Виды белков и их функции в организме человека
30/10/2016
Белки являются тем определяющим фактором, как будет выглядеть человек, какого будет его здоровье и даже продолжительность жизни. Белки обеспечивают рост всех клеток и тканей организма, зачатие ребенка, правильное внутриутробное развитие. И так далее. Белки определяют генетический код каждого отдельного человека. На сегодняшний день известно несколько десятков тысяч разновидностей белков, каждый из которых индивидуален.
Виды белков и их функции
Состав и строение белков
Все белки в конечном итоге состоят из аминокислот, которые объединяются в различные группы – пептиды. Для каждого вида белков характерен свой индивидуальный набор аминокислот и их расположение внутри белка. Циклическое применение пептидов в организме обеспечивает здоровье, молодость и долголетие. О действии пептидов в составе пептидных биорегуляторов и пептидной косметики подробно рассказывается в других статьях.
Виды белков
- Структурные белки.
Структурные белки определяют разновидности тканей. Так, например, нервные ткани совершенно не похожи на соединительные. Всеми своими свойствами, качествами и даже функциями каждый вид тканей обязан именно структурным белкам. - Транспортные белки.
Транспортные белки обеспечивают транспортировку питательных и других полезных веществ по всему организму. Например, клеточные мембраны пропускают внутрь клетки не все подряд. И даже некоторые полезные вещества туда не могут проникнуть. Транспортные белки имеют способность проникать сквозь мембраны клеток и проносить с собой эти самые вещества. - Рецепторные белки.
Рецепторные белки наряду с транспортными белками обеспечивают проникновение полезных веществ внутрь клеток. Располагаются рецепторные белки на поверхности мембран, то есть снаружи клеток. Они связываются с поступающими к ним питательными веществами и помогают им проникать внутрь. Важность этого вида белка переоценить невозможно, так как без них внутриутробное развитие может происходить совершенно неправильно или даже полностью прекратиться. - Сократительные белки.
Человек двигается благодаря сокращению мышечных тканей. Эту способность им обеспечивают сократительные белки. Как отдельные клетки, так и организм в целом приходит в движение при помощи этого вида белков. - Регуляторные белки.
Организм человека ведет свою жизнедеятельность благодаря множеству различных биохимических процессов внутри него. Все эти процессы обеспечивают и регулируют регуляторные белки. Одним из них является инсулин. - Защитные белки.
- Ферменты.
Еще один вид белков – ферменты. Они отвечают за правильное протекание биохимических реакций внутри клеток во всем организме.
Находясь в окружающей среде, организм постоянно контактирует с самыми разными веществами, микроорганизмами и так далее, попадает в самые разные условия. Сохранность здоровья в таких случаях обеспечивают иммунные клетки, которые и являются защитными белками. Также к последним относят прокоагулянты, которые обеспечивают нормальную свертываемость крови.
Как видно, организм человека состоит из множества всевозможных клеток и белков. По сути, человек – это есть белковый организм, то есть биологический, живой. Поэтому для поддержания здоровья и молодости важно, особенно в старшем возрасте, поддерживать достаточное количество пептидов для поддержания циклического процесса производства новых белков.
peptide-product.ru
Классификация белков.
Основана
на различиях по составу или по форме.
По
составу
белки делят на две группы:
-
Простые
белки (протеины) состоят только из
аминокислот: протамины и гистоны
обладают основными свойствами и входят
в состав нуклеопротеидов. Гистоны
участвуют в регуляции активности
генома. Проламины и глютелины – белки
растительного происхождения, составляют
основную массу клейковины. Альбумины
и глобулины – белки животного
происхождения. Богаты ими сыворотка
крови, молоко, яичный белок, мышцы. -
Сложные
белки (протеиды = протеины) содержат
небелковую часть – простетическую
группу. Если простетической группой
является пигмент (гемоглобин, цитохромы),
то это хромопротеиды. Белки, связанные
с нуклеиновыми кислотами – нуклеопротеиды.
Липопротеины – связаны с каким – либо
липидом. Фосфопротеиды – состоят из
белка и лабильного фосфата. Их много в
молоке, в ЦНС, икре рыб. Гликопротеиды
связаны с углеводами и их производными.
Металлопротеины – белки, содержащие
негеминовое железо, а также образующие
координационные решетки с атомами
металлов в составе белков – ферментов.
По
форме различают
—
глобулярные белки – это плотно свернутые
полипептидные цепи сферической формы,
для них важна третичная структура.
Хорошо растворимы в воде, в разбавленных
растворах кислот, оснований, солей.
Глобулярные белки выполняют динамические
функции. Например, инсулин, белки крови,
ферменты.
—
фибриллярные белки – молекулы вторичной
структуры. Они построены из параллельных,
сравнительно сильно растянутых пептидных
цепей, вытянутой формы, собранные в
пучки, образуют волокна (кератин ногтей,
волос, паутины, шелка, коллаген сухожилий).
Выполняют преимущественно структурную
функцию.
Функции белков:
-
Строительная
– белки участвуют в образовании
клеточных и внеклеточных структур:
входят в состав клеточных мембран,
шерсти, волос, сухожилий, стенок сосудов
и т.д. -
Транспортная
– некоторые белки способны присоединять
к себе различные вещества и переносить
(доставлять) их из одного места клетки
в другое, и к различным тканям и органам
тела. Белок крови гемоглобин присоединяет
кислород и транспортирует его от легких
ко всем тканям и органам, а от них в
легкие переносит углекислый газ. В
состав клеточных мембран входят особые
белки, обеспечивающие активный и строго
избирательный перенос некоторых веществ
и ионов из клетки и в клетку –
осуществляется обмен с внешней средой. -
Регуляторная
функция – принимают участие в регуляции
обмена веществ. Гормоны влияют на
активность ферментов, замедляя или
ускоряя обменные процессы, изменяют
проницаемость клеточных мембран,
поддерживают постоянство концентрации
веществ в крови и клетках, участвуют в
процессе роста. Гормон инсулин регулирует
уровень сахара в крови путем повышения
проницаемости клеточных мембран для
глюкозы, способствует синтезу гликогена,
увеличивает образование жиров из
углеводов. -
Защитная
функция = Иммунологическая. В ответ на
проникновение в организм чужеродных
белков или микроорганизмов (антигенов)
образуются особые белки — антитела,
способные связывать и обезвреживать
их. Синтез иммуноглобулинов происходит
в лимфоцитах. Фибрин, образующийся из
фибриногена, способствует остановке
кровотечений. -
Двигательная
функция. Сократительные белки обеспечивают
движение клеток и внутриклеточных
структур: образовании псевдоподий,
мерцании ресничек, биении жгутиков,
сокращении мышц, движении листьев у
растений. -
Сигнальная
функция. В поверхностную мембрану
клетки встроены молекулы белков,
способных изменять свою третичную
структуру в ответ на действие факторов
внешней среды. Так происходит прием
сигналов из внешней среды и передача
команд в клетку. -
Запасающая
функция. В организме могут откладываться
про запас некоторые вещества. Например,
при распаде гемоглобина железо не
выводится из организма, а сохраняется
в селезенке, образуя комплекс с белком
ферритином. К запасным относятся белки
яйца, молока. -
Энергетическая
функция. При распаде 1 г белка до конечных
продуктов выделяется 17,6 кДж. Распад
идет сначала до аминокислот, а потом –
до воды, аммиака и углекислого газа.
Однако в качестве источника энергии
белки используются тогда, когда
израсходованы жиры и углеводы. -
Каталитическая
функция. Ускорение биохимических
реакций под действием белков — ферментов. -
Трофическая.
Питают зародыш на ранних стадиях
развития и запасают биологически ценные
вещества и ионы.
Липиды
Большая
группа органических соединений,
являющихся производными трехатомного
спирта глицерина и высших жирных кислот.
Поскольку в их молекулах преобладают
неполярные и гидрофобные структуры, то
они нерастворимы в воде, а растворимы
в органических растворителях.
studfile.net
Обмен белков (метаболизм белков) в организме человека: этапы и процессы
На основе чего стояться практически все планы питания? На белке! Хочешь похудеть – ешь больше белка. Хочешь набрать мышечную массу – ешь больше белка. Как работает этот универсальный нутриент? Давайте попробуем разобраться в таком вопросе, как обмен белков в организме человека.
Общие сведения
Как и в случае с другими нутриентами, процесс белкового обмена осложнен тем, что это – не конечный продукт метаболизма, а, значит, он должен пройти первичную трансформацию, благодаря которой приобретет нормальный вид для организма. Все дело в структуре молекулы белка. В первую очередь – это сложная структура с большим количеством внутренних связей. Как ни странно, но практически все органические соединения состоят из белковых тканей, или связаны теми или иными видами аминокислот.
Аминокислота – это базовая единица. Для простейшего сравнения мы можем проводить аналогии с глюкозой или ненасыщенными жирными кислотами, до которых распадается наша пища. Если все углеводы распадаются на одинаковые элементы, как и жиры, то, на какие аминокислоты распадется белок, зависит от его изначального состава и способа приготовления.
Так, изначально белок находиться в своей завершенной сложной структуре. И в этом виде, наш организм не способен его усваивать вовсе. Пробовали ли вы есть сырое мясо или яйца? Сколько всего вы можете съесть такого продукта в граммах, чтобы вам не стало плохо? Обычно, для нормального человека – это ограничивается 100-150 граммами, а то и меньше. Поэтому традиционно белок готовят на огне. В этот момент, под воздействием температуры, происходит его денатурация. Разрушение связей, которые удерживают молекулу в стабильном состоянии, называют денатурацией. Только в сильно денатурированном виде, наш организм способен справиться с дальнейшим разложением белка на аминокислоты. И даже в этом случае он прилагает значительные усилия для разрыва связей, чтобы не повредить сами аминокислоты, так как в случае повреждения, аминокислоты пережигаются до уровня простых углеводов.
Этапы распада белков в организме
Естественно, что первичный процесс переваривания, как и синтез новых тканей, происходит не одномоментно. Есть определенные ограничения, как в скоростном, так и в объемном метаболизме белков в клетках организма. Постараемся рассмотреть подробнее.
В первую очередь, идет процесс первичного переваривания. В отличие от метаболизма жиров или карбогидратов. Даже этот этап можно разделить на 2: первичное денатурирование белков до более простых кислот и дальнейшее всасывание в кишечнике.
Запомните: именно кишечник, а не желудок, отвечают за преобразование белков в аминокислоты и их дальнейшее всасывание.
Дальше у белка есть 2 пути. Первый путь – это когда в организме имеется недостаток в калориях. В этом случае, все аминокислоты, попавшие в кровь, закрывают дыры в разрушенных тканях, а оставшиеся пережигаются на энергию. В случае, если баланс калорийности и трат положительный, или организм имеет достаточно разогнанный метаболизм, то здесь ситуация другая. В этом случае аминокислоты проделают сложный путь и трансформируются во все необходимые для поддержание нормального функционирования сегменты, а из остатка будет синтезирован избыток мышечной ткани.
Факторы, влияющие на скорость и объем синтеза белка из внешних аминокислот
Рассматривая белковый обмен, как комплексный процесс, нужно учесть все факторы, которые влияют на синтез новых белковых структур из стандартных аминокислот. Так как при нарушении любого из них, все полученные путем сложной ферментации и денатурации аминокислоты просто уйдут в качестве энергии.
- Тестостерон. Он отвечает за потребность синтеза тканей, отвечающих за качество мышечной массы.
- Холестерин. Отвечает за синтез из белковых структур коллагена, косвенно влияет на уровень половых гормонов.
- Протеаза. От количества этого фермента зависит, как долго будет перевариваться белок и денатурировать. Если имеется недостаток протеазы, белок может выйти из кишечника так до конца и не переварившись.
- Уровень базального метаболизма. От этого зависит базовая потребность и расход внутренних запасов белка в течение дня. Для людей с большим уровнем базального метаболизма нужно больше белка в день для поддержания всех функций.
- Скорость метаболических процессов. От этого зависит базовая потребность и расход внутренних запасов белка в течение дня. Для людей с большим уровнем базального метаболизма нужно больше белка в день для поддержания всех функций
- Дефицит/избыток энергии. Если имеется избыток калорийности, то белок будет заполнять и создавать новые структуры. В случае дефицита – он будет просто закрывать дыры. А в случае экстремального дефицита калорийности, белок просто будет пережжен до уровня простейшей энергии.
Виды белков
Несмотря на кажущуюся простоту, структура белковой ткани настолько сложна, что характеризуют их исключительно по аминокислотному составу. В то же время, существуют упрощенные классификации:
- По типу. Здесь находятся растительные и животные белки. На самом деле, их различие в наличии полного или неполного аминокислотного состава.
- По источнику белка. В этом случае, классификация использует политику полезных нутриентов, которые содержаться в тканях помимо аминокислот.
- По скорости восприятия.
Рассмотрим полную классификацию белковых продуктов для того, чтобы понять, как те или
иные изделия метаболизируются в нашем организме.
| Тип белка | Источник белковой ткани | Скорость усвоения | Аминокислотный состав | Входящие аминокислоты |
| Сывороточный | Сыворотка, и классический сывороточный протеин. | Относительно высокая | Полный | Изолейцин, лейцин, валин, гистидин, аргинин, фенилаланин, триптофан, лизин. |
| Молочный | Любые молочные продукты. Начиная от молока и заканчивая сыром. | Относительно высокая | Полный | Изолейцин, лейцин, валин, гистидин, аргинин, фенилаланин, триптофан, лизин. |
| Мясной | Мышечные ткани животного происхождения. | Относительно высокая | Полный | Изолейцин, лейцин, валин,триптофан, лизин. |
| Яичный | Яйца различных животный. | Относительно невысокая | Полный | Изолейцин, лейцин, валин. |
| Соевый | Синтезируется или добывается из растительной сои. | Относительно невысокая | Неполный | Изолейцин, лейцин, валин, триптофан, лизин. |
| Растительный | В основном, это тот белок, который мы получаем с крупами, макаронами и выпечкой. | Предельно низкая | Неполный | Изолейцин, гистидин, аргинин, лейцин, валин. |
| Другие источники белка | В основном, это орехи или продукты синтезированного белка. | Вариативно | Зависит от самого источника белка | Изолейцин, лейцин, валин. Остальное зависит от самого источника белка. |
Белок и спорт
Для поддержания нормального уровня белкового метаболизма обычному человеку нужно употреблять порядка 1-го грамма чистого белка полного аминокислотным составом на килограмм тела. В то же время, спортсменам белок более важен. Поэтому они не только употребляют значительно большее количество белка, но и делят его на разные типы и употребляют в разное время. Так, в частности из-за возможности белковых тканей полностью останавливать катаболизм в мышечных тканях, очень часто быстрым источником белка является сыворотка или синтетический белок с предельной скоростью усваивания. В то же время, для замедления ночного катаболизма, спортсмены используют белок с низкой скоростью усваивания, которая помогает в ночное время поддерживать нормальный аминокислотный баланс в организме. Традиционно для этого используют творог или его субстраты.
Однако для чего спортсменам белок? Все очень просто. Для спортсмена обмен белков – это:
- Возможность замедлить катаболические реакции.
- Естественный строительный материал.
- Способ увеличить энергоемкость мышечных структур.
- Возможность ускорить восстановление.
- Возможность увеличить силовые показатели.
- Предшественник саркоплазматической и миофибриллярной гипертрофии.
Нарушение обмена белковых тканей
Очень часто, рассматривая хронические и клинические нарушения обмена метаболизма у человека, люди не затрагивают процессы нарушения обмена белков. А ведь его намного легче получить, чем нарушение метаболизма в целом. Нарушение обмена белков получается в виду следующих причин:
- Нарушение кислотной среды желудка и кишечника. В этом случае происходит распад не всех белков на аминокислоты, в виду чего возникает вздутие и проблемы со стулом.
- Дисферментация в желудке. Белки не усваиваются организмом в целом. Для решения проблемы нужно обратиться к гастроэнтерологу, в качестве временной меры может выступить прием ферментов. Однако дисферментация – серьезная проблема человека, которая может привести к более сложным для лечения последствиям.
- Нарушение синтеза белковых тканей. Это связано с гормональными нарушениями. При этом синтез белковых тканей внутренних органов обычно не затрагивается. Затрагивается синтез мышечной ткани. Обычно свидетельствует о недостатке гормона тестостерона или проблем, связанных с расщеплением белков и транспортировкой некоторых видов аминокислот.
- Нарушение выделения гормонов. Внешние проявления проявляются в виде чрезмерного синтеза мышечной ткани или недостаточного. Однако стоит помнить, что, если это нарушение не было вызвано искусственно, то такое нарушение может привести к образованию опухолей и раковых новообразований
- Нарушение уровня холестерина. При переизбытке холестерина, белки связывают его, тем самым используясь не по назначению. Кроме того переизбыток холестерина является нарушением в планировании питания, и может привести к таким осложнениям как инфаркт и инсульт.
В зависимости от причины, нарушение обмена белков может привести к разным последствиям. Однако в отличие от нарушения жирового обмена, он приведет не только к тому, что вы наберете лишние килограммы, но и может полностью вывести ваш организм из строя. Некоторые болезни, связанные с нарушением белкового обмена – панкреатит и панкреонекроз, могут и вовсе привести к смертельному исходу. Поэтому не стоит пренебрегать качественной белковой пищей в вашем рационе.
irksportmol.ru
характеристика, классификация, строение и функции
Белки — это незаменимые и важнейшие компоненты, которые входят в состав продуктов питания. На сегодняшний день ученые продолжают активно изучать их роль для человеческого организма, но уже установлено, что благодаря данным элементам происходит вещественный обмен. Также белки улучшают способность к росту мышц и нормализуют работу нервной системы. Они входят в структуру клеток и являются жизненно важными компонентами для организма.
Краткая история открытия сложных белков
Целенаправленно изучать функции и строение сложных белков ученые начали во второй половине 18 века, а французский химик Антуан Франсуа де Фуркруа в результате научных экспериментов получил такие макроэлементы, как глютен, альбумин и фибрин. Сложные белки были выделены учеными в отдельную молекулярную группу.
Сложныке белки
Что касается первой модели химического строения белков, то она была изобретена в 1838 году, а предложил ее Мулдер, основываясь на теории радикалов. До 1850 года данная модель считалась общепризнанной, а в 1852 г. белки стали называться протеинами. Во второй половине 19-го века специалисты приступили к изучению аминокислот, из которых состоят протеины. В 1895 г. немецким ученым Альбрехтом Косселем была выдвинута теория, в которой он утверждал, что аминокислоты — это основные структурные элементы сложных белков.
Обратите внимание! Классы сложных белков в биохимии являются высокомолекулярными органическими веществами. В состав молекулы протеина входят сотни аминокислот, которые представлены цепочкой пептидной связи.
Сложные белки: общая характеристика, классификация
Сложные белки представлены двухкомпонентными макроэлементами, которые состоят из небелковых веществ (простетической группы) и простого протеина (пептидных цепей). В процессе их гидролиза начинается активное деление продуктов распада, небелковой части и различных аминокислот. К группе сложных белков относится множество различных макроэлементов, наиболее популярными из которых являются:
- хромопротеины, объединенные простетическим компонентом и его окрашенностью. Данный класс состоит из флавопротеидов, гемовых белков и хлорофиллов;
- нуклеопротеиды, которые представлены сложными белками, характеризующимися нековалентными связями нуклеиновых кислот. Наиболее популярным является компонент хромосом — хроматин;
- фосфопротеиды, состоящие из соединенных остатков фосфорной кислоты. К ним относят казеин, являющийся сложным протеином творога;
- гликопротеины — молекулы данной группы белков отличаются наличием углеводного остатка в составе. Популярные гликопротеины представлены иммуноглобулинами, структура которых содержит полисахариды;
- липопротеиды, в составе которых содержится липидный компонент. Наибольшей популярностью пользуются аполипопротеины — макроэлементы, обеспечивающие функционирование регулярной транспортировки липидов.
Отдельная группа сложных белков представлена металлопротеинами, в состав которых входят ионы металлов. Микроэлементы марганца, железа, меди или любого другого металла связаны между собой донорно-акцепторным взаимодействием. Данная группа не имеет гемовых белков, содержащих в своем составе профириновое кольцо с железом, к примеру, хлорофилл.
Сложныке белки классификация
Обратите внимание! Гликопротеины очень важны для человеческого организма. Из данных макроэлементов построены клеточные стенки, а также хрящевая и костная соединительная ткань. Также гликопротеины обеспечивают транспортировку ионов в кровь через клеточную мембрану.
Характеристика небелковых групп, входящих в состав сложных белков
В большинстве случаев, небелковая группа протеогликанов состоит из больших углеводных цепей, в которых периодически повторяются дисахаридные остатки, представлены аминосахаром или уроновой кислотой. В зависимости от того, какую структуру имеют углеводные цепи, можно выделить их различные типы. Распространенным гликозаминогликаном является гепарин и гиалуроновая кислота, которая активно применяется в косметологических целях.
Обратите внимание! Что касается нуклеопротеинов, то они отвечают за регуляцию и хранение генетического материала, а также работу рибосом, от которых зависит процесс синтеза белка. Важной функциональной ролью отличается фосфатная группа, потому что практически все сложные протеины с ней связаны. В клетках фосфатной группы регулярно происходит дефосфорилирование и фосфорилирование, что, в свою очередь, оптимизирует работу белков.
Стоит заметить, что небелковые группы, из которых состоят сложные белки, определяют степень их термопластичности, растворимости, а также изменяют заряд. К примеру, таким эффектом отличаются моносахариды и фосфорная кислота. Сложный макроэлемент состоит из углеводной части, которая предотвращает разрушение из-за процесса гидролиза, а также влияет на сортировку и секрецию молекул, проникающих через клеточную мембрану. Белковые каналы для транспортировки гидрофобных соединений можно классифицировать с помощью липидных фрагментов.
Обратите внимание! Функции и структура небелковых элементов зависит от того, какой тип у простетической группы. К примеру, железосодержащий гем в гемоглобине способствует связыванию углекислого газа и кислорода.
Значение белков для организма человека
Из белков состоят структурные элементы клеток организма, которые способствуют обновлению любых тканей и росту. В больших объемах протеин содержится в мышцах (около 45-50%), в хрящах и костях — около 15-20%, а остальные 15-20% приходятся на кожу. Чтобы организм нормально функционировал, человеку необходимо съедать не менее 1 г чистого протеина на один кг живого веса в сутки.
Если организм будет испытывать нехватку этих веществ, человек начнет страдать от белкового голодания. С помощью различных групп сложных белков в организме происходят метаболические процессы, а дефицит таких макроэлементов равен полному голоданию. Первыми симптомами того, что человеку недостает протеинов, является:
- резкая потеря веса;
- слабость в теле, ухудшение общего состояния;
- отказ от приема пищи;
- у детей приостанавливается рост и замедляется умственное развитие;
- У взрослых людей нарушается гормональный фон.
Если показатели нехватки протеинов достигли критической отметки, это может привести к летальному исходу. Стоит заметить, что протеины животного происхождения усваиваются желудком лучше всего. К таким продуктам можно отнести рыбу и морепродукты, молоко, кефир, куриное мясо и перепелиные яйца.
С опасностью белкового голодания могут столкнуться вегетарианцы, поэтому им нужно очень внимательно следить за количеством потребляемых протеинов. Опытные диетологи утверждают, что восполнить недостаток животной пищи в ежедневном рационе можно с помощью бобовых и злаковых культур, свежих овощей и грибов.
Люди, ведущие здоровый образ жизни, используют сложные макроэлементы в целях наращивания мышечной массы, а также для повышения выносливости организма и быстрого восстановления после физических нагрузок. Приверженцами принципа протеиновых диет, в большинстве случаев, являются бодибилдеры, но белок рекомендуется употреблять в больших количествах даже при минимальных физических нагрузках.
Значение белков для организма человека
Основная особенность спортивного питания — специальные протеиновые добавки. Лучше всего организмом усваивается яичный белок, а с помощью коллагенового протеина восстанавливается мышечная ткань, сухожилия и связки. Стоит заметить, что за короткий промежуток времени способен расщепляться сывороточный протеин. Чтобы белковые добавки хорошо усвоились в желудке, их рекомендуется принимать на ночь. Категорически запрещено и неверно употреблять протеины перед физическими нагрузками.
Перед тем, как пересматривать рацион и определять норму суточного потребления макроэлементов, рекомендуется проконсультироваться с квалифицированным диетологом, который способен объяснить все нюансы. Стоит помнить, что организм нуждается в достаточном количестве протеинов, желательно, чтобы это было 50% белков животного происхождения и 50% растительного.
calenda.ru