Биологическая роль белков в организме – Белки и их биологическая роль

биологическая роль. Биологическая роль белка в организме

Белки, биологическая роль которых будет сегодня рассмотрена, — построенные из аминокислот высокомолекулярные соединения. Среди всех других органических соединений они являются одними из самых сложных по своему строению. По элементарному составу белки отличаются от жиров и углеводов: кроме кислорода, водорода и углерода они содержат также и азот. Кроме того, непременной составной частью самых важных белков является сера, а некоторые содержат йод, железо и фосфор.

Биологическая роль белка очень велика. Именно эти соединения составляют большую часть массы протоплазмы, а также ядер живых клеток. Во всех животных и растительных организмах находятся белки.

Одна или несколько функций

Биологическая роль и функции разных их соединений различны. Как вещество, имеющее определенное химическое строение, каждый белок выполняет узкоспециализированную функцию. Только в некоторых случаях он может выполнять сразу несколько взаимосвязанных. К примеру, адреналин, который вырабатывается в мозговом слое надпочечников, поступая в кровь, увеличивает артериальное давление и потребление кислорода, содержание сахара в крови. Кроме того, он является стимулятором обмена веществ, а у холоднокровных животных — и медиатором нервной системы. Как вы видите, он выполняет сразу много функций.

Ферментативная (каталитическая) функция

Многообразные биохимические реакции, протекающие в живых организмах, осуществляются в мягких условиях, при которых температура близка к 40°C, а значения рН практически нейтральны. В данных условиях ничтожно малы скорости протекания многих из них. Поэтому для того чтобы они осуществились, нужны ферменты — специальные биологические катализаторы. Практически все реакции, кроме фотолиза воды, катализируются в живых организмах именно ферментами. Эти элементы являются или белками, или комплексами белков с кофактором (органической молекулой или ионом металла). Ферменты действуют очень избирательно, запуская необходимый процесс. Итак, каталитическая функция, рассмотренная выше, — одна из тех, которые осуществляют белки. Биологическая роль этих соединений, однако, выполнением ее не ограничивается. Существует множество других функций, которые мы рассмотрим ниже.

Транспортная функция

Для существования клетки необходимо, чтобы внутрь нее поступало множества веществ, которые обеспечивают ее энергией и строительным материалом. Все биологические мембраны построены по общему принципу. Это двойной слой липидов, в него погружены белки. При этом на поверхности мембран сосредотачиваются гидрофильные участки макромолекул, а в толще их — гидрофобные «хвосты». Эта структура остается непроницаемой для важных компонентов: аминокислот, сахаров, ионов щелочных металлов. Проникновение этих элементов внутрь клетки происходит с помощью транспортных белков, которые встроены в клеточную мембрану. У бактерий, например, есть специальный белок, который обеспечивает перенос лактозы (молочного сахара) через наружную мембрану.

У многоклеточных организмов имеется система транспорта различных веществ из одного органа в другой. Речь идет в первую очередь о гемоглобине (на фото выше). В плазме крови, кроме того, постоянно находится сывороточный альбумин (транспортный белок). Он обладает способностью формировать прочные комплексы с образующимися при переваривании жиров жирными кислотами, а также с рядом гидрофобных аминокислот (к примеру, с триптофаном) и со многими лекарственными препаратами (некоторые пенициллины, сульфаниламиды, аспирин). Трансферрин, который обеспечивает перенос в организме ионов железа, является еще одним примером. Можно упомянуть и церуплазмин, который переносит ионы меди. Итак, мы рассмотрели транспортную функцию, которую выполняют белки. Биологическая роль их и с этой точки зрения весьма существенна.

Рецепторная функция

Белки-рецепторы имеют большое значение, особенно для обеспечения жизнедеятельности многоклеточных организмов. Они встроены в плазматическую клеточную мембрану и служат для восприятия и дальнейшего преобразования сигналов, которые поступают в клетку. При этом сигналы могут быть как от других клеток, так и от окружающей среды. Рецепторы ацетилхолина на данный момент наиболее исследованы. Они находятся в ряде межнейронных контактов на мембране клеток, в том числе у нервно-мышечных соединений, в коре головного мозга. Данные белки взаимодействуют с ацетилхолином и передают сигнал внутрь клетки.

Нейромедиатор для получения сигнала и его преобразования должен быть удален для того, чтобы клетка имела возможность подготовиться к восприятию дальнейших сигналов. Для этого используется ацетилхолинэстераза — специальный фермент, являющийся катализатором гидролиза ацетилхолина до холина и ацетата. Не правда ли, весьма важна и рецепторная функция, которую выполняют белки? Биологическая роль следующей, защитной функции, для организма огромна. С этим просто нельзя не согласиться.

Защитная функция

В организме иммунная система отвечает на появление в нем чужеродных частиц выработкой большого количества лимфоцитов. Они способны повреждать элементы выборочно. Такими чужеродными частицами могут быть раковые клетки, патогенные бактерии, надмолекулярные частицы (макромолекулы, вирусы и др.). В-лимфоциты — группа лимфоцитов, которая вырабатывает особые белки. Эти белки выделяются в кровеносную систему. Они распознают чужеродные частицы, при этом образуя на стадии уничтожения высокоспецифичный комплекс. Эти белки именуются иммуноглобулинами. А антигенами называют чужеродные вещества, которые вызывают ответ иммунной системы.

Структурная функция

Кроме белков, которые выполняют высокоспециализированные функции, имеются и такие, значение которых в основном структурно. Благодаря им обеспечивается механическая прочность, а также другие свойства тканей живых организмов. К таким белкам относится, прежде всего, коллаген. Коллаген (на фото см. ниже) у млекопитающих составляет около четверти массы белков. Он синтезируется в основных клетках, из которых состоит соединительная ткань (они называются фибробластами).

Первоначально коллаген образуется в качестве проколлагена — его предшественника, проходящего химическую обработку в фибробластах. Затем он формируется в виде трех полипептидных цепей, скрученных в спираль. Они объединяются уже вне фибробластов в коллагеновые фибриллы в несколько сотен нанометров диаметром. Последние же образуют коллагеновые нити, которые уже можно увидеть под микроскопом. В эластичных тканях (стенках легких, кровеносных сосудов, в коже) внеклеточный матрикс, помимо коллагена, содержит также белок эластин. Он может растягиваться в довольно широких пределах и возвращаться затем в исходное состояние. Другой пример структурного белка, который можно здесь привести, — это фиброин шелка. Его выделяют во время формирования куколки гусеницы шелкопряда. Это главный компонент шелковых нитей. Переходим к описанию двигательных белков.

Двигательные белки

И в осуществлении двигательных процессов велика биологическая роль белков. Кратко расскажем и об этой их функции. Сокращение мышц — это процесс, во время которого химическая энергия превращается в механическую работу. Непосредственными его участниками являются два белка — миозин и актин. Миозин имеет весьма необычное строение. Он сформирован из двух глобулярных головок и хвоста (длинной нитевидной части). Около 1600 нм составляет длина одной молекулы. На долю головок при этом приходится примерно 200 нм.

Актин (на фото выше) — глобулярный белок, имеющий молекулярную массу 42000. Он может полимеризоваться, формируя длинную структуру, и взаимодействовать в таком виде с головкой миозина. Важная черта данного процесса — зависимость его от присутствия АТФ. Если концентрация его достаточно высока, образованный миозином и актином комплекс разрушается, а затем он вновь восстанавливается после того, как произойдет гидролиз АТФ в результате действия миозиновой АТфазы. Этот процесс можно наблюдать, например, в растворе, в котором присутствуют оба белка. Он становится вязким в результате того, что формируется высокомолекулярный комплекс при отсутствии АТФ. При его добавлении резко понижается вязкость из-за разрушения созданного комплекса, после чего он постепенно начинает восстанавливаться в результате гидролиза АТФ. В процессе сокращения мышц эти взаимодействия играют очень большую роль.

Антибиотики

Продолжаем раскрывать тему «Биологическая роль белка в организме». Очень большую и весьма важную группу природных соединений составляют вещества, называемые антибиотиками. Они имеют микробное происхождение. Эти вещества выделяются особыми видами микроорганизмов. Биологическая роль аминокислот и белков бесспорна, однако антибиотики выполняют особую, очень важную функцию. Они подавляют рост микроорганизмов, конкурирующих с ними. В 1940-е годы открытие и использование антибиотиков произвело настоящую революцию в лечении вызываемых бактериями инфекционных заболеваний. Необходимо отметить, что в большинстве случаев на вирусы антибиотики не действуют, поэтому использование их как противовирусных препаратов является неэффективным.

Примеры антибиотиков

Группа пенициллина была первой введена в практику. Примерами этой группы является ампициллин и бензилпенициллин. Антибиотики по механизму действия и химической природе многообразны. Некоторые из тех, которые широко используются сегодня, взаимодействуют с рибосомами человека, при этом в бактериальных рибосомах тормозится синтез белка. В то же время с эукариотическими рибосомами они почти не взаимодействуют. Поэтому для бактериальных клеток они губительны, а для животных и человека мало токсичны. К числу таких антибиотиков относятся стрептомицин и левомицетин (хлорамфеникол).

Биологическая роль биосинтеза белка очень важна, а сам этот процесс имеет несколько стадий. Мы расскажем о нем лишь в общих чертах.

Процесс и биологическая роль биосинтеза белка

Этот процесс является многоступенчатым и очень сложным. Он происходит в рибосомах — специальных органеллах. В клетке находится множество рибосом. У кишечной палочки, к примеру, их около 20 тысяч.

«Охарактеризуйте процесс биосинтеза белка и его биологическую роль» — такое задание многие из нас получали в школе. И у многих оно вызывало трудности. Что ж, попробуем вместе разобраться.

Молекулы белков являются полипептидными цепочками. Они состоят, как вы уже знаете, из отдельных аминокислот. Однако последние недостаточно активны. Для того чтобы соединиться и образовать молекулу белка, им требуется активация. Она происходит в результате действия особых ферментов. Каждая аминокислота при этом имеет свой фермент, специфически настроенный именно на нее. Источником энергии для данного процесса является АТФ (аденозинтрифосфат). Аминокислота в результате активирования становится более лабильной и связывается под действием данного фермента с т-РНК, которая переносит ее в рибосому (из-за этого эту РНК называют транспортной). В рибосому, таким образом, поступают соединенные с т-РНК активированные аминокислоты. Рибосома — это своеобразный конвейер для сборки из поступающих аминокислот цепочки белка.

Роль синтеза белка сложно переоценить, так как синтезированные соединения выполняют очень важные функции. Практически все клеточные структуры состоят из них.

Итак, мы описали в общих чертах процесс биосинтеза белка и его биологическую роль. На этом завершаем знакомство с белками. Надеемся, у вас появилось желание его продолжить.

fb.ru

Биологическая роль белков в организме человека

Главное не проект дома, а то, из чего он построен! Если материал крепкий, влагоустойчивый, то дом прослужит вам долго и не принесёт много хлопот, но если материал некачественный, ожидайте много поломок и длительный ремонт. Основным строительным материалом для человеческого организма служат белки. Биологическая роль белков непереоценима. Из них состоит каждая клеточка человеческого организма на 50%. Они являются структурными элементами костей, кожи и волос. Без них не запускаются биохимические реакции, не вырабатываются гормоны и ферменты.

В свою очередь протеины в организме состоят из аминокислот. Аминокислоты располагаются одна за другой,  как бусинки в ожерелье. При этом образуется длинная цепочка, в ней аминокислоты стоят в строгой последовательности. Их местонахождение обуславливают биологические и химические свойства белка. Аминокислоты делятся на две группы: незаменимые и заменимые. Незаменимые аминокислоты в человеческом организме не производятся. Они должны в обязательном порядке попасть в организм из пищи. Заменимые аминокислоты производятся с использованием других аминокислот. Чтобы  понять важность протеинов для организма, рассмотрим, какие функции они выполняют.

Функции белков в организме

Протеины защищают от болезней. Они борются с вирусами, грибками, бактериями и токсинами. Они участвуют в свертывании крови, защищая человека от чрезмерной её потери.

Регулируют гормональный фон. Гормоны в нашем организме состоят из белков. Если ваши железы получают сырье низкого качества, это влияет на их функционирование.

Помогают переваривать пищу. Ферменты в организме, которые участвуют в пищеварении – это белки. Популярное выражение «у меня стал желудок» всего лишь свидетельствует об отсутствии нужного строительного материала в организме.

Насыщают организм кислородом. В крови за перенос кислорода отвечает гемоглобин, который состоит из протеина и железа. Даже если вы съедите продукт с большим содержанием железа, но не пополните белок, гемоглобин не увеличится. Кислород, в свою очередь, мощный очиститель крови и выступает окислителем, он сжигает токсины, чтобы обеспечить выведение их из клетки. Также гемоглобин поставляет кислород к мозгу, делая свежими ваши мысли.

Протеины помогают увеличить объем мышечной массы. Эти нанометровые частицы в организме составляют основу мышечной ткани, ускоряют метаболизм в состоянии покоя, а также блокируют чувство голода.

Именно они защищают вас от преждевременного старения. Кератин и коллаген представляют собой белковые соединения, которые входят в состав эпидермиса и отвечают за его прочность, упругость, гладкость и эластичность.

Симптомы нехватки белка в организме

Роль белков в организме человека неоценима. Недостаточное их количество приводит к нарушениям в функционировании организма. Особенно страдают печень, поджелудочная железа и эндокринная система.  Кроме того, нарушается обмен и усвоение витаминов, наблюдается атрофия мышц, ухудшается память и  появляется хроническая усталость. Особенно пагубно это сказывается на развитии ребёнка, которое проявляется замедлением роста и хрупкостью костей. Также могут наблюдаться  нижеперечисленные симптомы:

• резкое снижение веса,
• выпадение и потускнение волос,
• бледность, сухость и шелушение кожи,
• отёки,
• неровности на ногтях,
• слабость и апатия,
• медленное заживление ран.

Но нанесёт вред и излишнее количество белка. Он не способен задерживаться в организме. Лишний протеин превращается печенью в белые кристаллы, называемые мочевиной, которую вынуждены удалять почки. Количество белка, превышающее норму, формирует кислую среду организма, что приводит к увеличению потери кальция. Но в жизни человека очень редко встречается излишек белков в организме, чаще наблюдается их нехватка.

Норма потребления

В зависимости от состава аминокислот в белках выделяют полноценные и неполноценные протеины. До недавнего времени считалось, что неполноценные белки содержатся в растительной пище, такой как бобы, хлеб, орехи. А источником полноценных белков считалась только мясная, рыбная, молочная продукция, а также яйца.  Но недавние исследования опровергают этот факт, дело в том, что, дополнив белки одного растительного продукта белками другого, мы легко получим необходимый набор аминокислот.

Белки, которые попадают с пищей, не идеальны для усвоения, а это значит, что для их синтеза используется не весь белок. Поэтому диетологи рекомендуют объединять некоторые продукты между собой. Например,  большему усвоению белков способствует сочетание цельнозерновых с бобовыми. Тепловая обработка  также способствует лучшему усвоению белка. Однако во время приготовления растительного протеина температура должна быть невысокой.

Роль белков в организме человека полностью реализуется, если соблюдать определённую норму их потребления. Для рациона здорового человека необходим 1 г протеина на 1 кг массы. Для детей, беременных женщин и людей, активно занимающихся спортом, это число увеличивается до 1,5-2 грамм. На каждый основной приём пищи должно приходиться 30% протеинов от дневной нормы и 5% на перекус.

Каково содержание белков в продуктах? Их наличие рознится, например:

• 100 г сои – 39 г белка,
• 100 г тыквенных семечек – 30 г,
• 100 г картофеля – 2 г,
• 100 г зелёного горошка – 5 г.

Также важно соблюдать правила их приготовления. Не готовьте продукт при очень высокой температуре, лучше продлите этот процесс. Бобовые на некоторое время следует замачивать, и только потом отваривать. Если придерживаться определённых правил приготовления, белки усвоятся организмом лучше.

Белок растительный и белок животный

Белок животный содержится в продуктах животноводства, таких как мясо, рыба, яйца и молочные продукты. Часто человек отдает предпочтение этим продуктам, но  они таят в себе опасность. Большое содержание жира неблаготворно сказывается на организме, поэтому стоит разнообразить свой ежедневный рацион пищей, содержащей растительный белок.

Его представляют продукты четырёх групп:

• бобовые культуры (горох, нут, чечевица, фасоль, соя и другие),
• зерновые культуры (пшеница, ячмень, перловка, просо, гречка),
• орехи и семечки (миндаль, арахис, кешью, подсолнечные и тыквенные семечки),
• овощи (капуста, чеснок, картофель, свёкла, шпинат).

Медицина знает, что люди, которые предпочитают растительный белок животному, реже в своей жизни болеют онкологическими заболеваниями,  менее склонны к ожирению и сахарному диабету. Растительные белки дольше поддерживают сытость, что помогает избежать переедания на протяжении дня.

 Правила употребления белковой пищи

Начинайте день с белкового завтрака. Это обеспечит вам чувство сытости, и вы нескоро ещё проголодаетесь. Известный факт: в первой половине дня белки усваиваются лучше.

Сочетайте белковые продукты. Разбавьте рацион растительной белковой пищей.

Делите вашу порцию белков на протяжении дня. Организму сложно будет усвоить всю суточную норму белка за один раз.

Если вы ведёте активный образ жизни, порция белка через 30 минут после тренировки поможет прийти в идеальную форму.

Определите свою норму белка и строго придерживайтесь её. Количество белка выше нормы способно вызвать отравление.

Правильно сочетайте продукты. Например, водоросль спирулина неплохо совместима с овощами, которые богаты крахмалом. Отличным дополнением станут овощи и зелень. Бобовые идеально сочетаются с зеленью и кашами.

Готовьте белковые продукты при минимальной температуре, дольше их варите, а бобовые предварительно замачивайте.

Для переваривания белка нужно много воды. Употребляйте её достаточное количество: как правило, рекомендуется пить восемь стаканов воды в день.

Соблюдайте пропорцию белков в вашем рационе с жирами и углеводами, придерживайтесь вышеизложенных правил. Тогда вы почувствуете прилив сил и здоровья, а также уничтожите лишний вес. Удачи вам на пути к здоровой жизни!

 

legkopolezno.ru

Биологическая роль белка в организме

Белки, биологическая роль которых будет сегодня рассмотрена, — построенные из аминокислот высокомолекулярные соединения. Среди всех других органических соединений они являются одними из самых сложных по своему строению. По элементарному составу белки отличаются от жиров и углеводов: кроме кислорода, водорода и углерода они содержат также и азот. Кроме того, непременной составной частью самых важных белков является сера, а некоторые содержат йод, железо и фосфор.

Биологическая роль белка очень велика. Именно эти соединения составляют большую часть массы протоплазмы, а также ядер живых клеток. Во всех животных и растительных организмах находятся белки.

Одна или несколько функций

Биологическая роль и функции разных их соединений различны. Как вещество, имеющее определенное химическое строение, каждый белок выполняет узкоспециализированную функцию. Только в некоторых случаях он может выполнять сразу несколько взаимосвязанных. К примеру, адреналин, который вырабатывается в мозговом слое надпочечников, поступая в кровь, увеличивает артериальное давление и потребление кислорода, содержание сахара в крови. Кроме того, он является стимулятором обмена веществ, а у холоднокровных животных — и медиатором нервной системы. Как вы видите, он выполняет сразу много функций.

Ферментативная (каталитическая) функция

Многообразные биохимические реакции, протекающие в живых организмах, осуществляются в мягких условиях, при которых температура близка к 40°C, а значения рН практически нейтральны. В данных условиях ничтожно малы скорости протекания многих из них. Поэтому для того чтобы они осуществились, нужны ферменты — специальные биологические катализаторы. Практически все реакции, кроме фотолиза воды, катализируются в живых организмах именно ферментами. Эти элементы являются или белками, или комплексами белков с кофактором (органической молекулой или ионом металла). Ферменты действуют очень избирательно, запуская необходимый процесс. Итак, каталитическая функция, рассмотренная выше, — одна из тех, которые осуществляют белки. Биологическая роль этих соединений, однако, выполнением ее не ограничивается. Существует множество других функций, которые мы рассмотрим ниже.

Транспортная функция

Для существования клетки необходимо, чтобы внутрь нее поступало множества веществ, которые обеспечивают ее энергией и строительным материалом. Все биологические мембраны построены по общему принципу. Это двойной слой липидов, в него погружены белки. При этом на поверхности мембран сосредотачиваются гидрофильные участки макромолекул, а в толще их — гидрофобные «хвосты». Эта структура остается непроницаемой для важных компонентов: аминокислот, сахаров, ионов щелочных металлов. Проникновение этих элементов внутрь клетки происходит с помощью транспортных белков, которые встроены в клеточную мембрану. У бактерий, например, есть специальный белок, который обеспечивает перенос лактозы (молочного сахара) через наружную мембрану.

У многоклеточных организмов имеется система транспорта различных веществ из одного органа в другой. Речь идет в первую очередь о гемоглобине (на фото выше). В плазме крови, кроме того, постоянно находится сывороточный альбумин (транспортный белок). Он обладает способностью формировать прочные комплексы с образующимися при переваривании жиров жирными кислотами, а также с рядом гидрофобных аминокислот (к примеру, с триптофаном) и со многими лекарственными препаратами (некоторые пенициллины, сульфаниламиды, аспирин). Трансферрин, который обеспечивает перенос в организме ионов железа, является еще одним примером. Можно упомянуть и церуплазмин, который переносит ионы меди. Итак, мы рассмотрели транспортную функцию, которую выполняют белки. Биологическая роль их и с этой точки зрения весьма существенна.

Рецепторная функция

Белки-рецепторы имеют большое значение, особенно для обеспечения жизнедеятельности многоклеточных организмов. Они встроены в плазматическую клеточную мембрану и служат для восприятия и дальнейшего преобразования сигналов, которые поступают в клетку. При этом сигналы могут быть как от других клеток, так и от окружающей среды. Рецепторы ацетилхолина на данный момент наиболее исследованы. Они находятся в ряде межнейронных контактов на мембране клеток, в том числе у нервно-мышечных соединений, в коре головного мозга. Данные белки взаимодействуют с ацетилхолином и передают сигнал внутрь клетки.

Нейромедиатор для получения сигнала и его преобразования должен быть удален для того, чтобы клетка имела возможность подготовиться к восприятию дальнейших сигналов. Для этого используется ацетилхолинэстераза — специальный фермент, являющийся катализатором гидролиза ацетилхолина до холина и ацетата. Не правда ли, весьма важна и рецепторная функция, которую выполняют белки? Биологическая роль следующей, защитной функции, для организма огромна. С этим просто нельзя не согласиться.

Защитная функция

В организме иммунная система отвечает на появление в нем чужеродных частиц выработкой большого количества лимфоцитов. Они способны повреждать элементы выборочно. Такими чужеродными частицами могут быть раковые клетки, патогенные бактерии, надмолекулярные частицы (макромолекулы, вирусы и др.). В-лимфоциты — группа лимфоцитов, которая вырабатывает особые белки. Эти белки выделяются в кровеносную систему. Они распознают чужеродные частицы, при этом образуя на стадии уничтожения высокоспецифичный комплекс. Эти белки именуются иммуноглобулинами. А антигенами называют чужеродные вещества, которые вызывают ответ иммунной системы.

Структурная функция

Кроме белков, которые выполняют высокоспециализированные функции, имеются и такие, значение которых в основном структурно. Благодаря им обеспечивается механическая прочность, а также другие свойства тканей живых организмов. К таким белкам относится, прежде всего, коллаген. Коллаген (на фото см. ниже) у млекопитающих составляет около четверти массы белков. Он синтезируется в основных клетках, из которых состоит соединительная ткань (они называются фибробластами).

Первоначально коллаген образуется в качестве проколлагена — его предшественника, проходящего химическую обработку в фибробластах. Затем он формируется в виде трех полипептидных цепей, скрученных в спираль. Они объединяются уже вне фибробластов в коллагеновые фибриллы в несколько сотен нанометров диаметром. Последние же образуют коллагеновые нити, которые уже можно увидеть под микроскопом. В эластичных тканях (стенках легких, кровеносных сосудов, в коже) внеклеточный матрикс, помимо коллагена, содержит также белок эластин. Он может растягиваться в довольно широких пределах и возвращаться затем в исходное состояние. Другой пример структурного белка, который можно здесь привести, — это фиброин шелка. Его выделяют во время формирования куколки гусеницы шелкопряда. Это главный компонент шелковых нитей. Переходим к описанию двигательных белков.

Двигательные белки

И в осуществлении двигательных процессов велика биологическая роль белков. Кратко расскажем и об этой их функции. Сокращение мышц — это процесс, во время которого химическая энергия превращается в механическую работу. Непосредственными его участниками являются два белка — миозин и актин. Миозин имеет весьма необычное строение. Он сформирован из двух глобулярных головок и хвоста (длинной нитевидной части). Около 1600 нм составляет длина одной молекулы. На долю головок при этом приходится примерно 200 нм.

Актин (на фото выше) — глобулярный белок, имеющий молекулярную массу 42000. Он может полимеризоваться, формируя длинную структуру, и взаимодействовать в таком виде с головкой миозина. Важная черта данного процесса — зависимость его от присутствия АТФ. Если концентрация его достаточно высока, образованный миозином и актином комплекс разрушается, а затем он вновь восстанавливается после того, как произойдет гидролиз АТФ в результате действия миозиновой АТфазы. Этот процесс можно наблюдать, например, в растворе, в котором присутствуют оба белка. Он становится вязким в результате того, что формируется высокомолекулярный комплекс при отсутствии АТФ. При его добавлении резко понижается вязкость из-за разрушения созданного комплекса, после чего он постепенно начинает восстанавливаться в результате гидролиза АТФ. В процессе сокращения мышц эти взаимодействия играют очень большую роль.

Антибиотики

Продолжаем раскрывать тему «Биологическая роль белка в организме». Очень большую и весьма важную группу природных соединений составляют вещества, называемые антибиотиками. Они имеют микробное происхождение. Эти вещества выделяются особыми видами микроорганизмов. Биологическая роль аминокислот и белков бесспорна, однако антибиотики выполняют особую, очень важную функцию. Они подавляют рост микроорганизмов, конкурирующих с ними. В 1940-е годы открытие и использование антибиотиков произвело настоящую революцию в лечении вызываемых бактериями инфекционных заболеваний. Необходимо отметить, что в большинстве случаев на вирусы антибиотики не действуют, поэтому использование их как противовирусных препаратов является неэффективным.

Примеры антибиотиков

Группа пенициллина была первой введена в практику. Примерами этой группы является ампициллин и бензилпенициллин. Антибиотики по механизму действия и химической природе многообразны. Некоторые из тех, которые широко используются сегодня, взаимодействуют с рибосомами человека, при этом в бактериальных рибосомах тормозится синтез белка. В то же время с эукариотическими рибосомами они почти не взаимодействуют. Поэтому для бактериальных клеток они губительны, а для животных и человека мало токсичны. К числу таких антибиотиков относятся стрептомицин и левомицетин (хлорамфеникол).

Биологическая роль биосинтеза белка очень важна, а сам этот процесс имеет несколько стадий. Мы расскажем о нем лишь в общих чертах.

Процесс и биологическая роль биосинтеза белка

Этот процесс является многоступенчатым и очень сложным. Он происходит в рибосомах — специальных органеллах. В клетке находится множество рибосом. У кишечной палочки, к примеру, их около 20 тысяч.

«Охарактеризуйте процесс биосинтеза белка и его биологическую роль» — такое задание многие из нас получали в школе. И у многих оно вызывало трудности. Что ж, попробуем вместе разобраться.

Молекулы белков являются полипептидными цепочками. Они состоят, как вы уже знаете, из отдельных аминокислот. Однако последние недостаточно активны. Для того чтобы соединиться и образовать молекулу белка, им требуется активация. Она происходит в результате действия особых ферментов. Каждая аминокислота при этом имеет свой фермент, специфически настроенный именно на нее. Источником энергии для данного процесса является АТФ (аденозинтрифосфат). Аминокислота в результате активирования становится более лабильной и связывается под действием данного фермента с т-РНК, которая переносит ее в рибосому (из-за этого эту РНК называют транспортной). В рибосому, таким образом, поступают соединенные с т-РНК активированные аминокислоты. Рибосома — это своеобразный конвейер для сборки из поступающих аминокислот цепочки белка.

Роль синтеза белка сложно переоценить, так как синтезированные соединения выполняют очень важные функции. Практически все клеточные структуры состоят из них.

Итак, мы описали в общих чертах процесс биосинтеза белка и его биологическую роль. На этом завершаем знакомство с белками. Надеемся, у вас появилось желание его продолжить.

autogear.ru

Биологическая роль белков на портале Я МЕДИК

В процессе обмена веществ между организмом и внешней средой ведущее место занимает обмен белков. Белки – сложные азотистые высокомолекулярные полимеры, состоящие из аминокислот. Они составляют примерно 20 \% массы человеческого тела и более 50 \% сухой массы клетки. Роль белков в организме человека чрезвычайно велика, так как функции их многообразны. Белки входят в состав ядра, протоплазмы, мембран клеток всех органов и тканей, следовательно, важнейшая функция белков – пластическая. Белки участвуют в процессах воспроизводства живой материи. Белки костей, хрящей выполняют опорную функцию. Актин и миозин обеспечивают сокращение мышц. Белки обладают каталитической активностью; все ферменты являются белками. С ними связаны защитные реакции организма; в частности, образование антител при поступлении в организм чужеродных веществ. Белки образуют с антитоксинами малоактивные комплексы, которые выводятся из организма, следовательно, они выполняют антитоксическую функцию. Процесс свертывания крови, который протекает с участием белков плазмы, препятствует большим кровопотерям. Некоторые белки плазмы крови и форменных элементов обеспечивают перенос питательных веществ, следовательно, они выполняют транспортную функцию. Белки пищи оказывают влияние на процессы возбуждения и торможения в коре головного мозга. Многие гормоны и их производные являются белками. Таким образом осуществляется регуляторная функция белков.

В живом организме с момента его зарождения и до смерти непрерывно происходят одновременно и разрушение клеток, а также внеклеточного вещества тканей и органов, и воспроизводство их, замена их новыми. Эти противоположные процессы, единство которых и составляет сущность жизни, совершаются настолько интенсивно, что в течение жизни любого организма его ткани и клетки успевают смениться многократно: так, например, эритроциты крови полностью обновляются за 3,5-4 мес. Вполне понятно поэтому, какое громадное значение имеет регулярное поступление в организм материала, способного беспрерывно выполнять происходящие в нем траты белковых веществ. Таким материалом могут быть и действительно являются белки.

По степени важности в процессах обмена веществ пластическая роль белков (в организации разнообразных структур) неизмеримо превосходит их роль как источника энергии. Более того, пластическая функция белков не только велика, но и незаменима, так как

белки в этом отношении нельзя заменить ни жирами, ни углеводами, входящими в состав живой материи или поступающими в организм из внешней среды.

Без белков или их составных частей – аминокислот – не может быть обеспечено воспроизводство основных структурных элементов органов и тканей, а также образование ряда важнейших веществ, как, например, ферментов и гормонов.

Биологическая ценность белков. Для удовлетворения потребностей организма существенным является не только количество, но и качество белков в пище. Различные белки, как известно, отличаются друг от друга процентным содержанием отдельных аминокислот. Именно поэтому в зависимости от аминокислотного состава для покрытия потребности в белке требуется одного белка больше, другого меньше. В этом смысле можно говорить о различной биологической ценности белков.

Биологическая ценность того или иного белка тем выше, чем ближе его состав к составу белков данного организма. Белки, находящиеся в продуктах питания, потребляемых человеком, содержат в тех или иных количествах все аминокислоты, и никогда не бывает так, чтобы какая-нибудь аминокислота полностью отсутствовала. Степень усвоения белка, его биологическая ценность определяются, однако, не только аминокислотным составом белка, но и возможностью расщепления белка ферментами пищеварительных соков. Такие белковые вещества, как волосы, шерсть, перья и т. п., не могут быть использованы в качестве пищевых продуктов именно потому, что они не расщепляются на аминокислоты под влиянием протеолитических ферментов пищеварительного тракта человека.

В тесной связи с вопросом о биологической ценности белка находится представление о так называемых жизненно необходимых или незаменимых аминокислотах (табл. 2).

Изучение азотистого обмена у взрослых здоровых людей, находившихся на искусственном рационе, в котором белок был полностью заменен смесью чистых аминокислот, позволяет сделать ряд существенных выводов. Для сохранения азотистого равновесия и веса тела, а также трудоспособности (при умеренной физической нагрузке) и удовлетворительного самочувствия необходимы восемь незаменимых аминокислот и источники азота (в виде, например, глицина и других заменимых аминокислот).

Исключение какой-либо незаменимой аминокислоты приводит к отрицательному азотистому балансу и расстройству нервной системы (общей слабости, головокружению, раздражительности, нарушению кожной чувствительности, а иногда и болевым явлениям).

Таблица 2

Заменимые и незаменимые аминокислоты

Рекомендуемые нормы белков в суточном рационе. Какое же количество белка необходимо в питании человека, чтобы обеспечить сохранение его здоровья и работоспособности? Разные исследователи получали различные величины содержания белка в пище, при котором поддерживается азотистое равновесие. Эти величины колеблются в зависимости от состава пищи и от того, какие белковые продукты принимаются. Но в среднем азотистое равновесие устанавливается у человека при потреблении 30-45 г белка в сут. Этот минимум белка, необходимый для того, чтобы поддержать азотистое равновесие на рационе, полностью покрывающем энергетические потребности организма, получил название “физиологического минимума белка”.

Взрослый человек должен потреблять ежедневно при трате энергии в 2500 ккал не менее 100 г белка, а в жарком климате – не менее 120 г белка. Эти нормы соответствуют умственному труду и труду физическому, полностью механизированному. При расходе большого количества энергии, то есть при физическом труде, недостаточно механизированном, необходимо добавочно 10 г белка на каждые 500 ккал. Таким образом, при физическом труде с затратой энергии в 4000 ккал требуется 130-150 г белка в сут. В среднем потребность в белке определяют равной не менее 1 г пищевого белка/кг массы тела.

Потребность детей в белке значительно выше, чем взрослых. Она составляет от 4 до 1,5 г/кг массы тела в связи с преобладанием

пластических процессов. Возрастает потребность в белке при беременности, лактации, при всех патологических состояниях, связанных с потерей тканевых белков (нефрозах, больших ожогах, обширных травмах и т. д.).

Избыточное содержание белков в рационе питания приводит к увеличению образования аммиака в тканях, токсичных продуктов в толстом кишечнике, повышению нагрузки на печень и почки.

На степень усвояемости организмом пищевых веществ, в том числе и белков, значительное влияние оказывают характер и степень кулинарной обработки продуктов. Применяя те или иные способы, можно повысить степень усвоения пищевых веществ и, следовательно, снизить количество потребляемой пищи или, наоборот, ухудшить ее усвояемость.

Чрезмерная тепловая обработка (например, жарка) ухудшает усвояемость белков вследствие их избыточной денатурации, затрудняющей проникновение ферментов через плотную корку, образующуюся на поверхности продуктов.

Вареные мясо или рыба усваиваются лучше, чем жареные, так как содержащаяся в них соединительная ткань при варке приобретает желеобразное состояние, белки при этом частично растворяются в воде и легче расщепляются протеолитическими ферментами. Измельчение мяса, рыбы облегчает процесс пищеварения. Поэтому блюда из котлетной массы усваиваются лучше, чем из натурального куска.

Необходимо особо подчеркнуть, что установленные оптимальные уровни аминокислот в питании человека не являются постоянными при любых условиях. Они могут значительно возрастать, причем неравномерно для различных аминокислот, при некоторых физиологических (беременность) или патологических (инфекционные болезни, некоторые авитаминозы и т. п.) состояниях. Отсюда становится ясно, какое громадное значение в питании человека имеет подбор белков пищи таким образом, чтобы получился оптимальный состав аминокислот для удовлетворения всех потребностей человека.

Важным показателем биологической ценности белков является их атакуемость пищевыми ферментами – способность подвергаться гидролизу в желудочно-кишечном тракте. Перевариваемость белков животного происхождения выше, чем растительного. В среднем белки пищи усваиваются на 92 \%; усвояемость белков животного происхождения 97 \%, растительного лишь 83-85 \%. Это обусловлено значительным количеством балластных веществ в продуктах растительного происхождения. Усиливая перистальтику кишечника, эти вещества способствуют более быстрому выде-

лению невсосавшихся аминокислот из организма. Кроме того, клетчатка, входящая в состав клеточных оболочек, ухудшает проникновение пищеварительных ферментов внутрь клеток.

yamedik.org

6.1. Биологическая роль белков. Гигиена физической культуры и спорта. Учебник

6.1. Биологическая роль белков

В процессе обмена веществ между организмом и внешней средой ведущее место занимает обмен белков. Белки – сложные азотистые высокомолекулярные полимеры, состоящие из аминокислот. Они составляют примерно 20 % массы человеческого тела и более 50 % сухой массы клетки. Роль белков в организме человека чрезвычайно велика, так как функции их многообразны. Белки входят в состав ядра, протоплазмы, мембран клеток всех органов и тканей, следовательно, важнейшая функция белков – пластическая. Белки участвуют в процессах воспроизводства живой материи. Белки костей, хрящей выполняют опорную функцию. Актин и миозин обеспечивают сокращение мышц. Белки обладают каталитической активностью; все ферменты являются белками. С ними связаны защитные реакции организма; в частности, образование антител при поступлении в организм чужеродных веществ. Белки образуют с антитоксинами малоактивные комплексы, которые выводятся из организма, следовательно, они выполняют антитоксическую функцию. Процесс свертывания крови, который протекает с участием белков плазмы, препятствует большим кровопотерям. Некоторые белки плазмы крови и форменных элементов обеспечивают перенос питательных веществ, следовательно, они выполняют транспортную функцию. Белки пищи оказывают влияние на процессы возбуждения и торможения в коре головного мозга. Многие гормоны и их производные являются белками. Таким образом осуществляется регуляторная функция белков.

В живом организме с момента его зарождения и до смерти непрерывно происходят одновременно и разрушение клеток, а также внеклеточного вещества тканей и органов, и воспроизводство их, замена их новыми. Эти противоположные процессы, единство которых и составляет сущность жизни, совершаются настолько интенсивно, что в течение жизни любого организма его ткани и клетки успевают смениться многократно: так, например, эритроциты крови полностью обновляются за 3,5–4 мес. Вполне понятно поэтому, какое громадное значение имеет регулярное поступление в организм материала, способного беспрерывно выполнять происходящие в нем траты белковых веществ. Таким материалом могут быть и действительно являются белки.

По степени важности в процессах обмена веществ пластическая роль белков (в организации разнообразных структур) неизмеримо превосходит их роль как источника энергии. Более того, пластическая функция белков не только велика, но и незаменима, так как белки в этом отношении нельзя заменить ни жирами, ни углеводами, входящими в состав живой материи или поступающими в организм из внешней среды.

Без белков или их составных частей – аминокислот – не может быть обеспечено воспроизводство основных структурных элементов органов и тканей, а также образование ряда важнейших веществ, как, например, ферментов и гормонов.

Биологическая ценность белков. Для удовлетворения потребностей организма существенным является не только количество, но и качество белков в пище. Различные белки, как известно, отличаются друг от друга процентным содержанием отдельных аминокислот. Именно поэтому в зависимости от аминокислотного состава для покрытия потребности в белке требуется одного белка больше, другого меньше. В этом смысле можно говорить о различной биологической ценности белков.

Биологическая ценность того или иного белка тем выше, чем ближе его состав к составу белков данного организма. Белки, находящиеся в продуктах питания, потребляемых человеком, содержат в тех или иных количествах все аминокислоты, и никогда не бывает так, чтобы какая-нибудь аминокислота полностью отсутствовала. Степень усвоения белка, его биологическая ценность определяются, однако, не только аминокислотным составом белка, но и возможностью расщепления белка ферментами пищеварительных соков. Такие белковые вещества, как волосы, шерсть, перья и т. п., не могут быть использованы в качестве пищевых продуктов именно потому, что они не расщепляются на аминокислоты под влиянием протеолитических ферментов пищеварительного тракта человека.

В тесной связи с вопросом о биологической ценности белка находится представление о так называемых жизненно необходимых или незаменимых аминокислотах (табл. 3).

Изучение азотистого обмена у взрослых здоровых людей, находившихся на искусственном рационе, в котором белок был полностью заменен смесью чистых аминокислот, позволяет сделать ряд существенных выводов. Для сохранения азотистого равновесия и веса тела, а также трудоспособности (при умеренной физической нагрузке) и удовлетворительного самочувствия необходимы восемь незаменимых аминокислот и источники азота (в виде, например, глицина и других заменимых аминокислот).

Исключение какой-либо незаменимой аминокислоты приводит к отрицательному азотистому балансу и расстройству нервной системы (общей слабости, головокружению, раздражительности, нарушению кожной чувствительности, а иногда и болевым явлениям).

Таблица 3. Заменимые и незаменимые аминокислоты

Рекомендуемые нормы белков в суточном рационе. Какое же количество белка необходимо в питании человека, чтобы обеспечить сохранение его здоровья и работоспособности? Разные исследователи получали различные величины содержания белка в пище, при котором поддерживается азотистое равновесие. Эти величины колеблются в зависимости от состава пищи и от того, какие белковые продукты принимаются. Но в среднем азотистое равновесие устанавливается у человека при потреблении 30–45 г белка в сут. Этот минимум белка, необходимый для того, чтобы поддержать азотистое равновесие на рационе, полностью покрывающем энергетические потребности организма, получил название «физиологического минимума белка».

Взрослый человек должен потреблять ежедневно при трате энергии в 2500 ккал не менее 100 г белка, а в жарком климате – не менее 120 г белка. Эти нормы соответствуют умственному труду и труду физическому, полностью механизированному. При расходе большого количества энергии, то есть при физическом труде, недостаточно механизированном, необходимо добавочно 10 г белка на каждые 500 ккал. Таким образом, при физическом труде с затратой энергии в 4000 ккал требуется 130–150 г белка в сут. В среднем потребность в белке определяют равной не менее 1 г пищевого белка/кг массы тела.

Потребность детей в белке значительно выше, чем взрослых. Она составляет от 4 до 1,5 г/кг массы тела в связи с преобладанием пластических процессов. Возрастает потребность в белке при беременности, лактации, при всех патологических состояниях, связанных с потерей тканевых белков (нефрозах, больших ожогах, обширных травмах и т. д.).

Избыточное содержание белков в рационе питания приводит к увеличению образования аммиака в тканях, токсичных продуктов в толстом кишечнике, повышению нагрузки на печень и почки.

На степень усвояемости организмом пищевых веществ, в том числе и белков, значительное влияние оказывают характер и степень кулинарной обработки продуктов. Применяя те или иные способы, можно повысить степень усвоения пищевых веществ и, следовательно, снизить количество потребляемой пищи или, наоборот, ухудшить ее усвояемость.

Чрезмерная тепловая обработка (например, жарка) ухудшает усвояемость белков вследствие их избыточной денатурации, затрудняющей проникновение ферментов через плотную корку, образующуюся на поверхности продуктов.

Вареные мясо или рыба усваиваются лучше, чем жареные, так как содержащаяся в них соединительная ткань при варке приобретает желеобразное состояние, белки при этом частично растворяются в воде и легче расщепляются протеолитическими ферментами. Измельчение мяса, рыбы облегчает процесс пищеварения. Поэтому блюда из котлетной массы усваиваются лучше, чем из натурального куска.

Необходимо особо подчеркнуть, что установленные оптимальные уровни аминокислот в питании человека не являются постоянными при любых условиях. Они могут значительно возрастать, причем неравномерно для различных аминокислот, при некоторых физиологических (беременность) или патологических (инфекционные болезни, некоторые авитаминозы и т. п.) состояниях. Отсюда становится ясно, какое громадное значение в питании человека имеет подбор белков пищи таким образом, чтобы получился оптимальный состав аминокислот для удовлетворения всех потребностей человека.

Важным показателем биологической ценности белков является их атакуемость пищевыми ферментами – способность подвергаться гидролизу в желудочно-кишечном тракте. Перевариваемость белков животного происхождения выше, чем растительного. В среднем белки пищи усваиваются на 92 %; усвояемость белков животного происхождения 97 %, растительного лишь 83–85 %. Это обусловлено значительным количеством балластных веществ в продуктах растительного происхождения. Усиливая перистальтику кишечника, эти вещества способствуют более быстрому выделению невсосавшихся аминокислот из организма. Кроме того, клетчатка, входящая в состав клеточных оболочек, ухудшает проникновение пищеварительных ферментов внутрь клеток.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

sport.wikireading.ru

биологическая роль. Биологическая роль белка в организме

Образование

10 ноября 2015

Белки, биологическая роль которых будет сегодня рассмотрена, — построенные из аминокислот высокомолекулярные соединения. Среди всех других органических соединений они являются одними из самых сложных по своему строению. По элементарному составу белки отличаются от жиров и углеводов: кроме кислорода, водорода и углерода они содержат также и азот. Кроме того, непременной составной частью самых важных белков является сера, а некоторые содержат йод, железо и фосфор.

Биологическая роль белка очень велика. Именно эти соединения составляют большую часть массы протоплазмы, а также ядер живых клеток. Во всех животных и растительных организмах находятся белки.

Одна или несколько функций

Биологическая роль и функции разных их соединений различны. Как вещество, имеющее определенное химическое строение, каждый белок выполняет узкоспециализированную функцию. Только в некоторых случаях он может выполнять сразу несколько взаимосвязанных. К примеру, адреналин, который вырабатывается в мозговом слое надпочечников, поступая в кровь, увеличивает артериальное давление и потребление кислорода, содержание сахара в крови. Кроме того, он является стимулятором обмена веществ, а у холоднокровных животных — и медиатором нервной системы. Как вы видите, он выполняет сразу много функций.

Ферментативная (каталитическая) функция

Многообразные биохимические реакции, протекающие в живых организмах, осуществляются в мягких условиях, при которых температура близка к 40°C, а значения рН практически нейтральны. В данных условиях ничтожно малы скорости протекания многих из них. Поэтому для того чтобы они осуществились, нужны ферменты — специальные биологические катализаторы. Практически все реакции, кроме фотолиза воды, катализируются в живых организмах именно ферментами. Эти элементы являются или белками, или комплексами белков с кофактором (органической молекулой или ионом металла). Ферменты действуют очень избирательно, запуская необходимый процесс. Итак, каталитическая функция, рассмотренная выше, — одна из тех, которые осуществляют белки. Биологическая роль этих соединений, однако, выполнением ее не ограничивается. Существует множество других функций, которые мы рассмотрим ниже.

Транспортная функция

Для существования клетки необходимо, чтобы внутрь нее поступало множества веществ, которые обеспечивают ее энергией и строительным материалом. Все биологические мембраны построены по общему принципу. Это двойной слой липидов, в него погружены белки. При этом на поверхности мембран сосредотачиваются гидрофильные участки макромолекул, а в толще их — гидрофобные «хвосты». Эта структура остается непроницаемой для важных компонентов: аминокислот, сахаров, ионов щелочных металлов. Проникновение этих элементов внутрь клетки происходит с помощью транспортных белков, которые встроены в клеточную мембрану. У бактерий, например, есть специальный белок, который обеспечивает перенос лактозы (молочного сахара) через наружную мембрану.

У многоклеточных организмов имеется система транспорта различных веществ из одного органа в другой. Речь идет в первую очередь о гемоглобине (на фото выше). В плазме крови, кроме того, постоянно находится сывороточный альбумин (транспортный белок). Он обладает способностью формировать прочные комплексы с образующимися при переваривании жиров жирными кислотами, а также с рядом гидрофобных аминокислот (к примеру, с триптофаном) и со многими лекарственными препаратами (некоторые пенициллины, сульфаниламиды, аспирин). Трансферрин, который обеспечивает перенос в организме ионов железа, является еще одним примером. Можно упомянуть и церуплазмин, который переносит ионы меди. Итак, мы рассмотрели транспортную функцию, которую выполняют белки. Биологическая роль их и с этой точки зрения весьма существенна.

Рецепторная функция

Белки-рецепторы имеют большое значение, особенно для обеспечения жизнедеятельности многоклеточных организмов. Они встроены в плазматическую клеточную мембрану и служат для восприятия и дальнейшего преобразования сигналов, которые поступают в клетку. При этом сигналы могут быть как от других клеток, так и от окружающей среды. Рецепторы ацетилхолина на данный момент наиболее исследованы. Они находятся в ряде межнейронных контактов на мембране клеток, в том числе у нервно-мышечных соединений, в коре головного мозга. Данные белки взаимодействуют с ацетилхолином и передают сигнал внутрь клетки.

Нейромедиатор для получения сигнала и его преобразования должен быть удален для того, чтобы клетка имела возможность подготовиться к восприятию дальнейших сигналов. Для этого используется ацетилхолинэстераза — специальный фермент, являющийся катализатором гидролиза ацетилхолина до холина и ацетата. Не правда ли, весьма важна и рецепторная функция, которую выполняют белки? Биологическая роль следующей, защитной функции, для организма огромна. С этим просто нельзя не согласиться.

Защитная функция

В организме иммунная система отвечает на появление в нем чужеродных частиц выработкой большого количества лимфоцитов. Они способны повреждать элементы выборочно. Такими чужеродными частицами могут быть раковые клетки, патогенные бактерии, надмолекулярные частицы (макромолекулы, вирусы и др.). В-лимфоциты — группа лимфоцитов, которая вырабатывает особые белки. Эти белки выделяются в кровеносную систему. Они распознают чужеродные частицы, при этом образуя на стадии уничтожения высокоспецифичный комплекс. Эти белки именуются иммуноглобулинами. А антигенами называют чужеродные вещества, которые вызывают ответ иммунной системы.

Структурная функция

Кроме белков, которые выполняют высокоспециализированные функции, имеются и такие, значение которых в основном структурно. Благодаря им обеспечивается механическая прочность, а также другие свойства тканей живых организмов. К таким белкам относится, прежде всего, коллаген. Коллаген (на фото см. ниже) у млекопитающих составляет около четверти массы белков. Он синтезируется в основных клетках, из которых состоит соединительная ткань (они называются фибробластами).

Первоначально коллаген образуется в качестве проколлагена — его предшественника, проходящего химическую обработку в фибробластах. Затем он формируется в виде трех полипептидных цепей, скрученных в спираль. Они объединяются уже вне фибробластов в коллагеновые фибриллы в несколько сотен нанометров диаметром. Последние же образуют коллагеновые нити, которые уже можно увидеть под микроскопом. В эластичных тканях (стенках легких, кровеносных сосудов, в коже) внеклеточный матрикс, помимо коллагена, содержит также белок эластин. Он может растягиваться в довольно широких пределах и возвращаться затем в исходное состояние. Другой пример структурного белка, который можно здесь привести, — это фиброин шелка. Его выделяют во время формирования куколки гусеницы шелкопряда. Это главный компонент шелковых нитей. Переходим к описанию двигательных белков.

Двигательные белки

И в осуществлении двигательных процессов велика биологическая роль белков. Кратко расскажем и об этой их функции. Сокращение мышц — это процесс, во время которого химическая энергия превращается в механическую работу. Непосредственными его участниками являются два белка — миозин и актин. Миозин имеет весьма необычное строение. Он сформирован из двух глобулярных головок и хвоста (длинной нитевидной части). Около 1600 нм составляет длина одной молекулы. На долю головок при этом приходится примерно 200 нм.

Актин (на фото выше) — глобулярный белок, имеющий молекулярную массу 42000. Он может полимеризоваться, формируя длинную структуру, и взаимодействовать в таком виде с головкой миозина. Важная черта данного процесса — зависимость его от присутствия АТФ. Если концентрация его достаточно высока, образованный миозином и актином комплекс разрушается, а затем он вновь восстанавливается после того, как произойдет гидролиз АТФ в результате действия миозиновой АТфазы. Этот процесс можно наблюдать, например, в растворе, в котором присутствуют оба белка. Он становится вязким в результате того, что формируется высокомолекулярный комплекс при отсутствии АТФ. При его добавлении резко понижается вязкость из-за разрушения созданного комплекса, после чего он постепенно начинает восстанавливаться в результате гидролиза АТФ. В процессе сокращения мышц эти взаимодействия играют очень большую роль.

Антибиотики

Продолжаем раскрывать тему «Биологическая роль белка в организме». Очень большую и весьма важную группу природных соединений составляют вещества, называемые антибиотиками. Они имеют микробное происхождение. Эти вещества выделяются особыми видами микроорганизмов. Биологическая роль аминокислот и белков бесспорна, однако антибиотики выполняют особую, очень важную функцию. Они подавляют рост микроорганизмов, конкурирующих с ними. В 1940-е годы открытие и использование антибиотиков произвело настоящую революцию в лечении вызываемых бактериями инфекционных заболеваний. Необходимо отметить, что в большинстве случаев на вирусы антибиотики не действуют, поэтому использование их как противовирусных препаратов является неэффективным.

Примеры антибиотиков

Группа пенициллина была первой введена в практику. Примерами этой группы является ампициллин и бензилпенициллин. Антибиотики по механизму действия и химической природе многообразны. Некоторые из тех, которые широко используются сегодня, взаимодействуют с рибосомами человека, при этом в бактериальных рибосомах тормозится синтез белка. В то же время с эукариотическими рибосомами они почти не взаимодействуют. Поэтому для бактериальных клеток они губительны, а для животных и человека мало токсичны. К числу таких антибиотиков относятся стрептомицин и левомицетин (хлорамфеникол).

Биологическая роль биосинтеза белка очень важна, а сам этот процесс имеет несколько стадий. Мы расскажем о нем лишь в общих чертах.

Процесс и биологическая роль биосинтеза белка

Этот процесс является многоступенчатым и очень сложным. Он происходит в рибосомах — специальных органеллах. В клетке находится множество рибосом. У кишечной палочки, к примеру, их около 20 тысяч.

«Охарактеризуйте процесс биосинтеза белка и его биологическую роль» — такое задание многие из нас получали в школе. И у многих оно вызывало трудности. Что ж, попробуем вместе разобраться.

Молекулы белков являются полипептидными цепочками. Они состоят, как вы уже знаете, из отдельных аминокислот. Однако последние недостаточно активны. Для того чтобы соединиться и образовать молекулу белка, им требуется активация. Она происходит в результате действия особых ферментов. Каждая аминокислота при этом имеет свой фермент, специфически настроенный именно на нее. Источником энергии для данного процесса является АТФ (аденозинтрифосфат). Аминокислота в результате активирования становится более лабильной и связывается под действием данного фермента с т-РНК, которая переносит ее в рибосому (из-за этого эту РНК называют транспортной). В рибосому, таким образом, поступают соединенные с т-РНК активированные аминокислоты. Рибосома — это своеобразный конвейер для сборки из поступающих аминокислот цепочки белка.

Роль синтеза белка сложно переоценить, так как синтезированные соединения выполняют очень важные функции. Практически все клеточные структуры состоят из них.

Итак, мы описали в общих чертах процесс биосинтеза белка и его биологическую роль. На этом завершаем знакомство с белками. Надеемся, у вас появилось желание его продолжить.

Источник: fb.ru

monateka.com

Роль белка в организме человека. Недостаток и переизбыток, симптомы, причины и лечение. Белковые продукты

Белок является органическим питательным веществом растительного или животного происхождения, необходимый для роста и обновления клеток в теле человека. Он играет роль строительного материала тканей, находится в мышцах, внутренних органах, костях и коже. Протеин регулирует работу всего организма, обеспечивает его полезными веществами.

Содержание статьи:

Состав, структура белков

Белок состоит из цепочек различных аминокислот, которые соединены ковалентной пептидной связью. Полученные образования образуют макромолекулы, которые имеют различную длину и форму. В природе существует около 80 аминокислот, из которых создается неограниченное разнообразие соединений.

В состав образованных макромолекул чаще всего входят такие химические элементы, как: углерод, водород, кислород, азот. Реже – сера и фосфор. Каждый вид белкового соединение имеет определенную структуру. По ней можно судить о составе вещества, его форме, связях между компонентами.

Структура белка	Описание
Первичная	Определяет состав и последовательность соединения аминокислот в цепи.
Вторичная	Пространственная форма полипептидной цепи показывает способ ее скручивания вследствие образования водородных связей. Они могут возникать как внутри одной цепи, так и между другими цепями.
Третичная	Представляет собой трехмерную закрученную спираль, которая образуется и удерживается при помощи дисульфидных мостиков.
Четвертичная	В таком соединении могут участвовать несколько пептидных цепей, соединенных между собой водородными или ионными связями.

Свойства всех существующих в природе белков зависят от их первичной структуры. Она является индивидуальной, несет наследственную информацию и сохраняется в поколениях.

Каким бывает белок?

Роль белка в организме человека заключается в организации метаболических и физиологических процессов, поддержании иммунной системы тела, обеспечении роста и развития органов, восстановления клеток.

В синтезе белка человека участвуют 22 аминокислоты. Из них 12 шт. – это заменимые аминокислоты, которые могу синтезироваться в организме.

Остальные 10 шт. являются незаменимыми, они могут быть получены только с пищей.  При их недостаточном количестве у человека может наступить истощение, произойти снижение иммунитета, измениться гормональный фон.

Все белковые соединения подразделяются на 2 большие группы:

• Полноценные белки – это соединения, в которых содержатся все незаменимые аминокислоты.
• Состав неполноценных белков отличается не полным содержанием в них всех незаменимых аминокислот.

Ценность протеина зависит от его составляющих. Чем большее количество полноценных белков содержится в нем, тем больше он принесет пользы.

Функции белка в организме

Полученные в результате синтеза, все белковые соединения можно условно разделить на несколько групп. Каждая из них выполняет свои определенные функции, которые регулируют работу организма.

Каталитическая функция

Одной из главных задач, которую выполняют белки, является каталитическая функция. При помощи действия биологических катализаторов, которые называются ферментами, происходит увеличение во много раз скорости химических реакций, проходящих в живой клетке.

Нельзя переоценить роль белка в организме человека. Он выполняет жизненноважные функции для организма, в частности Каталитическую.

Ферменты являются самым крупным классом белков, их количество составляет больше 2000.  Именно они обеспечивают все метаболические процессы организма.

Структурная функция

Определенная группа протеинов занимается выполнением структурной функции. Они участвуют в формирование клеточных и внеклеточных структур, обеспечивают прочность и эластичность тканей.

Такими белковыми соединениями являются:

• Кератин, который содержится в ногтях, волосах человека.
• Коллаген, являющийся основой соединительной и костной ткани.
• Эластин является компонентом связок.

Защитная функция

Белок обладает способностью защищать человека от вирусов, бактерий, токсинов, попадающих в организм. Роль таких соединений выполняют антитела, которые синтезирует иммунная система. Они связывают чужеродные вещества, называемые антигенами и нейтрализуют их действие.

Другое защитное действие белков проявляется в способности некоторых их групп к свертываемости крови. В результате действия фибриногена и тромбина, возникает сгусток, который предохраняет человека от потери крови.

Регуляторная функция

Отдельный класс белковых соединений отвечает за регуляторную функцию. Протеины данного направления контролируют обмен веществ, передвижение клетки, ее развитие и видоизменение.

Это осуществляется за счет подвижности ферментов или за счет соединения их с другими веществами. Примерами таких соединений являются: глюкагон, тироксин, соматотропин.

Сигнальная функция

Сигнальная функция соединений основана на работе определенной группы белков, которые передают различные сигналы между клетками или органами тела. Они способствуют регуляции основных процессов, проходящих в организме. Например, такое вещество, как инсулин, обеспечивает необходимый уровень содержания глюкозы в крови.

Взаимодействие клеток между собой происходит при помощи сигнальных белковых соединений. Ими являются цитокины и факторы роста.

Транспортная функция

Данный вид белков активно участвует в транспортировке веществ через клеточные мембраны из одного места в другое. Например, гемоглобин, который входит в состав эритроцитов, переносит кислород из легких в другие органы тела, а из них отправляет назад углекислый газ.

Белок липопротеин транспортирует жиры из печени, инсулин переправляет глюкозу в ткани, а миоглобин создает запас кислорода в мышцах.

Запасная (резервная) функция

Обычно белок не накапливается в организме. Исключение составляют такие соединения: альбумин, содержащийся в яйце и козеин, который находится в козьем молоке. Также, при распаде гемоглобина железо образует с белком сложное соединение, которое тоже может откладываться в резерв.

Рецепторная функция

Данный вид белков находится в цитоплазме или мембранах рецепторов. Они способны принимать, задерживать, передавать сигналы, возникающие от внешнего раздражителя внутрь клетки.

Примерами таких соединений могут служить:

• опсин;
• фитохром;
• протеинкиназа.

Моторная (двигательная) функция

Некоторые виды белков обеспечивают возможность организму двигаться. Другой их важной задачей является изменение форм клеток и субклеточных частиц. Основными соединениями, отвечающими за моторную функцию, являются актины и миозины.

В результате их работы, происходит сокращение и расслабление всех мышц организма, движение внутренних органов.

Нормы белка в организме человека

Роль белка в организме человека имеет важное значение для обеспечения необходимыми питательными веществами клеток тела. Недостаточное употребление продуктов, содержащих полноценные белки, может привести к нарушению основных жизненно важных функций организма.

Количество употребляемого в пищу белка зависит от состояния здоровья, возраста человека, от его активности. Известны случаи индивидуальной непереносимости этого вещества.

Для взрослых

Так как белок невозможно накопить в организме, а его переизбыток может принести вред, то требуется каждый день употреблять в пищу определенное количество протеина. Для этого нужно знать суточную норму потребления белка.

Учеными разных стран проводятся исследования по установлению оптимального количества суточной нормы белка. Эти цифры расходятся между собой. Российские диетологи рекомендуют употреблять 1,0 – 1,2 г – на 1 кг веса человека. Американские врачи увеличивают эту цифру до 1,6 г – на 1 кг веса.

Лучше всего воспользоваться средними показателями. В этом случае взрослому человеку, который ведет малоподвижный образ жизни, требуется 1,2 – 1,3 г белка в сутки на 1 кг массы тела. Если вес человека составляет 80 кг, то за день он должен употребить около 100 г белка. Людям, занимающимся физическим трудом, нужно увеличить норму употребления белка до 1,5 г – на 1 кг веса.

Для детей

Детям белок необходим для правильного развития, роста, поэтому потребность в нем значительно выше, чем у взрослого человека. В самом раннем возрасте суточная норма употребления белка составляет от 3 до 4 г – на 1 кг веса. Для детей школьного возраста эта норма немного снижается, она колеблется от 2 до 3 г белка на 1 кг веса в сутки.

Особенно полезны детям молочные продукты, богатые полноценными белками. Они хорошо перевариваются и легко усваиваются молодым организмом.

При похудении

Многие известные диеты основаны на белковом питании. Людям, желающим похудеть, необходимо больше вводить в свой рацион продукты, содержащие белок. Суточная норма употребления протеина должна быть увеличена до 1,5 г – на 1 кг веса человека.

При проблемах со здоровьем

Многие проблемы со здоровьем возникают у людей при малом употреблении белка. Иногда, для того, чтобы улучшить свое самочувствие, человеку бывает достаточно сбалансировать свое питание, включить в рацион больше белковой пищи.

Мнения диетологов расходятся в том, сколько нужно употреблять белка людям, имеющих какое-либо заболевание. При заболеваниях печени и почек, для того, чтобы снизить с них нагрузку, специалисты рекомендуют уменьшить употребление белка до 0,7 г – на 1 кг веса. В любом случае, необходимую диету больному должен назначать лечащий врач индивидуально.

Для спортсменов

Людям, занимающимся спортом, требуется большое количество протеина для роста мышц тела и увеличения силы. Для них норма употребления белка в сутки должна составлять от 2 до 2,5 г – на 1 кг массы тела.

В некоторых силовых видах спорта, многодневных велосипедных гонках норма может быть увеличена до 3 – 3, 2 г протеина на 1 кг веса.

Симптомы и причины нехватки белка в организме

Чаще всего, основной причиной дефицита белка в организме является неправильное питание человека, употребление продуктов с его недостаточным содержанием. В этом случае организму не хватает аминокислот, необходимых для формирования новых соединений. Он начинает тратить собственные запасы, брать их из мышечной ткани.

Другой причиной белкового «голодания» человека могут быть серьезные заболевания, связанные с повышенным распадом белка. Ими являются: тяжелые инфекционные заболевания, наследственные нарушения обмена веществ, ожоги, патологии почек. Легкие формы нехватки белка обычно проходят без симптомов.

При более сложных случаях проявляются следующие симптомы:

• Человек становится подверженным частым простудам.
• Плохо заживают любые повреждения кожи: порезы, ссадины.
• Человек часто испытывает слабость, вялость, боли в мышцах и суставах.
• Из-за нехватки белка возможны скачки сахара в крови. Вследствие этого, человек испытывает постоянное чувство голода.
• Плохое состояние ногтей и волос.
• Возможны отеки на ногах.

При любых выше перечисленных симптомах недомогания необходимо обратиться к врачу, чтобы он поставил правильный диагноз и назначил лечение.

Признаки и причины переизбытка белка в организме

Роль белка в организме человека выражается в организации основных физиологических процессов, обеспечение жизнедеятельности клеток. Данное соединение является важнейшим компонентом всех пищевых продуктов.

Обычно проблемы, связанные с переизбытком белка, встречаются гораздо реже, чем с его недостатком. Но при употреблении большого количества продуктов с высоким его содержанием, у человека может возникнуть белковое отравление.

Избыточный белок, поступающий с продуктами питания, в печени превращается в глюкозу и мочевину, которые почками выводятся из организма. При длительном употреблении большого его количества могут произойти негативные изменения в организме: нарушение обмена веществ, остеопороз, болезни печени и почек.

Также причиной переизбытка белка могут быть врожденные или приобретенные болезни человека. В этих случаях организм не может расщеплять определенные классы протеинов, которые в течение длительного времени постепенно накапливаются в нем.

Признаками переизбытка белка в организме являются:

• Постоянное чувство жажды.
• Возможны проблемы с пищеварением (запоры, вздутие кишечника, диарея).
• Перепады настроения и плохое самочувствие.
• Возможен набор веса.
• Неприятный запах изо рта.
• Гормональный сбой организма.

Анализы на белок, виды обследований

Для установления правильного диагноза врач выписывает пациенту назначение о прохождении необходимых анализов. По отклонению от нормы какого-либо показателя можно судить о существующих неполадках в организме.

Самыми распространенными из них являются анализы на белок, в которых исследуется и выявляется уровень его содержания в организме. Материалом для этого обычно служит кровь и моча.

Биохимия

Биохимический анализ крови позволяет определить содержание в ней альбумина и С-реактивного белка. Полученный результат дает информацию о работе почек, печени, поджелудочной железы, об обменных процессах в организме.

Нормальное содержание общего белка в крови составляет 6 – 8,3 г/дл. При необходимости врач может назначить дополнительные анализы для того, чтобы выяснить, какой конкретно белок вышел из нормы. Повышенный белок может быть признаком обезвоживания организма. Пониженный показатель общего белка может служить показателем заболевания печени или почек.

Простой анализ мочи

Общий анализ мочи определяет содержание в ней белка. Для такого исследования используется утренняя порция мочи. У здорового человека белка не должно быть в моче. Допускается небольшое его содержание – до 0,033 г/л.

Превышение этого показателя указывает о воспалительных процессах, происходящих в организмах. Также это может признаком хронического заболевания почек.

Анализ мочи

Анализ на общий белок в моче является более развернутым и позволяет оценить степень заболевания пациента. Этот метод определяет низкомолекулярные и специфические белки, которые не выявляются при простом анализе. Потеря большого количества белков с мочой приводит к внешним и внутренним отекам организма и может служить признаком почечной недостаточности.

При таком способе исследования используется суточная моча, которую пациент собирает в течение дня. Хранить ее следует в холодильнике при температуре от +2 до +8 град.

Лечение дефицита белка

Лечение дефицита белка у пациента обязательно проводится под наблюдением врача.

Обычно оно проходит одновременно по двум направлениям:

1. Восполнение требуемого объема белка в организме, нормализация его обмена. Для этого следует придерживаться диеты с богатым содержанием белка.
2. Медикаментозное лечение самого заболевания.

Лечение переизбытка белка

Для лечения переизбытка белка требуется в первую очередь отрегулировать питание, снизив употребление продуктов с высоким его содержанием. Так как избыток протеинов нарушает кислотно-щелочной баланс организма, следует употреблять в пищу овощи и фрукты с богатым содержанием калия: картофель, абрикосы, персики, виноград, чернослив.

Эти продукты ощелачивают организм и восстанавливают рН фактор.

Дополнительно врач назначает медикаментозные препараты, содержащие ферменты. Они помогают расщеплению белковых соединений, накопленные организмом.

Источники белка животного происхождения

Роль белка в организме человека незаменима, потому, что он является основным веществом, которое дает телу питание, энергию, участвует в обновлении клеток. Это соединение помогает человеку противостоять болезням, вести активный образ жизни.

Основным источником полноценного белка являются продукты питания животного происхождения. Одним из них является молоко. В 100 г напитка находится около 3 г важного белка, который содержит в себе правильное сочетание необходимых для человека аминокислот.

Во многих молочных продуктах отмечается наличие метионина – аминокислоты, которая обеспечивает нормальную работу печени. Много белка содержится в нежирном твороге. На 100 г продукта приходится около 18 г протеина. Мясо отличается высоким показателем содержания полноценного белка. В зависимости от сорта, в 100 г продукта его находится от 20 г до 30 г.

Белковая ценность рыбы и морепродуктов не уступает мясу. При этом данный продукт легче усваивается. Больше всего белка содержится в тунце, палтусе: на 100 г продукта его приходится от 20 г до 28 г. У яиц отмечается ценный аминокислотный состав. В одном курином яйце содержится около 12 г белка, причем в желтке его в 2 раза больше, чем в белке.

Источники белка растительного происхождения

Дополнительным источникам белка в питании человека являются: бобовые, овощи, фрукты, орехи. Единственным растением, в котором содержится полноценный белок – это соя. Его регулярно употребляют в пищу вегетарианцы или люди, ведущие здоровый образ жизни.

Основные продукты растительного происхождения и содержание в них белка: 

Продукт	Содержание белка, г – на 100 г продукта
Соя	35 – 40
Чечевица	24
Тыквенные семечки	20
Орехи	20 – 25
Тофу	20
Соевое молоко	3
Зеленый горошек	5
Брокколи	3
Шпинат	3
Какао-порошок	24
Сухофрукты	3 – 5
Гречневая крупа	10 – 12
Фасоль	6 – 10

Правильное белковое питание для организма

Для сбалансированного питания, поддержания всех внутренних систем организма, человеку необходимо принимать достаточное количество белков, жиров и углеводов. Полное исключение одного из компонентов из рациона питания может привести к необратимым процессам.

Для правильного питания диетологами предлагается придерживаться следующего соотношения веществ: белки должны составлять около 30 % дневного рациона, жиры – 30 %, углеводы – 40 %. При этом, желательно, чтобы около 60 % дневной белковой нормы составляли полноценные белки.

При подсчете необходимого количества белка следует учитывать, что при термообработке его часть разрушается. В продуктах растительного происхождения белки усваиваются организмом на 60 %, а животного – до 90 %.

Особенности белкового питания для роста мышц

При любых интенсивных видах спорта важным значением является увеличение мышечной массы тела, повышение выносливости организма. Это достигается усиленными тренировками и особым питанием, при котором употребляются продукты с высоким содержанием белка.

Лучше всего будет, если меню белкового питания будет составлять врач или тренер спортсмена. Важно правильно рассчитать белковый рацион, количество калорий, углеводов и жиров.

В белковый рацион спортсмена должны входить: обезжиренные молочные продукты, постное мясо, отварной яичный белок, нежирная морская рыба. Питание должно быть дробным – 5 раз в день. После интенсивной тренировки рекомендуется принимать протеиновый коктейль.

В период набора мышечной массы процентное соотношение биологических веществ следующее: 70 % – белка, 30 % – жиры и углеводы. Максимальная продолжительность белковой диеты должна быть не более 1 месяца. Дольше этого времени ее применение может нанести вред организму.

Особенности белкового питания, желающим похудеть

Людям, желающим снизить свой вес, рекомендуется употреблять в пищу продукты с большим содержанием белка. Это позволит постепенно, без вреда своему здоровью избавиться от лишних килограммов.

Белковые продукты по сравнению с углеводными, имеют более низкий гликемический индекс, что способствует снижению сахара в крови и выброса большого количества инсулина. При их употреблении, организм тратит больше времени на переваривание. В результате человек дольше не испытывает чувство голода, у него снижается аппетит, тяга к различным перекусам.

При употреблении пищи, богатой белком, у человека улучшается обмен веществ. При этом организм расходует большее количество калорий, которые тратятся на поддержание и питание мышечной массы. Все это приводит к снижению веса.

Для постепенного похудения в ежедневном питании следует придерживаться следующей пропорции употребляемых веществ: белки должны составлять 50 %, жиры – 30 %, углеводы – 20 %. Рекомендуется после 18:00 употреблять только белковые продукты. 

Роль, которую выполняет белок в организме человека, трудно переоценить. Его дефицит приводит к проблемам со здоровьем, снижению активности и жизненного тонуса. Переизбыток белка тоже вреден для человека. Чтобы этого не происходило, важно подобрать оптимальный рацион питания, при котором организм будет обеспечен всеми необходимыми веществами.

Оформление статьи: Лозинский Олег

Видео о роли белка в организме человека

Как белок влияет на организм? Сколько нужно есть белка:

healthperfect.ru