свою очередь, Алексей Аблаев полагает, что производство протеинов из газа гораздо рентабельнее, чем, например, из насекомых или микроводорослей. Тем более если у компании есть доступ к месторождениям, позволяющим получить дешёвый газ (сырьё).  «При этом технологически такие проекты намного сложнее, и рисков больше, — отмечает Аблаев. — Метан в сочетании с кислородом под высоким давлением — взрывоопасная смесь и рецепт для катастрофы, поэтому такими проектами должны заниматься исключительно профессионалы».

В любом случае проблем со сбытом конечного продукта после запуска подобных предприятий не возникнет, убеждён президент Российской биотопливной ассоциации.  «При разумном соотношении качества и цены альтернативные протеины наверняка будут востребованы. Основными потребителями станут крупные агропромышленные предприятия и производители комбикормов», — говорит он.

Однако генеральный директор компании «Биокомплекс» Сергей Перегудов не разделяет оптимизма коллеги. «Вертикально-интегрированным холдингам интереснее расширять посевные площади и инвестировать в производство зернового белка, а не усложнять жизнь рискованными проектами. Да и зачем, если есть своё дешёвое зерно?» — задаёт он риторический вопрос.

Сейчас, по мнению Сергея Перегудова, надо сфокусироваться на точках роста, которые лежат на поверхности и не требуют больших затрат. «Например, в  РФ доля орошаемых земель составляет около 13 %, тогда как в мире орошается 48 % полей. Чувствуете точку роста? Достаточно установить дождевальную машину, и урожайность сои повысится на 150 %, пшеницы — на 100 %, кукурузы — на 150 %», — утверждает глава «Биокомплекса». Тем более, продолжает он, сегодня действует ведомственная программа «Развитие мелиоративного комплекса России» на 2020-2022 годы, предусматривающая субсидирование затрат на орошение в рамках одного проекта от 30 до 50 % в зависимости от региона.

Ещё один риск проектов по получению альтернативного белка — общественное мнение. Вернее, как уточняет Сергей Перегудов, потребительские фобии, сформированные СМИ, которые заставляют в штыки воспринимать все альтернативные, нетрадиционные продукты. «И как, например, в свете растущего тренда на экологизацию Группа “Черкизово”, продвигающая концепцию “от поля до прилавка”, впишет в свою зерновую цепочку альтернативный белок, синтезированный из отходов или природного газа? Как объяснит это потребителям?» — вопрошает Сергей Перегудов.

По мнению Алексея Аблаева, негативное отношение к альтернативному белку может исходить от экологов и определённой категории людей, которые любят поднимать панику, как только появляется новый продукт или технология. «Они либо не располагают достаточными знаниями, либо находятся во власти предрассудков и не способны здраво смотреть на вещи, — предполагает президент Российской биотопливной ассоциации. — Хотя есть и третий вариант: их мнение проплачено компанией, которая действует в своих интересах. Яркий пример — история с запретом ГМО».

Теоретически, рассуждает он, выступать против альтернативных способов получения белка выгодно российским компаниям, импортирующим сою из Южной Америки. Хотя пока масштабы производства протеина несопоставимы с объёмами импорта — несколько тысяч тонн картину на рынке не изменят. Пока это, скорее, экспериментальные проекты.

Загрузка…

Строение и функции белков

Урок изучения нового материала в 10-м классе. Данный материал учащиеся уже
изучали в 9 классе, поэтому некоторые понятия им уже известны. Соответственно с
ребятами ведется диалог о строении и функциях белков. С помощью учителя учащиеся
узнают о классификации ферментов.

Для того, чтобы активизировать деятельность учащихся на уроке, приводятся
интересные факты о белках, которые помогают ребятам и нацеливают их на
дальнейшее усвоение нового материала. Так же для этих целей предлагается
провести лабораторную работу. На данном уроке основная масса изучаемого
материала записывается в виде таблиц, схемы, которые учитель строит в ходе урока
вместе и учениками. Качество изучаемого материала проверяется в виде
фронтального опроса. Урок рассчитан как на детей-аудиалов, так и визуалов.

Цель урока: дать представление о строении и функции белков.

Задачи: продолжить расширение и углубление знаний важнейших органических
веществах клетки на основе изучения строения и функции белков, сформировать
знания функциях белков и их важнейшей роли в органическом мире, продолжить
формирование умения выявлять связи между строением и функциями веществ.

Основные понятия: белки, протеины, протеиды, пептид, пептидная связь,
простые и сложные белки, первичная, вторичная, третичная и четвертичная
структуры белков денатурация.

Средства обучения: таблицы по общей биологии, иллюстрирующие строение
молекул белков; лабораторное оборудование для проведения лабораторной работы
“Расщепление пероксида водорода с помощью ферментов, содержащихся в плетках
листа элодеи”.

Ход урока

I. Изучение нового материала.

1. Рассказ учителя (или фрагмент лекции) об особенностях строения молекул
белков как биополимеров, состоящих из большого количества разных аминокислот,
между которыми происходит полимеризация на основе пептидной связи. Зарисовка и
запись на доске и в тетрадях учащихся.

2. Самостоятельное изучение учащимися текста учебника (С.42) о классификации
белков.

3. Беседа об уровнях организации белковой молекулы и химической основы
каждого из четырех уровней (структур) этой молекулы, о денатурации как утрате
белковой молекулы своей природной структуры.

Структура белковой молекулы.

Структура белка	Характеристика	Тип связи	Схема (учащиеся рисуют самостоятельно)
Первичная	Линейная структура – последовательность аминокислот в полипептидной цепи, которая определяет все другие структуры молекулы, а также свойства и функции белка.	Пептидная.
Вторичная	Закручивание полипептидной цепи в спираль или складывание в “гармошку”.	Водородные связи.
Третичная	Глобулярный белок: упаковка вторичной структуры в глобулу; фибриллярный белок: несколько вторичных структур, уложенных параллельными слоями, или скручивание нескольких вторичных структур наподобие каната в суперспираль.	Ионные, водородные, дисульфидные, гидрофобные.
Четвертичная	Встречается редко. Комплекс из нескольких третичных структур органической природы и неорганическое вещество, например, гемоглобин.	Ионные, водородные, гидрофобные.

4. Рассказ учителя о многообразии функций белков с краткой записью в тетрадях
сущности функций: структурной, ферментативной, транспортной, защитной,
регуляторной, энергетической, сигнальной.

5. Лабораторная работа “Расщепление пероксида водорода с помощью
ферментов, содержащихся в клетках листа элодеи”.

Ход работы:

а. Приготовьте микропрепарат листа элодеи и рассмотрите его под микроскопом.

б. Капните на микропрепарат немного пероксида водорода и еще раз рассмотрите, в
каком состоянии находятся клетки листа элодеи.

в. Объясните, с чем связано выделение пузырьков из теток листа, что это за газ,
на какие вещества может расщепиться пероксид водорода, какие ферменты участвуют
в этом процессе?

г. Капните каплю пероксида на предметное стекло и, рассмотрев его под
микроскопом, опишите наблюдаемую, картину. Сравните состояние пероксида водорода
в листе элодеи и на стекле, сделайте выводы.

По завершении лабораторной работы следует провести беседу о биохимических
реакциях, протекающих при участии белковых катализаторов-ферментов как основе
жизнедеятельности клеток и организмов.

Химические свойства белков обусловлены их различным аминокислотным составом.
Существуют белки хорошо растворимые в воде и совершенно нерастворимые, химически
активные и устойчивые к действию различных агентов, способные укорачиваться и
растягиваться и т. д.

Под влиянием различных факторов – высокой температуры, действия химических
веществ, облучения, механического воздействия – может произойти разрушение
структур белковой молекулы. Нарушение природной структуры белка называется
денатурацией. Если воздействие перечисленных факторов было недолгим и несильным,
то белок может вернуть свою природную структуру – обратимая денатурация (ренатурация),
если же воздействие было долгим или сильным, то происходит нарушение не только
третичной и вторичной структур, но и первичной – необратимая денатурация (рис.
3).

Функции белков.

Функция	Характеристика
1. Строительная (структурная).	Входят в состав клеточных мембран и органоидов клетки (липопротеиды и гликопротеиды), участвуют в образовании стенок кровеносных сосудов, хрящей, сухожилий (коллаген) и волос (кератин).
2. Двигательная	Обеспечивается сократительными белками (актин и миозин), которые обуславливают движение ресничек и жгутиков, сокращение мышц, перемещение хромосом при делении клетки, движение органов растений.
3. Транспортная.	Связывают и переносят с током крови многие химические соединения, например, гемоглобин и миоглобин транспортируют кислород, белки сыворотки крови переносят гормоны, липиды и жирные кислоты, различные биологически активные вещества.
4. Защитная.	Выработка антител (иммуноглобулинов) в ответ на проникновение в нее чужеродных веществ (антигенов), которые обеспечивают иммунологическую защиту; участие в процессах свертывания крови (фибриноген и протромбин).
5, Сигнальная (рецепторная).	Прием сигналов из внешней среды и передача команд в клетку за счет изменения третичной структуры встроенных в мембрану белков в ответ на действие факторов внешней среды. Например, гликопротеины (встроены в гликокал икс), опсин (составная часть светочувствительных пигментов родопсина и йодопсина), фитохром (светочувствительный белок растений).
6. Регуляторная.	Белки-гормоны оказывают влияние на обмен веществ, т. е. обеспечивают гомеостаз, регулируют рост, размножение, развитие и другие жизненно важные процессы. Например, инсулин регулирует уровень глюкозы в крови, тироксин – физическое и психическое развитие и т.д.
7. Каталитическая (ферментативная).	Белки-ферменты ускоряют биохимические процессы в клетке.
К. Запасающая	Резервные белки животных: альбумин (яйца) запасает воду, ферритин – железо в клетках печени, селезенки; миоглобин – кислород в мышечных волокнах, казеин (молоко) и белки семян – источник питания для зародыша.
9. Пищевая (основной источник аминокислот).	Белки пищи – основной источник аминокислот (особенно незаменимых) для животных и человека; казеин (белок молока) – основной источник аминокислот для детенышей млекопитающих.
10. Энергетическая.	Являются источником энергии – при окислении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии, но организм использует белки в качестве источника энергии очень редко, например, при длительном голодании.

Ферменты (энзимы) – это специфические белки, которые присутствуют во всех
живых организмах и играют роль биологических катализаторов.

Химические реакции в живой клетке протекают при умеренной температуре,
нормальном давлении и нейтральной среде. В таких условиях реакции синтеза или
распада веществ протекали бы очень медленно, если бы не подвергались воздействию
ферментов. Ферменты ускоряют реакцию без изменения ее общего результата за счет
снижения энергии активации. Это означает, что в их присутствии требуется
значительно меньше энергии для придания реакционной способности молекулам,
которые вступают в реакцию. Ферменты отличаются от химических катализаторов
высокой степенью специфичности, т. е. фермент катализирует только одну реакцию
или действует только на один тип связи. Скорость ферментативных реакций зависит
от многих факторов – природы и концентрации фермента и субстрата, температуры,
давления, кислотности среды, наличия ингибиторов и т.д.

Классификация ферментов. 

Группа	Катализируемые реакции, примеры
Оксидоредуктазы.	Окислительно-восстановительные реакции: перенос атомов водорода (Н) и кислорода (О) или электронов от одного вещества к другому, при этом окисляется первый и восстанавливается второй. Участвуют во всех процессах биологического окисления, например, вдыхании: АН + В А ВН (окисленный) или А + О АО (восстановленный).
Трансферазы.	Перенос группы атомов (метильной, ацильной, фосфатной или аминогруппы) от одного вещества к другому. Например, перенос остатков фосфорной кислоты от АТФ на глюкозу или фруктозу под действием фототрансфераз: АТФ + глюкоза глюкозо-6-фосфат + АДФ.
Гидролазы.	Реакции расщепления сложных органических соединений на более простые путем присоединения молекул воды в месте разрыва химической связи (гидролиз). Например, амилаза (гидролизирует крахмал), липаза (расщепляет жиры), трипсин (расщепляет белки) и др.: АВ + Н20 АОН + ВН.
Лиазы	Негидролитическое присоединение к субстрату или отщепление от него группы атомов. При этом могут разрываться связи С-С, C-N, С-О, C-S. Например, декарбоксилаза отщепляет карбоксильную группу:
Изомеразы	Внутримолекулярные перестройки, превращение одного изомера в другой (изомеризация): глюкозо-6-фосфат глюкозо-1-фосфат.
Лигазы (синтетазы)	Реакции соединения двух молекул с образованием новых связей С–О, С–S, С–N, С–С, с использованием энергии АТФ. Например, фермент валин-тРНК-синтетаза, под действием которого образуется комплекс валин– тРНК: АТФ + валин + тРНК АДФ + Н3Р04 + валин-тРНК.

Механизм действия фермента представлен на рис. 4. В молекуле каждого фермента
имеется активный центр – это один или более участков, в которых происходит
катализ за счет тесного контакта между молекулами фермента и специфического
вещества (субстрата). Активным центром выступает или функциональная группа
(например, ОН-группа), или отдельная аминокислота. Активный центр может
формироваться связанными с ферментом ионами металлов, витаминами и другими
соединениями небелковой природы – коферментами или кофакторами. Форма и
химическое строение активного центра таковы, что с ним могут связываться только
определенные субстраты в силу их идеального соответствия (комплементарности)
друг другу.

Молекула фермента изменяет глобулярную форму молекулы субстрата. Молекула
субстрата, присоединяясь к ферменту, тоже в определенных пределах изменяет свою
конфигурацию для увеличения реакционности функциональных групп центра.

На заключительном этапе химической реакции фермент-субстратный комплекс
распадается с образованием конечных продуктов и свободного фермента.
Освободившийся при этом активный центр может принимать новые молекулы субстрата.

II. Обобщающая беседа об основополагающей роли белков как самых
необходимых химических соединений для жизней деятельности всего живого на Земле.

III. Закрепление знаний в процессе беседы с помощью следующих вопросов:

1. Какие органические вещества клетки можно назвать самыми важными?
2. Каким образом создается бесконечное разнообразие белков?
3. Что собой представляют мономеры биополимера белка?
4. Как формируется пептидная связь?
5. Что собой представляет первичная структура белка?
6. Каким образом происходит переход первичной структуры молекул белка во
   вторичную, а затем– в третичную и четвертичную?
7. Какие функции могут выполнять белковые молекулы?
8. Чем обусловлено многообразие функций белковых молекул?
9. Приведите примеры белков, выполняющих самые разные функции. При ответе
   можно использовать следующую схему:

Биологические функции белков.

Это интересно.

Многие молекулы очень велики и по длине, и по молекулярной массе. Так,
молекулярная масса инсулина – 5700, белка-фермента рибонуклеазы – 127 ООО,
яичного альбумина – 36 ООО, гемоглобина – 65 ООО. В состав различных белков
входят самые разные аминокислоты. Набор всех двадцати видов аминокислот
содержит: казеин молока, миозин мышц и альбумин яйца. В белке-ферменте
рибонуклеазе – 19, в инсулине – 18 аминокислот. Коллективу ученых под
руководством академика Ю.А. Овчинникова удалось расшифровать сложную структуру
белка родопсина, ответственного за процесс зрительного восприятия.

Кровь осьминогов, моллюсков и пауков имеет голубой цвет, потому что
переносчиком кислорода у них служит не красный гемоглобин, содержащий атомы
железа, а гемоцианин с атомами меди.

Почти половина необходимых нам белков, углеводов, 70–80% витаминов,
значительное количество минеральных солей, аминокислот и других питательных
элементов содержится в хлебе.

Американские ученые выделили из растения (семейство Пентадипландовых),
произрастающего в Западной Африке, белок, который слаще сахара в 2 тыс. раз.
Этот шестой известный науке сладкий белок, названный бразеином, содержится в
плодах, которые с большой охотой поедают местные обезьяны. Биохимики
расшифровали строение молекул сладкого белка, в каждой из них содержится 54
аминокислотных остатка.

IV. Домашнее задание: Изучить § 11, ответить на вопросы на с. 46.
Приготовить сообщения или рефераты на темы: “Белки – биополимеры жизни”,
“Функции белков – основа жизнедеятельности каждого организма на Земле”,
“Денатурация и ренатурация, ее практическое значение”, “Многообразие ферментов,
их роль в жизнедеятельности клеток и организмов” и др.

Используемые ресурсы:

1. Каменский А.А.Общая биология 10–11: учеб.для общеобразоват.
   учреждений.– М.:Дрофа, 2006.
2. Козлова Т.А. Тематическое и поурочное планирование по биологии к
   учебнику А.А.Каменского и др. “Общая биология 10–11”. – М.: Издательство
   “Экзамен”, 2006.
3. Биология. Общая биология. 10–11 классы: рабочая тетрадь к учебнику
   Каменского А.А. и др. “Общая биология 10–11”– М.: Дрофа, 2011.
4. Кириленко А.А. Молекулярная биология. Сборник заданий для
   подготовки к ЕГЭ: уровни А,В,С: учебно-методическое пособие. – Ростов н/Д:
   Легион, 2011.

11 альтернатив курице и творогу для насыщения организма белком

Все макроэлементы —  жиры, белки и углеводы — жизненно необходимы. Но, пожалуй, следить за достаточным потреблением белка важнее всего. Если вы по этическим или вкусовым причинам не любитель куриной грудки, яиц и молочных продуктов, присмотритесь к следующим источникам растительного белка. 

Популярность белка абсолютно оправданна: этот макроэлемент отвечает не только мышечный рост и восстановление тканей после тренировки, но также поддерживает баланс жидкости в организме, укрепляет иммунную систему, играет важную роль в выработке гормонов и ферментов.

При этом все больше людей отказываются от традиционного источника белка — белка животного происхождения. Во время опроса, проведенного Международным советом по информации о продуктах питания США, 28% респондентов сообщили, что в 2019-2020 годах потребляли больше белка из растительных источников.

Преимущества растительного белка

Увеличить количество растительной пищи в рационе — это всегда хорошая идея. Ученые пришли к выводу, что растительная диета играет роль в профилактике рака и диабета 2 типа, снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний и помогает в похудении. Растительные продукты содержат клетчатку, которая крайне важна для вашего пищеварения.

Употребляя растительные белки, вы помогаете не только своему организму, но и окружающей среде. По данным Института мировых ресурсов, производство растительных продуктов сопровождается куда меньшей тратой земельных и водных ресурсов, а также выбросом парниковых газом, чем животные продукты. И, конечно, если употребление мяса беспокоит вас с этической точки зрения, то растительный белок поможет вам не идти в разрез со своими убеждениями.

Недостатки растительного белка

Несмотря на многочисленные преимущества и тот факт, большинство растительных продуктов имеют достаточное количество белка, они все же не всегда могут конкурировать с белковыми рекордсменами вроде курицы и говядины. Чтобы закрывать норму по белку растительными продуктами, нужно стратегически подойти к планированию своего меню. Также важно знать о том, что большинство растительных продуктов содержат меньше витаминов группы B, железа и витамина D3, чем продукты животного происхождения.

Не забывайте о том, что растительный белок, произведенный промышленный путем, зачастую подвергается значительной переработке. А врачи-диетологи в один голос говорят: чем меньше переработанных продуктов вы потребляете, тем лучше для вашего здоровья.

Главные источники растительного

1. Тофу и соевые крошки

Соевые продукты — лучший источник белка для вегетарианцев. Одна 100-граммовая порция тофу обеспечит вас 8 граммами белка Соевые крошки, иногда называемые текстурированным растительным белком, также богаты белком — на 1/4 чашки приходится 13 граммов.

Вряд ли вы захотите есть тофу и соевые крошки в сыром виде. Но во время готовки вы можете придать им любые вкусовые качества с помощью специй и маринада. Чтобы сделать тофу хрустящим, выжмите из него как можно больше жидкости перед приготовлением. А соевую крошку используйте как альтернативу фаршу.

2. Темпе

Темпе — более твердый и плотный родственник тофу. Он содержит больше белка (15 граммов белка на 100 граммов продукта), клетчатки, железа и калия. Темпе сделан из сои, имеет ореховый или грибной привкус, но в то же время легко адаптируется к другим вкусам. Он хорошо держит форму и может использоваться во множестве блюд — например, положите жареный темпе в сендвич в качестве альтернативы куриной грудке.

3. Гороховый протеин

В одной мерной ложке горохового протеина вы найдете 24 грамма белка, 120 калорий и 35% дневной нормы железа. Поклонники этого веганского продукта говорят, что у него приятный мягкий вкус, сочетающийся с разными продуктами. Вы можете добавлять столовую ложку горохового протеина в утренний смузи или в тесто для выпечки.

4. Чечевица

Нужно увеличить количество клетчатки в рационе? В одной чашке приготовленной чечевицы содержится 14 граммов полезных пищевых волокон и 18 граммов растительного белка. Вкус чечевицы немного отличается в зависимости от сорта, но любой из них идеально подходит для супов, салатов и карри.

5. Нут

Нут полон питательных веществ: одна чашка обеспечивает вас 15 граммами белка, 13 граммами клетчатки и 10% от дневной потребности в кальции. Цельный нут — универсальный ингредиент для салатов, фалафель и хумус также делаются на основе нута.

6. Семена чиа

Эти маленькие семена крайне питательны: содержат Омега-3, клетчатку и внушительное количество белка (5 граммов на 2 столовые ложки). Семена чиа не обладают ярко выраженным вкусом, так что вы можете использовать их для различных блюд. Добавьте их в смузи или пудинг, чтобы получить высокобелковый продукт, или, смешав с песто, сделайте заправку для салатов.

7. Киноа

Вы ошибаетесь, если думаете, что киноа — это всего лишь слабоватый гарнир. Пушистое «зерно» (которое технически является семенем) богато кальцием, калием, сложными углеводами и, конечно же, белком. В 100 граммах киноа содержится около 5 граммов белка. А еще варится он быстрее, чем гречка или рис.

8. Спирулина

Для получения значительного количества белка и небольшого количества калорий выбирайте спирулину. Одна столовая ложка этих водорослей содержит всего 20 калорий, 0,5 грамма жира, 2 грамма углеводов и 4 грамма белка.

У спирулины ярко выраженный вкус, который многие люди считают неприятным и сравнивают со вкусом соленой воды. Тем не менее, ваши вкусовые рецепторы со временем могут адаптироваться к уникальному аромату спирулины.

9. Картофель

Картофель демонизирован — кажется, мы забыли все о его полезных свойствах. Тем нее менее этот овощ содержит много калия, клетчатки и белка. Да, он не белковый рекордсмен среди всех растительных продуктов, но рекордсмен среди овощей. В 1 средней картофелине содержится около 4,5 граммов белка.

10. Орехи

Вы всегда можете добрать недостающее количество белка, съев горсть орехов. В среднем 30 граммов миндаля, кешью, фисташек или грецких орехов содержат от 4 до 6 граммов белка. А также полезные мононенасыщенные жиры.

11. Сейтан

Этот протеин на основе пшеницы — настоящая белковая бомба. В 30 граммах сейтана содержится 21 грамм растительного белка, при этом он крайне низкокалориен. Хотя сейтан и сделан из пшеницы, на вкус он не похож на хлеб. Его вкус и текстуру чаще сравнивают с курицей или грибами. А в петербургском Daner Pizza Spot из-за сейтана делают даже салями!

как работают «лекарства для генов»

Мало кто знает, что на основе ДНК и РНК можно сделать лекарства, способные противостоять инфекции и даже исправлять мутации у людей с генетическими заболеваниями. О том, как работают разнообразные методы этой отрасли и какие проблемы в ней только предстоит разрешить, школьникам «Сириуса» рассказал Валентин Власов – доктор биологических наук, академик РАН и научный руководитель Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН.

Как заставить гены молчать

Нуклеотиды – «буквы» ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и РНК (рибонуклеиновой кислоты), молекул, в которых хранится и передается генетическая информация. Хотя «букв» в этом своеобразном алфавите всего четыре (А, У, Г и Ц в ДНК и А, Т, Г и Ц в РНК), с их помощью можно записать осмысленный «текст» – гены (инструкцию по сборке белков, о которой ученикам недавно рассказывал другой гость, Денис Ребриков). Эта инструкция переписывается с двуцепочечной молекулы ДНК, которая находится в ядрах наших клеток, на одноцепочечную молекулу РНК, и уже с нее синтезируется белок.

Но нуклеотиды не просто служат для записи инструкций по сборке – из их цепочек можно делать лекарства, которые будут разрушать систему синтеза белка у вирусов или бактерий, привязываться к определенным молекулам или даже «чинить» мутации в генах. Лекарства на основе нуклеотидов действуют по относительно легко объяснимому принципу и обычно очень специфичны: на каждую конкретную последовательность можно «натравить» свою цепочку нуклеотидов. Это работает потому, что каждый из четырех типов «букв» может образовать пару с другим. В ДНК две цепи держатся вместе, так как в каждой из них напротив стоят определенные буквы, тянущие друг к другу «руки» химических связей.

Если сделать цепочку нуклеотидов, соответствующую последовательности РНК, которая будет создана с нужного (а точнее – ненужного) гена, то наше лекарство, используя все те же связи между парными буквами, сыграет роль «второй цепи», сделает молекулу похожей на ДНК и заблокирует эту последовательность. С нее не произведется белок, и вред «неправильного» гена будет нейтрализован. Такие цепочки называют антисенс-РНК (или антисмысловыми РНК), так как они лишают записанный в определенном гене «текст» его «смысла» . При этом по теории вероятности произвольно выбранная последовательность из всего 20 нуклеотидов у человека встретится лишь один раз на весь геном, так что риск ошибки очень невелик.

Множество разных лекарств на основе нуклеиновых кислот легко одновременно делать на заводе: из одних и тех же типов нуклеотидов строится огромное количество последовательностей. Работать такие лекарства могут по-разному: менять структуру гена, действовать на одну из стадий синтеза белка, на активирование РНК перед этим синтезом и так далее.

Ирония судьбы и нуклеиновый Уроборос

Первая научная публикация на эту тему появилась в 1967 году, а Валентин Власов стал одним из ее соавторов. Вскоре биологи получили письмо из США: некий студент по имени Джон Саммертон поздравлял коллег и сетовал, что самому ему также приходила эта идея, но вот финансирование получить не удалось. Три десятка лет спустя он откроет морфолино – одну из молекул, при помощи которой можно блокировать синтез определенных белков, – и станет главой крупнейшей компании по производству противовирусных лекарств на основе цепочек нуклеотидов (один из примеров – препарат от вируса Эбола).

Некоторые рибонуклеиновые кислоты не просто блокируют РНК, чтобы с нее не мог производиться белок, а разрезают ее – то есть выполняют работу, которую обычно делают ферменты (белки, которые катализируют реакции). Теоретически такие молекулы могли стать основой будущей жизни, катализируя воспроизводство самих себя во времена, когда еще не было ни белков, ни ДНК. Такие многофункциональные рибонуклеиновые кислоты назвали рибозимами – от «рибонуклеиновая кислота» (РНК), и «энзим» (фермент). За открытие рибозимов Сидни Олтмен и Томас Чек получили Нобелевскую премию по химии.

В 1998 году биологи открыли еще один интересный эффект, который назвали РНК-интерференцией. Наша клетка «привыкла» видеть РНК в виде одной цепи. Появление двуцепочечной часто означает вторжение геномных паразитов – вирусов, у которых можно встретить такую причудливую конструкцию. Поэтому такая РНК вызывает немало подозрений, и клетки научились заставлять «молчать» гены, которым она соответствует. Введя в клетку специально подобранную двуцепочечную РНК, можно добиться блокировки определенного гена.

«Генетические ножницы» и путеводные аптамеры

В начале 90-х годов ученые развили технологию, при помощи которой можно получать аптамеры – цепочки нуклеотидов, удивительно точно распознающие определенную «мишень». Такой мишенью может стать белок, который нужно блокировать или просто обнаружить. Чтобы создать аптамеры, достаточно насинтезировать много случайных последовательностей нуклеотидов, а потом предоставить этим цепочкам возможность связаться с мишенью – клюнуть на молекулярную «удочку». Затем молекулы, которые избежали этой участи, отмываются специальным раствором. Этот процесс можно повторить несколько раз. После такого искусственного отбора остаются только те молекулы, которые хорошо привязываются к нужной мишени. Это и есть аптамеры. Их можно размножить при помощи специальной реакции, которая называется ПЦР, и использовать в медицине. К примеру, уже сейчас существуют аптамеры, которые связываются с белками на поверхности клеток рака простаты. Ученые присоединили их к лекарственной молекуле, и теперь она сама может находить свою цель.

Еще один знаменитый многообещающий метод, CRISPR/Cas9, ученые подсмотрели у бактерий. У нас в организме есть множество разновидностей иммунных клеток, а бактериальные организмы одноклеточны. Несмотря на это, у них есть собственный иммунитет, позволяющий защищаться от вирусов. Бактерии вносят кусочки ДНК своих врагов в специальную «картотеку», которую хранят в своем геноме. Если тот же вирус появляется в клетке снова и хочет синтезировать белок за ее счет, специальные белки Cas будут узнать его РНК и разрезать ее. Если же в такую «картотеку» вставить нужную нам последовательность, систему CRISPR/Cas9 можно использовать для редактирования генов. Эту систему часто сравнивают с волшебными генетическими ножницами – место разреза можно выбрать довольно точно, так что ее перспективы в редактировании человеческого генома более чем заманчивы. Более того, метод уже применили для излечения генетических заболеваний у первых пациентов.

Бдительный иммунитет и светлое будущее

Однажды в экспериментах с мышами, больными энцефалитом, Валентин Власов и его коллеги обнаружили, что иммунный ответ возник не только у мышей, которым ввели специфические для вируса энцефалита последовательности, но и у группы контроля, которой просто вводили случайные цепочки нуклеотидов. Ученые решили, что эксперимент не удался, но позднее другие биологи оказались упорнее и сообразительнее и выяснили, чем вызван этот странный эффект.

«Природа тоже умная и широко использует этот принцип – олигонуклеотиды действуют слишком хорошо, а не просто прилипают. Мы ожидали, что наш олигонуклеотид свяжется и будет мешать синтезу белка. Оказалось, что в клетке есть фермент рибонуклеаза H, который атакует такие комплексы и разрезает их. То есть, можно не просто блокировать мишень, а уничтожить ее», – рассказал академик.

Так была открыта «нелюбовь» организма к чужим нуклеиновым кислотам. Ученые установили, что наш иммунитет умеет отличать их от «родных» по некоторым признакам. Например, в наших генах на последовательностях Г-Ц висит специальная метка – метильная группа. У бактерий ее нет, поэтому последовательность без метки наша клетка принимает за бактериальную и начинает «воевать» против нее.

Несмотря на такое разнообразие потенциальных лекарств на основе нуклеиновых кислот, до реального применения дошли лишь несколько. Активно внедрять эту группу лекарств в клиническую практику мешают ее недостатки: такие молекулы могут быть беззащитны перед ферментами организма, которые будут стремиться их разрезать, да и клеточная оболочка тоже очень привередливо относится ко всевозможным непрошеным гостям, тем более если они большого размера и тоже заряжены отрицательно, как и она сама (а значит, будут от нее отталкиваться). К тому же, организм большой, и во все клетки сразу лекарство не доставить. Напротив – чаще всего оно требуется только в клетках определенного типа. Поэтому ученые подбирают нуклеиновым кислотам носители (например, золотые наночастицы), химически модифицируют их, привязывают к ним молекулы, которые сыграют роль «системы самонаведения». Решить эти задачи предстоит сегодняшним школьникам – и, возможно, вскоре они увидят широкое применение этой отрасли в медицине.

10 примеров белков: пищевые продукты и биология

Компьютерное изображение белка RLBP1. Предоставлено: WikiCommons CC0 1.0

Белки — это тип биологических молекул, которые в основном состоят из аминокислот. Белки выполняют широкий спектр функций в организме человека, в том числе:

• катализируют метаболические реакции
• синтезируют и копируют ДНК
• транспортных молекул внутри клетки
• сигнальных путей в организме
• активны в иммунной системе
• формируют физическую форму структуры клеток

Белки состоят из полипептидных цепей, которые представляют собой цепочки аминокислот, расположенных в определенной последовательности.Порядок аминокислот в полипептидной цепи определяет форму и функцию белка. Организм строит белки в соответствии с информацией, хранящейся в ДНК. Последовательность нуклеотидных оснований в ДНК представляет собой определенную последовательность аминокислот. Во время транскрипции и трансляции эта информация копируется в форме РНК и считывается рибосомами, чтобы создать кодируемый белок.

В целом человеческая ДНК кодирует 21 аминокислоту, что приводит к большому пулу возможных белков.В ДНК человека содержится около 20 000 генов, кодирующих функциональные белки. Точное количество различных видов белков в организме человека неизвестно, хотя по некоторым предположениям, это число составляет от 100 000 до 1 миллиона. Людям также требуется 9 аминокислот, которые организм не может синтезировать, поэтому мы полагаемся на внешние источники белка в нашей пище, чтобы удовлетворить это требование.

10 примеров белков

10. Гемоглобин

Кредит: OpenStax через WikiCommons CC-BY 3.0

Гемоглобин — это металлопротеин, расположенный в эритроцитах всех позвоночных и большинства беспозвоночных.Основная функция гемоглобина в крови — переносить кислород из легких или жабр в ткани организма. Он также связывается с углекислым газом и переносит его. У млекопитающих гемоглобин составляет около 35% от общего объема клетки. Наличие гемоглобина увеличивает содержание кислорода в крови в 70 раз по сравнению с простым растворением кислорода в крови.

Гемоглобин содержит железо, поэтому он так эффективно переносит кислород. Есть несколько заболеваний, характеризующихся дефицитом гемоглобина.Серповидноклеточная болезнь возникает в результате мутации, которая вызывает ошибку в построении цепей гемоглобина. Ошибка приводит к тому, что красные кровяные тельца сглаживаются и принимают серповидную форму. Анемия также связана с пониженным уровнем гемоглобина.

9. Кератин

Кератин — это волокнистый белок, который является основным структурным компонентом волос, ногтей, копыт, рогов, когтей и т. Д. Кератин также содержится в эпителиальных клетках и придает коже механическую прочность и делает ее водонепроницаемой. .Есть два основных типа кератина. α-кератин содержится у всех млекопитающих и составляет волосы и другие внешние придатки. β-кератины более жесткие и в основном встречаются у рептилий и птиц в виде чешуек, клювов, когтей, перьев и панцирей. Кератины также содержатся в шелковых нитях, производимых насекомыми и пауками.

В ДНК человека есть 54 различных гена, кодирующих кератин, которые расположены на хромосомах 12 и 17. Живые клетки могут стать «ороговевшими», в которых клетки наполняются кератином и теряют свои органеллы и ядро.Самый внешний слой кожи человека — ороговевшая ткань.

8. Инсулин

Кредит: Meiquer через WikiCommons CC-BY 3.0

Инсулин — это белок, который вырабатывается в основном в поджелудочной железе. Клетки поджелудочной железы, синтезирующие инсулин, называются бета-клетками. Основная функция инсулина — контролировать расщепление глюкозы и регулировать уровень сахара в крови. Когда уровень сахара в крови высок, бета-клетки поджелудочной железы выделяют инсулин, который увеличивает скорость гликолиза и гликогенеза.Когда уровень сахара в крови низкий, производство инсулина подавляется.

Человеческий инсулин состоит из 51 аминокислоты и имеет химическую формулу C ₂₅₇ H ₃₈₃ N ₆₅ O ₇₇ S ₆ . Существует несколько состояний, которые характеризуются инсулиновой недостаточностью иммунитета к инсулину. У пациентов с диабетом I типа иммунная система организма атакует собственные бета-клетки, из-за чего поджелудочная железа практически не вырабатывает инсулин. Диабет типа II является результатом приобретенного иммунитета к инсулину и последующего снижения выработки инсулина.Симптомы обоих состояний включают высокий уровень сахара в крови, низкий уровень инсулина, частое мочеиспускание и повышенную жажду.

7. Миоглобин

Миоглобин — это структурный белок, обнаруженный в основном в мышечной ткани позвоночных. Миоглобин связан с гемоглобином и служит той же цели — он обеспечивает место в мышцах для связывания кислорода. Миоглобин — это вещество, отвечающее за отчетливый цвет красного мяса. Чем более насыщен кислородом миоглобин, тем краснее ткани.Миоглобин присутствует в крови только после острого мышечного повреждения, что делает его потенциальным признаком травмы или болезни.

Хотя это хорошо изученный белок, точная функция миоглобина окончательно не известна. Миоглобин, по-видимому, обеспечивает дополнительное пространство для хранения кислорода в мышцах, что полезно для организмов, которым необходимо надолго задерживать дыхание. Например, у китов и тюленей есть мышцы с очень высоким уровнем миоглобина, что объясняет, почему они могут так долго оставаться под водой, не дыша.Миоглобин также может играть роль в улавливании и выделении активных форм кислорода, которые вырабатываются во время клеточного дыхания.

6. Трипсин

Трипсин — это фермент, который в основном содержится в пищеварительной системе позвоночных. Основная функция трипсина — способствовать расщеплению белков на аминокислоты. Некоторые аминокислоты не могут быть синтезированы in vivo , поэтому организм полагается на активность трипсина в расщеплении источников белка на составляющие его аминокислоты.

Трипсин расщепляет белки, катализируя гидролиз пептидных связей. Без трипсина молекулы белков слишком велики, чтобы быть поглощенными толстым кишечником.

5. Тубулин

Предоставлено: T. Splettstoesser через WikiCommons CC BY-SA 4.0

Тубулин — это семейство структурных белков, которые составляют основную часть микротрубочек и клеточного цитоскелета. Двумя основными видами тубулина, обнаруженными в клетках человека, являются тубулин-α и тубулин-β. Микротрубочки состоят из циклических цепочек тубулина-α и тубулина-β, расположенных в форме псевдоспирали.Димеры тубулина слабо полярны, и эта полярность имеет отношение к их функционированию в микротрубочках. Общая полярность тубулина позволяет нитям микротрубочек выстраиваться в правильном направлении, поскольку они притягиваются к полярному концу центриолей.

Помимо обеспечения основной механической поддержки клетки, тубулин также помогает клеточному транспорту. Молекулы тубулина в цитоскелете служат «дорожками», которые другие белки используют для перемещения материалов по клетке.

4.Глобулин

Глобулины — это семейство белков, которые присутствуют в крови человека и выполняют ряд функций. Белки глобулина транспортируют материалы через кровь, инициируют свертывание крови и регулируют ее концентрацию. Большинство глобулинов в крови работают по механизмам обратной связи, подавляя или стимулируя процессы в крови.

Молекула иммуноглобулина. Предоставлено: DigitalShuttermonkey через WikiCommons CC BY-SA 3.0

. Одним из особенно важных глобулинов является иммуноглобулин. Молекулы иммуноглобулина называются «антителами» и являются основными субъектами, борющимися с инфекцией.Y-образные антитела связываются с инфекционными патогенами, распознавая уникальные молекулы патогенов, называемые антигенами. Антитело действует как «метка», которая сигнализирует другим клеткам атаковать инфекционных агентов. Антитела секретируются В-клетками плазмы крови.

3. Гистон

Гистоны — это белки, которые находятся в ядре клетки эукариот. Гистоны имеют аномально высокое содержание щелочи. Гистон является основным компонентом хроматина, ядерного комплекса РНК, белков и ДНК, который служит для организации и упаковки ядерной ДНК.Гистон образует центральную колонку, вокруг которой обвивается ДНК, образуя хромосомы. В разложенном виде каждая хромосома содержит около 1,8 метра ДНК. С ДНК, обернутой вокруг гистонов, длина хромосом составляет около 90 микрометров. Помимо физической организации ДНК в хромосомы, гистоны также играют роль в экспрессии и регуляции генов.

2. Миозин

Миозин — это семейство моторных белков, которые участвуют в различных процессах движения у эукариот. Что наиболее важно, миозин — это основной белок, участвующий в сокращении мышц.Белки миозина связываются с актином в клетках эукариот и образуют длинные цепи. Каждую молекулу миозина можно разделить на головку, которая связывается с актином, среднюю часть, которая генерирует большую часть силы во время сокращения мышц, и хвостовую часть, которая закрепляет и регулирует сокращение мышц.

Кредит; Boumphreyfr через WikiCommons CC BY-SA 3.0

Энергия АТФ используется для удаления фосфатной группы из миозина. Удаление вызывает изменение формы молекулы миозина, сокращение и притяжение актина.Циклы этих сокращений приводят к макроскопическому сокращению мышц. Циклы сокращения мышц могут происходить до тех пор, пока в мышечной ткани достаточно ионов АТФ и кальция.

1. Коллаген

Коллаген — это самый распространенный белок в организме человека, составляющий около 35% от общего содержания белка в организме. Коллаген формирует физическую структуру большинства соединительных тканей в организме, включая сухожилия, связки, хрящи и кости. Коллаген вырабатывается клетками, называемыми фибробластами.Точные свойства коллагена различаются в зависимости от ткани, хотя большинство типов коллагена образуют жесткие волокнистые нити, придающие соединительной ткани механическую прочность и гибкость. Желатин, содержащийся в таких продуктах, как желе или фруктовые закуски, получен из коллагена.

Коллаген имеет ряд медицинских применений. Поскольку коллаген является основным компонентом соединительной ткани, он может использоваться для стимуляции роста кожи при уходе за ранами и косметической хирургии. Коллаген также часто используется в костных трансплантатах, чтобы помочь сломанным костям закрепиться и восстановиться.

Была ли эта статья полезной?

😊 ☹️ Приятно слышать! Хотите больше научных тенденций? Подпишитесь на нашу рассылку новостей науки! Нам очень жаль это слышать! Мы любим отзывы 🙂 и хотим, чтобы вы внесли свой вклад в то, как сделать Science Trends еще лучше.

Примеры белков

Белки

Белок — это макромолекула полимера, то есть она построена из длинных цепочек аминокислот. Эти цепи, которые также включают водород, кислород, углерод и азот, обычно содержат от 200 до 300 аминокислот, хотя пептиды намного меньше, а тайтины намного больше.На самом деле титины настолько велики, что могут содержать более 33000 аминокислот.

Важно не путать белок, который мы едим, с белками, поддерживающими клеточную функцию. Функции каждой живой клетки зависят от белка, и хотя съесть сочный стейк — это вкусно, это не то же самое, что поддерживать клеточную жизнь.
Есть три типа белков: волокнистые, глобулярные и мембранные. Каждый тип выполняет разные функции и имеет разный состав, но все они построены на одних и тех же компонентах, из которых состоят все белки.

Примеры белков:

1. Волокнистые белки

Волокнистые белки — это то, на что они похожи. Они состоят из длинных нитей отдельных волокон, связанных вместе, чтобы сформировать более прочную «стенку» белка. Эти связки образуют у животных мышцы, сухожилия, кости и другие соединительные ткани. Эти специфические белки включают актин, коллаген, эластин, кератин, миозин, тубулин и многие другие.

2. Глобулярные белки

Глобулярные белки легко запомнить, потому что это слово звучит как «шарик», а капля воды — все, что нужно, чтобы расщепить эти белки.Они гораздо лучше растворимы в воде, чем другие типы белков, что полезно, потому что их работа заключается в транспортировке и регулировании веществ. Некоторые из глобулярных белков — это альбумины, альфа-глобулин, карбоксипептидаза, эпендимин, фибрин, гемоглобин, интегрин, миоглобин, селектин, тромбин и фактор фон Виллебранда.

3. Мембранные белки

Эти белки получили свое название из-за их специфической работы, в которой они взаимодействуют с клеточными мембранами внутри организма, когда они служат переносчиками молекул, мостом, который позволяет взаимодействовать между двумя клетками, или когда они передают сигналы внутри клетки.Мембранные белки интересны тем, что более половины фармацевтических препаратов, представленных сегодня на рынке, воздействуют тем или иным образом на мембранные белки, а также потому, что ученые считают, что от 20% до 30% всех генов в геноме работают на кодирование мембранных белков. Это делает их очень важными для клеточной функции и, следовательно, для самой жизни. Некоторые из этих мембранных белков включают рецепторы гормонов, гидролазы, трансферазы и многие другие.

Тест по белкам
Тест по белкам
Функция рибосом
Функция ядрышка
Функция эндоплазматического ретикулума
Функция цитоскелета
Тест по метаболизму
Функция аппарата Гольджи
Факты Фредерика Сенгера

Примеры белков

Что такое белки? Определение, функции, примеры белка

Гемоглобин — это белок, состоящий из четырех полипептидных субъединиц.(Ричард Уиллер)

Белки — это большой класс биологических молекул, состоящих из цепочек аминокислот, называемых полипептидами. Один полипептид может образовывать белок, хотя многие белки состоят из нескольких полипептидных субъединиц.

ФУНКЦИИ БЕЛКОВ

Белки выполняют важные функции в организмах. Фактически, этот класс молекул находится в каждой клетке и необходим для жизни. Вот несколько примеров функций, выполняемых белками:

• образуют каркас, поддерживающий форму клетки
• катализируют метаболические реакции
• необходимы в рационах животных как источник определенных аминокислот
• транспортируют молекулы внутри клеток и во всем организме
• незаменимы для репликации ДНК
• действует в иммунном ответе

СТРУКТУРА БЕЛКА

Белок может состоять из одного полипептида или нескольких полипептидных субъединиц.Некоторые белки включают непептидные группы, называемые кофакторами. Кофактором может быть органическая группа (например, кофермент, простетическая группа) или неорганическая группа (например, ион металла или кластер железо-сера).

Каждый полипептид представляет собой линейную молекулу, состоящую из цепочки аминокислот, которые связаны в цепь пептидными связями. ДНК или РНК организма кодируют последовательность аминокислот, образующих белки. Построение каждой аминокислотной цепи из генетического кода называется трансляцией . После трансляции полипептид обычно претерпевает дополнительные химические изменения, называемые посттрансляционной модификацией.

ПРИМЕРЫ БЕЛКОВ

Белки широко используются в повседневной жизни. Большая часть структуры органов и тканей состоит из белков. Вот несколько примеров:

• кератин
• актин
• миозин
• гемоглобин
• коллаген
• эластин
• альбумин
• фибрин
• инсулин

  000

• иммуноглобулины
• иммуноглобулины
• иммуноглобулины
  

  Похожие сообщения

  Белковые молекулы: функции, структура и примеры — видео и стенограмма урока

  Структуры

  Мы уже установили, что белок — это молекула.Более конкретно, это органическая молекула . Однако это не означает, что они выращиваются естественным путем без пестицидов. В научном мире под органическими подразумеваются соединения, содержащие углерод. Приближаясь к молекулярному уровню, мы видим, что белки состоят из атомов углерода, водорода, кислорода и азота. Эти атомы соединяются вместе, образуя молекулы. И молекулы соединяются вместе, образуя субъединицы белков, которые известны как аминокислот .

  Аминокислоты являются основными строительными блоками белковых молекул. Когда они связаны друг с другом в определенном порядке, они образуют определенный белок. Всего существует всего двадцать аминокислот, но именно типы и последовательность этих субъединиц делают возможным огромное разнообразие белковых молекул. Аминокислоты соединены так называемыми пептидными связями. Поэтому завершенная цепь называется полипептидом .

  Уровни структуры

  В этих очень сложных молекулах есть три уровня структуры.Первичный уровень структуры имеет отношение к количеству и последовательности аминокислот в этом конкретном белке. Вы можете сравнить этот процесс упорядочивания с использованием алфавита для создания слов. Например, вы можете взять буквы T-A-C и составить слово CAT. Однако, если вы измените последовательность, вы можете сделать слово ACT. Вы по-прежнему используете те же буквы, но составили другое слово с совершенно другим значением.

  Теперь давайте визуально представим эту концепцию в трехмерной перспективе.Представьте, что двадцать аминокислот — это цветные бусинки. Для конкретного белка вы должны нанизать на проволоку 100 из них в очень определенном порядке. Если вы измените порядок даже на одну бусину, вы получите совершенно другой белок. Когда вы закончите, теперь у вас есть первичная структура белка.

  Теперь перейдем к средней ступени структуры. После того, как аминокислоты секвенированы, цепь сворачивается и складывается в определенную форму. Представьте нашу проволоку с чередованием бусинок.Теперь вы возьмете проволоку, чтобы намотать ее в одних местах и ​​сложить в других. Теперь вы создали трехмерную модель своего белка со вторичной структурой.

  Третий уровень структуры включает более неправильную укладку молекулы. Итак, вы можете представить себе, как вы берете свою свернутую и свернутую модель из проволоки и бусинок и наступаете на нее в нескольких местах, чтобы создать случайные складки. Форма, которую вы получите, намного сложнее, чем исходная. Эта конечная структура известна как конформация белка .

  Некоторые белки идут дальше и имеют четвертый структурный уровень . Этот уровень возникает, когда две или более из этих искаженных полипептидных цепей соединяются вместе. Итак, представьте, что у вас есть четыре различных конструкции из проволоки и бусинок, и вы соединяете их все вместе. Это будет представлять собой сложную молекулу с этой четвертой структурой.

  Но почему все складки и искажения аминокислотной цепи? Какое отношение имеет конформация белка к его функции? Ответ — все.Функция белка является результатом его конформации, потому что окончательная форма белка диктует, с какими молекулами он может связываться, чтобы выполнять свою работу. Как кусок пазла, белок имеет определенную форму и подходит только к молекулам, с которыми он должен взаимодействовать. Гемоглобин является примером этого типа белка, и его форма позволяет ему связываться с молекулами кислорода, чтобы транспортировать их через кровь.

  Примеры и функции

  Как упоминалось ранее, существует огромное разнообразие типов белков.Давайте рассмотрим некоторые конкретные примеры, которые могут быть вам знакомы. Некоторые из структурных белков, которые мы находим в нашем организме, включают коллаген и эластин . Эти молекулы обеспечивают прочность и эластичность во многих частях нашего тела, включая кожу, мышцы и кровеносные сосуды.

  Возможно, вы слышали о антителах , которые представляют собой белки в нашей крови, которые собираются, чтобы атаковать захватчиков, таких как вирусы и бактерии. Наши тела вырабатывают огромное количество антител в рамках нашего иммунного ответа, который имеет решающее значение для нашего здоровья.Кроме того, другие белки образуют сгустки в нашей крови, когда мы получаем травмы.

  Белки также находятся в форме гормонов . Инсулин — один из примеров. Вы можете узнать в нем белок, который помогает нам регулировать уровень сахара в крови. Наконец, белки представлены в форме ферментов , и участвуют в химических реакциях внутри наших клеток. И есть еще много примеров, которых просто невозможно перечислить.

  Краткое содержание урока

  Белки — это органические молекулы, обнаруженные в живых организмах.Они выполняют широкий спектр функций, включая структуру, транспорт и защиту. Белки состоят из цепочек аминокислот и имеют до четырех уровней структуры. Некоторые конкретные примеры белков включают коллаген, инсулин и антитела.

  Что считается высококачественным белком?

  Белок — это важное питательное вещество, которое нам всем нужно, чтобы оставаться максимально здоровыми и физически здоровыми. Независимо от того, являетесь ли вы воином на выходных или заядлым спортсменом, хорошо продуманная диета и подробная программа физиотерапии помогут вам достичь максимального физического уровня.Необходимо понять несколько важных аспектов высококачественного белка, и SportsCare Physical Therapy здесь, чтобы вам помочь!

  Что такое высококачественный белок?

  Высококачественный белок также называют полноценным белком. Ниже приведены несколько важных определений и описаний высококачественного белка.

  • Complete Protein — Полный белок — это белок, содержащий все необходимые аминокислоты. Аминокислоты — это строительные блоки, из которых формируется белок.
  • Биологическая ценность — Биологическая ценность, или BV, измеряет качество. Когда белок имеет высокий BV, это означает, что он содержит достаточное количество аминокислот для образования всех белков, необходимых вашему организму.
  • Усвояемый белок. Способность вашего организма расщеплять пищу и эффективно ее использовать — это один из аспектов ее усвояемости. Постное мясо обычно легче переваривается, чем жесткое. Все виды вареных яиц считаются легкоусвояемыми.

  Какие примеры высококачественного белка?

  Есть несколько источников хорошего протеина, которые хорошо усваиваются и содержат достаточное количество аминокислот.Они считаются полноценными белками, которые рекомендуются для наращивания здоровых мышц.

  • Рыба — лосось, тунец, палтус и сиг считаются нежирным полноценным белком.
  • Мясо — Большинство белков животного происхождения считаются полноценными и высококачественными. Это включает красное мясо, птицу и молочные продукты.
  • Яйца — Среднее яйцо — это источник с низким содержанием жира, приблизительно с 6 или 7 граммами белка.
  • Квиноа — эта растительная пища включает в себя все 9 незаменимых аминокислот.
  • Соя — Соя — один из немногих белков растительного происхождения, которые считаются полноценными и высококачественными.

  Почему важен этот тип белка?

  Ваша диета — один из важнейших аспектов построения здоровых мышц. После интенсивных физических нагрузок чрезвычайно важно употреблять в пищу достаточное количество нужных видов белка, чтобы восстановить любые повреждения, нанесенные мышечным волокнам. Будь то животные или растительные, необходимо употреблять комбинацию полезных белков.Важно поддерживать здоровый вес и обеспечивать мышцы энергией, необходимой для их функционирования.

  Чем может помочь физиотерапия?

  Хорошая программа физиотерапевтического лечения может помочь во всем — от реабилитации при травмах до улучшения спортивных результатов. Физиотерапевт знает, что высококачественные белки могут наращивать сухие мышцы и уменьшать общую потерю мышечной массы. Опытный физиотерапевт проведет оценку вашего текущего уровня физической подготовки, типа физической активности, которой вы в настоящее время занимаетесь, любых травм, которые у вас могут быть, и вашей диеты.Физиотерапевт может попросить вас включить в свой рацион больше высококачественного белка в рамках общей программы. Улучшение диеты, наряду с работой с опытным физиотерапевтом, может помочь вам повысить выносливость, силу и общую работоспособность.

  Физическая терапия, основанная на легкой атлетике, может помочь вам улучшить вашу игру, быстрее восстановиться после текущей травмы или предотвратить будущую травму. Крайне важно работать с опытным физиотерапевтом, чтобы разработать наилучшую возможную программу тренировок.Вы можете вернуться в игру и достичь своего пика с помощью подробной программы физиотерапии, созданной специально для вас.

  Свяжитесь с нами SportsCare Physical Therapy, расположенный в Suwanee an Duluth, GA, чтобы записаться на прием к одному из наших опытных физиотерапевтов!

  примеров белков с первичной структурой

  Небольшое количество кровяных телец.

  Кредит изображения: Usere6035d91_515 / iStock / Getty Images

  Ваше тело содержит тысячи генов, которые кодируют тысячи различных белков.Каждый белок, состоящий из последовательности аминокислот, вносит свой вклад в структуру или функцию ваших клеток, поддерживая ваш метаболизм, способствуя клеточной коммуникации и поддерживая форму и структуру ваших клеток. Каждый из ваших белков имеет первичную структуру, которая важна для его функционирования.

  Структура белка
  

  Структура белка подразделяется на четыре уровня: первичный, вторичный, третичный и четвертичный. Первичная структура белков относится к последовательности аминокислот, составляющих белковую цепь или полипептид.Каждый белок имеет уникальную первичную структуру, которая отличается как порядком аминокислот в полипептиде, так и общим количеством аминокислот, составляющих молекулу белка. Вторичные и третичные структуры относятся к тому, как полипептид скручивается и изгибается в трехмерную форму с образованием функционального белка. Четвертичная структура относится к способу взаимодействия двух или более полипептидов с образованием функционального белка. Каждый белок в вашем теле имеет первичную, вторичную и третичную структуру, но только некоторые белки имеют четвертичную структуру.

  Гемоглобин
  

  Одним из примеров белка с первичной структурой является гемоглобин. Этот белок, содержащийся в красных кровяных тельцах, помогает обеспечивать ткани всего тела постоянным притоком кислорода. Первичная структура гемоглобина важна, потому что изменение только одной аминокислоты может нарушить функцию гемоглобина. Например, изменение одной аминокислоты в первичной структуре гемоглобина может вызвать серповидно-клеточную анемию, состояние крови, характеризующееся дисфункциональными серповидными эритроцитами.

  Гексозаминидаза
  

  Другой белок с важной первичной структурой — это гексозаминидаза, белок, который участвует в функции клеточных компартментов, называемых лизоцимами. Поддержание функции лизоцима важно для вашего здоровья, поскольку эти компоненты помогают вашим клеткам избавляться от молекул, которые в противном случае могли бы нанести вред клетке. Мутация в первичной структуре гексозаминидазы может нарушить функцию лизоцима в головном мозге, что приведет к смертельной болезни Тея-Сакса.В результате младенцы часто проходят генетическое тестирование на мутации гексозаминидазы, чтобы помочь в ранней диагностике заболевания.

  Дистрофин
  

  Дистрофин — другой белок с первичной структурой. Присутствие дистрофина способствует функционированию мышц, а белок помогает поддерживать структуру мышечных волокон. Генетические мутации, которые изменяют первичную структуру дистрофина — такие как замена одной аминокислоты на другую или делеции аминокислот — могут повредить ваши мышечные волокна, что приведет к таким заболеваниям, как мышечная дистрофия Дюшенна.

  5 видов протеина | Научные исследования

  Обновлено 5 декабря 2018 г.

  Автор: Джанет Рене

  Питательные вещества необходимы всем живым организмам. Белки — это сложные молекулы, которые помогают вашему телу выполнять широкий спектр биологических функций. Каждый тип белка выполняет определенную функцию. Белки состоят из строительных блоков, известных как аминокислоты, которые были впервые выделены в начале 1900-х годов. Ваше тело использует около 22 аминокислот, хотя их больше. Белки содержат разное количество этих первичных аминокислот.Белок обеспечивает необходимые элементы для функционирования клеток.

  Структурные

  Самый большой класс белков — это структурные белки. Эти типы белков служат важными компонентами для построения вашего тела. Кератин и коллаген — самые распространенные структурные белки. Это прочные волокнистые белки. Кератин формирует структуру вашей кожи, ногтей, волос и зубов. В то время как коллаген служит соединительной структурой для ваших сухожилий, костей, мышц, хрящей и кожи, в частности.

  Хранилище

  Хранилище белков содержит важные элементы, которые необходимы вашим клеткам. Гемоглобин — это жизненно важный белок, который хранит кислород в красных кровяных тельцах. Этот критически важный белок транспортируется ко всем вашим клеткам и тканям по мере циркуляции крови. Ферритин — это запасной белок, в котором содержится важнейший элемент — железо, которое помогает организму вырабатывать здоровые эритроциты. Он состоит из сложных полипептидных цепей и высвобождается при необходимости.

  Гормональные

  Гормональные белки действуют как химические посредники.Они передают сигналы через сложный коммуникационный процесс, известный как эндокринная и экзокринная системы. Эта система состоит из желез и клеток, вырабатывающих гормоны. Поджелудочная железа выделяет гормон инсулин, который, например, вырабатывается в ответ на уровень сахара в крови. Инсулин транспортируется через кровоток, чтобы удалить сахар, когда уровень сахара в крови повышен.

  Фермент

  Ферменты служат в качестве биологических катализаторов, необходимых для химических реакций. Например, пищеварительные ферменты помогают организму переваривать пищу.