Функции белка в организме – Роль белков в организме человека

Функции белков в организме человека :: SYL.ru

Белки — что это такое?

Белки — биологические полимеры, структурными единицами которых являются аминокислоты. Часто эти соединения называют важнейшими для живых организмов химическими веществами. И действительно, функции белков чрезвычайно многообразны и значимы. Некоторые из этих функций уникальны для рассматриваемых биополимеров, некоторые реализуются также и другими соединениями.

Каталитическая (ферментативная) функция

Ферменты — белки, выполняющие функцию природных катализаторов. Иными словами, ферменты ускоряют реакции, происходящие в организме человека (и других живых существ), при этом не расходуясь. О каталитической функции часто говорят как о важнейшей функции белков.

Защитная 

Белки-антитела играют одну из главных ролей в работе иммунной системы. Антитела активизируются при попадании в организм чужеродных тел (вирусов, бактерий, других микроорганизмов, токсинов). Защитные белки распознают чужеродные (антигены) по определенному биохимическому механизму и нейтрализуют их. За счет этого здоровье человека остается неповрежденным. Некоторые белки способны свертываться — это также обеспечивает им возможность выполнить защитную функцию. Например, без фибриногена было бы невозможно свертывание крови. Функции белков в организме человека различны, но нельзя не отметить особую значимость именно защитной функции.

Структурная (строительная, опорная) 

Само существование организма невозможно без реализации строительной функции. Белков, являющихся структурными компонентами клеток, в теле человека больше, чем всех остальных групп. В состав почти всех тканей организма входят те или иные белки, необходимые для формирования собственно этих тканей.

Гормональная функция

Регуляция метаболизма (обмена веществ) в человеческом организме — сложный процесс, немаловажную роль в нем играют особые белки — гормоны. Функции, выполняемые каждым отдельно взятым гормоном, крайне специфичны. Важно отметить, что эти белки образуются далеко не только в железах внутренней секреции.

Транспортная 

Транспортная функция реализуется по-разному различными белками. Например, гемоглобин, содержащийся в эритроцитах крови человека, отвечает за перенос кислорода по организму. Многие другие транспортные белки способны соединяться с веществами самой разнообразной природы, затем доставляя их в нужные органы.

Сократительная функция

Актин и миозин — белки, содержащиеся в мышечной ткани человека. Именно благодаря им мышцы способны к сокращению — напряжению и расслаблению. Белки с аналогичной функцией существуют и в цитоскелете клетки, благодаря им возможны определенные молекулярные процессы.

Питательная функция

В крайних случаях, при недостатке в организме более энергетически выгодных соединений — углеводов и жиров — в качестве резервного вещества могут начать использоваться белки. Иными словами, такая ситуация возможна при голодании. Питательная функция также естественна для белков, имеющих отношение к развитию зародыша (например, для тех, что находятся в яйце).

www.syl.ru

Функции белков в организме | krok8.com

Содержание:

Белки (протеины, полипептиды) представляют собой высокомолекулярные органические вещества, состоящие из одной или нескольких длинных цепей аминокислотных остатков (альфа-аминокислот), соединённых в цепочку пептидной связью.

Функции белков играют центральную роль в биологических процессах организма и более разнообразны, чем функции других биополимеров — полисахаридов и ДНК. При всей важности этого макронутриента, не стоит недооценивать и другие (жиры, углеводы)

Структура и состав белков.

Основным строительным материалом белка являются аминокислоты. Существует двадцать различных форм аминокислот (α-аминокислот), используемых организмом человека.

Из них, одиннадцать считаются заменимыми, организм способен их самостоятельно синтезировать, а девять являются незаменимыми (жизненно необходимыми), организм не может синтезировать их для удовлетворения потребностей.

Длинные цепи аминокислот называют полипептидами, в зависимости от их расположения вдоль цепи, определяется структура и химические свойства белка.

Аминокислоты представляют собой органические молекулы, которые состоят из углерода, водорода, кислорода, азота и иногда серы.

Являясь основным компонентом для формирования и поддержания структурных и функциональных элементов организма, белки участвуют в функции регенераций клеток и тканей, производства гормонов и ферментов, баланса жидкости и обеспечения энергией.

В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают: полноценными — содержат весь набор аминокислот и неполноценными — какие-то аминокислоты в их составе отсутствуют. Если белки содержат только аминокислоты, их называют простыми.

Если белки содержат помимо аминокислот еще и неаминокислотный компонент (простетическую группу)Простетические группы могут быть органическими (витамины, углеводы, липиды) или неорганическими (например, ионы металлов)., их называют сложными.

Роль и биологические функции белков в организме человека.

Описание с примерами белков осуществляющих данную функцию в организме.

Ферментативная, или каталитичеcкая

Одна из наиболее распространенных функций белков, которая состоит в ускорении химических превращений (синтез и распад веществ; перенос отдельных групп атомов, электронов от одного вещества к другому).

• Фумаратгидратаза – катализирует обратимое превращение фумарат + Н₂О -> малат.
• Цитохромоксидаза – участвует в транспорте электронов на кислород.

Гормональная, или регуляторная

Участие белков в функции регуляции обмена веществ внутри клеток и интеграция обмена в разных клетках целого организма.

• Инсулин – задействован в функции регуляции углеводного, белкового, жирового и других обменов.
• Лютропин – задействован в регуляции синтеза прогестерона в желтом теле яичников.

Рецепторная

Избирательное связывание белком различных регуляторов (гормонов, медиаторов, циклических нуклеотидов) на поверхности клеточных мембран или внутри клетки (цитозольные рецепторы).

• Цитозольный рецептор эстрадиола – связывает эстрадиол внутри клеток, например слизистой матки.
• Глюкагоновый рецептор – связывает гормон глюкагон на поверхности клеточной мембраны, например печени.
• Регуляторная субъединица протеинкиназы – связывает цАМФ внутри клеток.

Транспортная

Связывание и транспорт белком веществ между тканями и через мембраны клетки.

• Липопротеиды – применяются в переносе липидов между тканями организма.
• Транскортин – переносит кортикостероиды (гормоны коры надпочечников в крови).
• Миоглобин – переносит кислород в мышечной ткани.

Структурная

Участие белков в построении различных мембран.

• Структурные белки митохондрий, плазматической мембраны и т. д. .

Опорная, или механическая

Близкая по назначению к структурной функции белка организме. Обеспечивает прочность опорных тканей, применяется в построении внеклеточных структур.

• Коллаген – структурный элемент опорного каркаса костной ткани, сухожилий.
• Фиброин – задействован в построении оболочки кокона шелкопряда.
• β-Кератин – структурная основа шерсти, ногтей, копыт.

Резервная, или трофическая.

Использование белков как запасного материала для питания развивающихся клеток.

Субстратно-энергетическая

Близка к резервной функции белка в организме. Белок используется как субстрат (при распаде) для образования энергии. При распаде 1 г белка выделяется 17,1 кДж энергии.

• Все белки (поступающие или с пищей, или внутриклеточные), которые распадаются до конечных продуктов (СО₂, Н₂О, мочевина).

Механохимическая, или сократительная

Сокращение (механический процесс) с использованием химической энергии.

• Миозин – закрепленные нити в миофибриллах.
• Актин – движущиеся нити в миофибриллах.

Электроосмотическая

Участие белка в функции образовании разницы электрических зарядов и градиента концентрации ионов на мембране.

• Na⁺, К⁺ АТФаза – фермент, задействован в создании разницы концентраций ионов Na⁺ и К⁺ и электрического заряда на клеточной мембране.

Энерготрансформирующая

Функция трансформации электрической и осмотической энергии в химическую энергию (АТФ).

• АТФ-синтетаза – осуществляет функцию синтеза АТФ за счет разности электрических потенциалов или градиента осмотической концентрации ионов на сопрягающей мембране.

Когенетическая

Вспомогательная генетическая функция белков (приставка “ко” в переводе с латинского означает совместность действия). Сами белки не являются генетическим (наследственным) материалом, но помогают нуклеиновым кислотам реализовывать способность к самовоспроизведению и переносу информации.

• ДНК-полимераза – фермент, применяющийся в репликации ДНК.
• ДНК-зависимая РНК-полимераза – фермент, участвующий в переносе информации от ДНК к РНК.

Генно-регуляторная

Способность некоторых белков участвовать в регуляции матричных функций нуклеиновых кислот и переноса генетической информации.

• Гистоны – белки, участвующие в регуляции репликации и частично транскрипции участков ДНК.
• Кислые белки – участвуют в регуляции процесса транскрипции отдельных участков ДНК.

Иммунологичеcкая, или антитоксическая

Антитела участвуют в обезвреживании чужеродных антигенов микроорганизмов (токсинов, выделяемых ими) путем образования комплекса антиген – антитело.

• Иммуноглобулины А, М, G и др. – выполняют защитную функцию.
• Комплемент – белок, способствующий образованию комплекса – антиген-антитело.

Токсигенная

Некоторые белки и пептиды, выделяемые организмами (в основном микроорганизмами), являются ядовитыми для других живых организмов.

• Ботулинический токсин – пептид, выделяемый палочкой ботулизма.

Обезвреживающая

Благодаря функциональным группам белки связывают токсические соединения (тяжелые металлы, алкалоиды), обезвреживая их.

• Альбумины – связывают тяжелые металлы, алкалоиды.

Гемостатическая

Участие белка в функции образования тромба и остановке кровотечения.

• Фибриноген – белок сыворотки крови, полимеризуется в виде сетки, составляющей структурную основу тромба.

P.S. Работа и функции белков являются основой структуры любого организма и всех протекающих в нем процессов.

Белок составляет почти 17% от общей массы тела. Нехватка белка или любые нарушения в них приводит к ухудшению самочувствия и заболеваниям. Необходимость изучения строения, свойств и видов белков кроется в многообразии их функций.

Источники:

1. www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Proteins
3. studfiles.net

⚠ [ Все материалы носят ознакомительный характер. Отказ от ответственности krok8.com ]

krok8.com

Функции белка в организме

☰

Белки в живых организмах выполняют множество важных функций. Поэтому в организмах существует множество различных белков.

Ферментативная функция белков заключается в том, что они служат катализаторами различных химических реакций, протекающих в организме. Ферментативную функцию по-другому называют каталитической. При катализе происходит ускорение химических реакций, причем это ускорение может быть даже в миллионы раз.

Белков-ферментов тысячи, каждый из них обслуживает свою химическую реакции или группу схожих реакций. По типу обслуживаемых реакций ферменты делят на классы. Например, оксидоредуктазы катализируют окислительно-восстановительные реакции, гидролазы обеспечивают гидролиз химических связей и т. д. Реакцию катализирует не вся молекула фермента, а только ее так называемый активный центр. Он включает часть молекулы, которая связывает субстрат (молекулу, которая подвергается превращению), и несколько аминокислот (часто не вместе расположенных), которые обеспечивают саму реакцию.

Белки выполняют структурную функцию. Они входят в состав клеточных мембран и органоидов, межклеточного вещества (белки коллаген и эластин), волос, ногтей и т. п. (кератин).

Двигательная функция белков заключается в сокращении мышц (актин и миозин), обеспечении движения клеток, их ресничек и жгутиков.

Существуют белки, которые обеспечивают перенос различных веществ как внутри клетки, так и по всему организму. Такие белки обеспечивают транспортную функцию. Они легко связываются с субстратом, когда его концентрация высока, и легко высвобождают его при низкой концентрации. К транспортным белкам относится гемоглобин. В легких он связывает кислород и высвобождает углекислый газ, а в тканях наоборот.

Ряд белков, входящих в состав мембран клеток, обеспечивают транспорт малых молекул через мембрану. Такой транспорт может быть как пассивным (белки-каналы), так и активным (белки-переносчики).

Регуляторная и сигнальная функции белков разнообразны. Многие внутриклеточные процессы (клеточный цикл, транскрипция и трансляция, активация или подавление активности других белков и т. д.) регулируются белками.

Многие гормоны — это белки, переносимые кровью. Когда гормон связывается с определенным рецептором, то клетка получает сигнал, в результате чего в ней запускается ответная реакция. Гормоны регулируют концентрации веществ, процесс роста, период размножения и др.

Клетки взаимодействуют между собой посредством сигнальных белков, которые передаются через межклеточное вещество. Например, такие сигналы могут стимулировать или подавлять рост клеток. Таким образом обеспечивается согласованность работы клеток той или иной системы органов.

Выделяют рецепторную функцию белков. Белки-рецепторы могут находиться как в цитоплазме, так и в мембранах. Когда на рецептор действует химическое вещество или физический стимул (свет, давление и др), то он изменяется. Это изменение молекулы передается в другие части клетки, посредством катализа определенной реакции, прохождения ионов или связывания молекул-посредников.

Защитная функция белков также весьма разнообразна. Коллаген и кератин обеспечивают не только структурную функцию, но и физическую защиту организма. Также физически организм защищают фибриногены и тромбины, свертывающие кровь в местах ранения (контакта с воздухом).

Белки обеспечивают химическую защиту, связывая и расщепляя чужеродные токсины или вырабатывая свои (для защиты от других организмов).

Защитными белками являются антитела, которые обезвреживают микроорганизмы и чужеродные белки. Так белки обеспечивают иммунную защита.

Если в организме возникает дефицит углеводов и жиров, то белки, распадаясь до конечных продуктов, могут выполнять энергетическую функцию.

Белки могут запасаться как источник энергии и источник аминокислот (например, в яйцеклетках). Это запасающая функция белков.

scienceland.info

Содержание белка в продуктах,какие функции выполняют белки

 

Белки имеют ни с чем несравнимое значение в питании человека, они служат как бы «строительным материалом» для нашего организма, а так же отвечают за основные обменные и регуляторные функции.

Белки в продуктах питания:

Какие функции выполняют белки в организме человека?

• Транспортные белки — их задача, доставить витамины, жиры и минералы ко всем клеткам организма.
• Белки-катализаторы — ускоряют всевозможные химические процессы, происходящие в организме.
• Строительная функция — строят новые клетки в организме
• Защитная функция — защищают организм от разных недугов
• Энергетическая функция — преобразование жиров и углеводов в энергию

 

Белки помогают в борьбе с разными инфекциями, выступая в роли антител к различным заболеваниям. Также они поставляют организму важные аминокислоты, которые строят новые клетки и укрепляют существующие. Белки взаимодействуют в различных функциях с углеводами.

Белки подразделяются на:

Образуются только в растениях. Они не содержат все незаменимые аминокислоты, поэтому не может полностью удовлетворить потребности организма в них.

Содержатся в продуктах животного происхождения (мясо, молоко, творог, яйца, рыба). Содержат все 9 незаменимых аминокислот, без которых организм обойтись просто не может.

Аминокислоты:

В организме человека присутствуют более 100 видов белков, они все в разной степени участвуют в обменных процессах. Однако, не все белки могут содержать аминокислоты. Построение цепи белков происходит только из определенных 22 аминокислот, которые являются самыми важными в этом процессе.

13 заменимых аминоксилот:

• Аланин 
• Аргинин
• Аспарагин
• Карнитин
• Цистеин
• Цистин
• Глутаминовая кислота
• Глутамин 
• Глицин 
• Гидроксипролин
• Пролин
• Серин
• Тирозин

 

Белки — довольно крупные молекулы. Под воздействием пищеварительных соков белки разрушаются, и в таком случае организм использует те аминокислоты, из которых они состояли. Дальше происходит процесс построения нужных организму белков, из аминокислот, которые остались после разрушения старых белков. Интересен этот процесс и тем, что для создания конкретного вида белков аминокислоты могут трансформироваться из одной в другую, а также синтезироваться в организме.

Список незаменимых аминокислот из числа тех 22х, необходимых для строительства белков:

9 незаменимых аминокислот:

• Гистидин 
• Лизин 
• Метионин 
• Триптофан
• Лейцин
• Изолейцин
• Валин 
• Треонин
• Фенилаланин

 

Аминокислоты, входящие в этот список, организм человека сам синтезировать не может, они должны постоянно поступать вместе с пищей. Присутствуют «зависимые» аминокислоты, которые не могут воспроизводиться без незаменимых: цистеин и тирозин могут образовываться только лишь из метионина и фенилаланина. Очень важно уделять внимание только качественным белкам. 

Белковый обмен — очень сложный процесс, который происходит в организме человека. При поддержании жизнедеятельности организма, часть белков может теряться, это значение колеблется около 25-30 грамм белка в сутки. Человек должен постоянно поддерживать в организме нужное количество белков, причем качественных.

Потребность человека в белке зависит от различных жизненных факторов: находится ли человек в состоянии покоя, или трудится тяжело физически, играет роль даже эмоциональное состояние. Потребность организма в белке снижается с возрастом, если же присутствуют сильные стрессовые ситуации, то независимо от возраста – потребности в поступлении белка могут увеличиваться. Все эти факторы могут увеличивать потребность в белках практически в 2 раза!

Рекомендуемая суточная норма потребления белка:

Среднее значение в потребности составляет 0.75 — 0.80 грамм белка на 1 килограмм веса для взрослого человека, примерно 50-60 грамм в сутки для мужчины и 40-50 грамм для женщины, которые не трудятся физически. У детей наоборот, потребности в белке возрастают, так как это обусловлено ростом организма: до 2 грамм на 1 килограмм веса. Взрослым, на 1 грамм употребленного белка, нужно дополнительно употребить 1 мг витамина С. Он помогает усваивать организму белок. Если же в организме наблюдается недостаток данного витамина, тогда будет усвоено только то количество белка, на которое хватит содержащегося в организме витамина. Вот такие вот белковые особенности.

Чрезмерное поступление белка выражается в следующих состояниях:

• Появление подагры
• Авитаминоз
• Перевозбуждение нервной системы
• Риск развития ожирения
• Затрудненная работа печени и почек
• Развитие процессов гниения в кишечнике

Дефицит белка выражается в следующих состояниях организма:

• Медленное заживление различных ран
• Нервные состояния
• Бледность кожи, высыпания
• Отечность
• Головные боли
• Бессонница
• Слабость, вялость, переутомление
• Выпадение волос
• Снижение веса
• Нарушения дыхательной системы
• Нарушения сердечно — сосудистой системы

Содержание белка в продуктах:

В каких же продуктах содержится большое количество белка? Здесь важно выделить те продукты, которые будут способствовать похудению, а не наоборот. Данные приведены на 100гр. продукта.

Это примерный список основных продуктов. Вы можете выбрать любой вид рыбы, только следите за количеством жиров, в любом продукте, который собираетесь приготовить или съесть — приучите себя к этому. Если это творог — берите 0%, то же самое касается молока, йогуртов и заквасок — чем меньше % жирности, тем лучше для вас. При выборе сыра обратите внимание на жиры, есть сыры с низким содержанием жиров. Можете ознакомиться с полной таблицей калорийности продуктов, чтобы вам было легче ориентироваться по продуктам. Всем добра, не теряйте бдительности даже в мелочах!

 

athleticasport.ru

Какие функции выполняют белки в организме человека

Белки (протеины, а также полипептиды) – это органические вещества, которые состоят из аминокислот. Во многих случаях в их образовании принимает участие около 20 аминокислот. Именно их сочетания и создают множество полипептидов.

Функции белков в организме очень разнообразны. В первую очередь, протеины – важнейшая составляющая питания. Кроме того, они играют весомую роль в обмене веществ. Без протеинов невозможно нормальное функционирование организма: их недостаток (как и переизбыток) неизбежно приводит к развитию серьёзных заболеваний. Рассмотрим назначение белков в организме человека.

Каталитическая функция белков

Это наиболее известная функция протеина. Он способствует ускорению разных химических реакций. Белковые элементы, играющие данную роль, называются ферментами или энзимами и имеются во всех живых клетках. Без них было бы невозможным превращение одних химических веществ в другие при нормальных для организма температурных условиях. Катализаторы способствуют увеличению скорости реакции.

Существует несколько видов ферментов:

• активаторы окислительных, а также восстановительных реакций;
• катализаторы транспортировки химических групп с одной молекулы субстрата на другую;
• активаторы гидролиза;
• лиазы – катализаторы разрыва химсвязей без участия гидролиза;
• активаторы структурных трансформаций в молекуле субстрата;
• катализаторы формирования химических связей между субстратами с участием дифосфатной АТФ-связи.

Структурная функция

Суть структурной функции белков в организме следующая. Соединения придают форму любой клетке, без них она не могла бы возникнуть. Она способна поддерживать свою форму за счёт мономеров актина и тубулина, а коллаген и эластин являются главными компонентами межклеточного вещества.

Кератин, также выполняющий структурную функцию, – важная часть волос и ногтей. Вот почему при нарушении его синтеза теряется красота локонов, а ногти ломаются. Из кератина также состоят перья птиц, когти животных и даже некоторые виды раковин.

Значение этой функции протеинов огромно. Ведь белки причастны к формированию не только стенок, но и органоидов клеток. Благодаря такой функции обеспечивается форма той или иной ткани, а также очертание тела.

Защитная функция

Без неё сложно представить себе нормальное функционирование любого организма. При этом белки играют несколько ролей.

В первую очередь, это физическая защита клетки. Её обеспечивает коллаген, способствующий образованию межклеточного вещества. Фибриноген и фибрин также можно причислить к такой группе белков, ведь они помогают нормальному свёртыванию крови.

Химическая защита чрезвычайно важна для обеспечения детоксикации организма – вывода из него вредных веществ. Такие ферменты содержатся главным образом в печени. Они выполняют расщепление ядов до состояния, которое способствует их активному выведению через органы выделительной системы.

Невозможно представить функционирование организма без иммунной защиты. В атаке на чужеродные тела и их обезвреживании активное участие принимают именно белки. Антитела способствуют нейтрализации чужеродных бактерий и вирусов.

Нарушение защитной функции белков опасно для организма, ведь в таком случае в него проникают враждебные микробы, способствующие началу инфекционных и воспалительных процессов.

Сигнальная и регуляторная возможность

Под этой функцией понимают участие полипептидов в регулировании тех или иных процессов внутри клетки. Она связана с тем, что эти вещества могут принимать и передавать информацию.

Белков, способных выполнять регуляторную функцию, несколько.

• Рецепторы. Это полипептиды, воспринимающие всевозможные сигналы.
• Сигнальные белки. Это вещества, которые осуществляют межклеточную сигнализацию. К ним, в первую очередь, относятся гормоны. Они могут действовать лишь на те клетки, которые располагают подходящими рецепторами.
• Протеины, регулирующие внутриклеточные процессы. К этой группе относятся протеинкиназы и протеинфосфатазы.

Как уже было сказано, протеины выполняют роль сигнальных соединений. Суть в следующем. Гормоны, цитокины и прочие подобные вещества передают сигналы между тканями и органами, а также клетками.

• Гормоны способствуют регулированию тех или иных веществ в организме. Когда они связываются с рецептором клетки, в ней запускается необходимая реакция. Например, от гормона роста зависит формирование скелета. Благодаря лептину регулируется аппетит.
• С помощью цитокинов происходит взаимодействие между клетками. Именно благодаря таким соединениям возможна их выживаемость, стимуляция роста, дифференцировка, функциональность, согласованность работы иммунной, эндокринной, нервной систем. Цитокины также влияют на скорость роста или некроза опухоли.

Транспортная возможность

В этом случае белки участвуют в процессе переноса веществ из клетки в направлении межклеточного пространства и наоборот. Таким протеином является гемоглобин. Он переносит кислород из лёгких к тканям, а затем углекислый газ в обратном направлении.

Запасная и моторная функции

Существуют резервные протеины, которые могут находиться в клетках и выступать в качестве аминокислот. Какие функции они выполняют? Такие белки способствуют регуляции обмена веществ.

Моторные протеины обеспечивают движения организма, в частности, сокращение мышц. Главнейшее вещество из этого ряда – миозин.

Усвоение и нормы потребления для взрослых

Усвоение протеина начинается в желудке, затем продолжается в тонком кишечнике. Соответственно, заболевания данных органов негативно сказываются на процессе.

Потребность организма в белке, в первую очередь, зависит от физической активности и образа жизни человека. Чем больше вы двигаетесь, чем динамичнее проходит ваш день, тем быстрее протекают биохимические реакции и процесс обмена веществ. Тем, кто регулярно тренируется, протеина необходимо почти вдвое больше, чем обычному человеку, ведущему достаточно пассивный образ жизни. Недостаток белка для спортсменов и вовсе опасен: дефицит чреват «иссушением» мышц и истощением сил организма.

Норма данного вещества для взрослого рассчитывается по следующему принципу: в среднем один грамм белка необходим на 1 кг веса человека. Соответственно, мужчинам требуется около 80-100 грамм протеина в сутки, женщинам – 55-67 грамм. Спортсменам следует увеличить данное количество в 1,5-2 раза.

В чём содержится протеин?

Знания о том, в каких продуктах есть белок и в каком именно количестве, помогают сформировать сбалансированный рацион.

• более 15 граммов протеина содержится в 100 граммах сои, орехов и фасоли;
• от 10 до 15 граммов есть в манной, и гречневой крупах, в пшене, макаронах, овсянке и пшеничной муке;
• от 5 до 9 граммов белка содержится в зелёном горошке, перловой крупе и рисе;
• в пределах 4,5 граммов имеется в картофеле, цветной капусте и шпинате;
• небольшое количество (до 2 граммов) содержат почти все овощи, ягоды и фрукты.

Последствия дефицита вещества

Роль протеина в человеческом организме настолько весома, что при недостатке данного вещества или его отсутствии происходят катастрофические сбои и нарушения в работе многих систем и органов.

В первую очередь, в случае дефицита белка перестаёт усваиваться такой важный элемент как кальций. Соответственно, кости становятся хрупкими, сбивается процесс образования новых клеток. Как следствие, возможно развитие атрофии мышц.

Помимо этого, понижается иммунитет человека, гормоны выделяются в недостаточном количестве. Сбивается функционирование нервной системы. Также нехватка белка ведёт к циррозу печени, ожирению.

Последствия избытка белка

Избыток белковой еды, как и её нехватка, печально сказывается на состоянии здоровья. Незначительное превышение необходимого количества протеина вреда не принесёт, тогда как явное злоупотребление приводит к проблемам с почками и печенью. Если употребляется преимущественно животный белок, возможно повышение в крови концентрации холестерина, а этом вредно для сердца и сосудов. Кроме того, организм недополучает растительных волокон и клетчатки, что не позволяет кишечнику качественно очищаться.

Надо помнить, что белковые продукты расщепляются на аминокислоты, в результате образуется аммиак. Он токсичен для центральной нервной системы, а потому его избыток вреден для организма.

Итак, значение белков в организме человека трудно переоценить. Практически ни один физиологический процесс не может полностью и правильно происходить без их участия.

 

legkopolezno.ru

Виды белков, их функции и структура

По теории Опарина-Холдейна жизнь на нашей планете зародилась из коацерватной капельки. Она же представляла собой молекулу белка. То есть следует вывод, что именно эти химические соединения — основа всего живого, что существует сегодня. Но что же собой представляют белковые структуры? Какую роль сегодня они играют в организме и жизни людей? Какие виды белков существуют? Попробуем разобраться.

Белки: общее понятие

С точки зрения химического строения, молекула рассматриваемого вещества представляет собой последовательность аминокислот, соединенных между собой пептидными связями.

Каждая аминокислота имеет две функциональные группы:

• карбоксильную -СООН;
• амино-группу -NH₂.

Именно между ними и происходит формирование связи в разных молекулах. Таким образом, пептидная связь имеет вид -СО-NH. Молекула белка может содержать сотни и тысячи таких группировок, это будет зависеть от конкретного вещества. Виды белков очень разнообразны. Среди них есть и те, которые содержат незаменимые для организма аминокислоты, а значит должны поступать в организм с пищевыми продуктами. Существуют такие разновидности, которые выполняют важные функции в мембране клетки и ее цитоплазме. Также выделяют катализаторы биологической природы — ферменты, которые тоже являются белковыми молекулами. Они широко используются и в быту человека, а не только участвуют в биохимических процессах живых существ.

Молекулярная масса рассматриваемых соединений может колебаться от нескольких десятков до миллионов. Ведь количество мономерных звеньев в большой полипептидной цепи неограниченно и зависит от типа конкретного вещества. Белок в чистом виде, в его нативной конформации, можно увидеть при рассмотрении куриного яйца в сыром виде. Светло-желтая, прозрачная густая коллоидная масса, внутри которой располагается желток — это и есть искомое вещество. То же самое сказать об обезжиренном твороге, Данный продукт также является практически чистым белком в его натуральном виде.

Однако не все рассматриваемые соединения имеют одинаковое пространственное строение. Всего выделяют четыре организации молекулы. Виды структур белка определяют его свойства и говорят о сложности строения. Также известно, что более пространственно запутанные молекулы подвергаются тщательной переработке в организме человека и животных.

Виды структур белка

Всего их выделяют четыре. Рассмотрим, что собой представляет каждая из них.

1. Первичная. Представляет собой обычную линейную последовательность аминокислот, соединенных пептидными связями. Никаких пространственных закручиваний, спирализации нет. Количество входящих в полипептид звеньев может доходить до нескольких тысяч. Виды белков с подобной структурой — глицилаланин, инсулин, гистоны, эластин и другие.
2. Вторичная. Представляет собой две полипептидные цепи, которые скручиваются в виде спирали и ориентируются по направлению друг к другу образованными витками. При этом между ними возникают водородные связи, удерживающие их вместе. Так формируется единая белковая молекула. Виды белков такого типа следующие: лизоцим, пепсин и другие.
3. Третичная конформация. Представляет собой плотно упакованную и компактно собранную в клубок вторичную структуру. Здесь появляются другие типы взаимодействия, помимо водородных связей — это и ван-дер-ваальсово взаимодействие и силы электростатического притяжения, гидрофильно-гидрофобный контакт. Примеры структур — альбумин, фиброин, белок шелка и прочие.
4. Четвертичная. Самая сложная структура, представляющая собой несколько полипептидных цепей, скрученных в спираль, свернутых в клубок и объединенных все вместе в глобулу. Такие примеры, как инсулин, ферритин, гемоглобин, коллаген, иллюстрируют собой как раз такую конформацию белков.

Если рассматривать все приведенные структуры молекул детально с химической точки зрения, то анализ займет много времени. Ведь на самом деле чем выше конфигурация, тем сложнее и запутаннее ее строение, тем больше типов взаимодействий наблюдается в молекуле.

Денатурация белковых молекул

Одним из самых важных химических свойств полипептидов является их способность разрушаться под влиянием определенных условий или химических агентов. Так, например, широко распространены разные виды денатурации белков. Что это за процесс? Он заключается в разрушении нативной структуры белка. То есть если изначально молекула имела третичную структуру, то после действия специальными агентами она разрушится. Однако при этом последовательность аминокислотных остатков остается в молекуле неизменной. Денатурированные белки быстро теряют свои физические и химические свойства.

Какие реагенты способны привести к процессу разрушения конформации? Таких несколько.

1. Температура. При нагревании происходит постепенное разрушение четвертичной, третичной, вторичной структуры молекулы. Зрительно это можно наблюдать, например, при жарке обычного куриного яйца. Образующийся «белок» — это первичная структура полипептида альбумина, который был в сыром продукте.
2. Радиация.
3. Действие сильными химическими агентами: кислотами, щелочами, солями тяжелых металлов, растворителями (например, спиртами, эфирами, бензолом и прочими).

Данный процесс иногда еще называют плавлением молекулы. Виды денатурации белков зависят от агента, при действии которого она наступила. При этом в некоторых случаях имеет место процесс, обратный рассмотренному. Это ренатурация. Не все белки способны восстанавливать обратно свою структуру, однако значительная их часть может это делать. Так, химики из Австралии и Америки осуществили ренатурацию вареного куриного яйца при помощи некоторых реагентов и способа центрифугирования.

Этот процесс имеет значение для живых организмов при синтезе полипептидных цепочек рибосомами и рРНК в клетках.

Гидролиз белковой молекулы

Наравне с денатурацией, для белков характерно еще одно химическое свойство — гидролиз. Это также разрушение нативной конформации, но не до первичной структуры, а полностью до отдельных аминокислот. Важная часть пищеварения — гидролиз белка. Виды гидролиза полипептидов следующие.

1. Химический. Основан на действии кислот или щелочей.
2. Биологический или ферментативный.

Однако суть процесса остается неизменной и не зависит от того, какие виды гидролиза белков имеют место быть. В результате образуются аминокислоты, которые транспортируются по всем клеткам, органам и тканям. Дальнейшее их преобразование заключается в участии синтеза новых полипептидов, уже тех, что необходимы конкретному организму.

В промышленности процесс гидролиза белковых молекул используют как раз для получения нужных аминокислот.

Функции белков в организме

Различные виды белков, углеводов, жиров являются жизненно необходимыми компонентами для нормальной жизнедеятельности любой клетки. А значит и всего организма в целом. Поэтому во многом их роль объясняется высокой степенью значимости и повсеместной распространенности внутри живых существ. Можно выделить несколько основных функций полипептидных молекул.

1. Каталитическая. Ее осуществляют ферменты, которые имеют белковую природу строения. О них скажем позже.
2. Структурная. Виды белков и их функции в организме прежде всего влияют на структуру самой клетки, ее форму. Кроме того, полипептиды, выполняющие эту роль, образуют волосы, ногти, раковины моллюсков, перья птиц. Они же являются определенной арматурой в теле клетки. Хрящи состоят также из этих видов белков. Примеры: тубулин, кератин, актин и другие.
3. Регуляторная. Данная функция проявляется в участии полипептидов в таких процессах, как: транскрипция, трансляция, клеточный цикл, сплайсинг, считывание мРНК и прочих. Во всех них они играют важную роль регулировщика.
4. Сигнальная. Данную функцию выполняют белки, находящиеся на мембране клеток. Они передают различные сигналы от одной единицы к другой, и это приводит к сообщению тканей между собой. Примеры: цитокины, инсулин, факторы роста и прочие.
5. Транспортная. Некоторые виды белков и их функции, которые они выполняют, являются просто жизненно необходимыми. Так происходит, например, с белком гемоглобином. Он осуществляет транспорт кислорода от клетки к клетке в составе крови. Для человека он незаменим.
6. Запасная или резервная. Такие полипептиды накапливаются в растениях и яйцеклетках животных как источник дополнительного питания и энергии. Пример — глобулины.
7. Двигательная. Очень важная функция, особенно для простейших организмов и бактерий. Ведь они способны передвигаться только при помощи жгутиков или ресничек. А эти органоиды по своей природе не что иное, как белки. Примеры таких полипептидов следующие: миозин, актин, кинезин и прочие.

Очевидно, что функции белков в организме человека и других живых существ очень многочисленны и немаловажны. Это еще раз подтверждает, что без рассматриваемых нами соединений невозможна жизнь на нашей планете.

Защитная функция белков

Полипептиды могут защищать от разных воздействий: химических, физических, биологических. Например, если организму угрожает опасность в виде вируса или бактерии, имеющих чужеродную природу, то иммуноглобулины (антитела) вступают с ними «в бой», выполняя защитную роль.

Если говорить о физических воздействиях, то здесь большую роль играют, например, фибрин и фибриноген, которые участвуют в свертывании крови.

Белки пищевые

Виды пищевого белка следующие:

• полноценные — те, что содержат все необходимые для организма аминокислоты;
• неполноценные — те, в которых находится неполный аминокислотный состав.

Однако для организма человека важны и те и другие. Особенно первая группа. Каждый человек, особенно в периоды интенсивного развития (детский и юношеский возраст) и полового созревания должен поддерживать постоянный уровень протеинов в себе. Ведь мы уже рассмотрели функции, которые выполняют эти удивительные молекулы, и знаем, что практически ни один процесс, ни одна биохимическая реакция внутри нас не обходится без участия полипептидов.

Именно поэтому необходимо каждый день потреблять суточную норму протеинов, которые содержатся в следующих продуктах:

• яйцо;
• молоко;
• творог;
• мясо и рыба;
• бобы;
• соя;
• фасоль;
• арахис;
• пшеница;
• овес;
• чечевица и прочие.

Если потреблять в день 0,6 г полипептида на один кг веса, то у человека никогда не будет недостатка в этих соединениях. Если же длительное время организм недополучает необходимых белков, то наступает заболевание, имеющее название аминокислотного голодания. Это приводит к сильному нарушению обмена веществ и, как следствие, многим другим недугам.

Белки в клетке

Внутри самой маленькой структурной единицы всего живого — клетки — также находятся белки. Причем выполняют они там практически все вышеперечисленные свои функции. В первую очередь формируют цитоскелет клетки, состоящий из микротрубочек, микрофиламентов. Он служит для поддержания формы, а также для транспорта внутри между органоидами. По белковым молекулам, как по каналам или рельсам, движутся различные ионы, соединения.

Немаловажна роль белков, погруженных в мембрану и находящихся на ее поверхности. Здесь они и рецепторные, и сигнальные функции выполняют, принимают участие в строительстве самой мембраны. Стоят на страже, а значит играют защитную роль. Какие виды белков в клетке можно отнести к этой группе? Примеров множество, приведем несколько.

1. Актин и миозин.
2. Эластин.
3. Кератин.
4. Коллаген.
5. Тубулин.
6. Гемоглобин.
7. Инсулин.
8. Транскобаламин.
9. Трансферрин.
10. Альбумин.

Всего насчитывается несколько сотен различных видов протеинов, которые постоянно передвигаются внутри каждой клетки.

Виды белков в организме

Их, конечно же, огромное разнообразие. Если же попытаться как-то разделить все существующие протеины на группы, то может получиться примерно такая классификация.

1. Глобулярные белки. Это такие, которые представлены третичной структурой, то есть плотно упакованной глобулой. Примеры таких структур следующие: иммуноглобулины, значительная часть ферментов, многие гормоны.
2. Фибриллярные белки. Представляют собой строго упорядоченные нити, имеющие правильную пространственную симметрию. К данной группе относятся протеины с первичной и вторичной структурой. Например, кератин, коллаген, тропомиозин, фибриноген.

Вообще, можно взять за основу множество признаков для классификации белков, находящихся в организме. Единой пока не существует.

Ферменты

Биологические катализаторы белковой природы, которые значительно ускоряют все происходящие биохимические процессы. Нормальный обмен веществ просто невозможен без этих соединений. Все процессы синтеза и распада, сборка молекул и их репликация, трансляция и транскрипция и прочие осуществляются под воздействием специфического вида фермента. Примерами этих молекул могут служить:

• оксидоредуктазы;
• трансферазы;
• каталазы;
• гидролазы;
• изомеразы;
• лиазы и прочие.

Сегодня ферменты используются и в быту. Так, при производстве стиральных порошков часто используют так называемые энзимы — это и есть биологические катализаторы. Они улучшают качество стирки при соблюдении указанного температурного режима. Легко связываются с частицами грязи и выводят их с поверхности тканей.

Однако из-за белковой природы энзимы не переносят слишком горячую воду или соседство с щелочными или кислотными препаратами. Ведь в этом случае произойдет процесс денатурации.

fb.ru

Значение, роль и функции белков в клетке. Какую функцию в клетке выполняют белки?

Белки – это важнейшие органические вещества, количество которых преобладает над всеми другими макромолекулами, которые присутствуют в живой клетке. Они составляют больше половины веса сухого вещества как растительных, так и животных организмов. Функции белков в клетке разнообразные, некоторые из них до сих пор остаются неизвестными науке. Но все же основные направления их «работы» хорошо изучены. Одни нужны для того, чтобы стимулировать процессы, протекающие в клетках и тканях. Другие переносят важные минеральные соединения через клеточную мембрану и по кровеносным сосудам от одного органа к другому. Некоторые защищают организм от чужеродных часто патогенных агентов. Ясно одно — без белков не протекает ни один процесс в нашем организме.

Основные функции белков

Функции белков в организме многообразны. Каждая группа имеет определенное химическое строение, совершает одну специализированную «работу». В некоторых случаях несколько типов белков взаимосвязаны друг с другом. Они отвечают за разные этапы одного процесса. Или же влияют сразу на несколько. Например, регуляторная функция белков осуществляется ферментами и гормонами. Это явление можно представить, вспомнив о гормоне адреналине. Он вырабатывается мозговым слоем надпочечников. Поступая в кровеносные сосуды, он повышает количество кислорода в крови. Поднимается и артериальное давление, увеличивается содержание сахара. Это стимулирует обменные процессы. Также адреналин является медиатором нервной системы у рыб, амфибий и пресмыкающихся.

Ферментативная функция

Многочисленные протекающие в клетках живых организмов биохимические реакции осуществляются при высоких температурах и с нейтральным значением рН. В таких условиях скорость их прохождения слишком мала, поэтому нужны специализированные катализаторы, называемые ферментами. Все их разнообразие объединено в 6 классов, которые различаются по специфичности действия. Ферменты синтезируются на рибосомах в клетках. Их изучением занимается наука энзимология.

Несомненно, без ферментов невозможна регуляторная функция белков. Они обладают высокой избирательностью действия. Их активность может регулироваться ингибиторами и активаторами. Кроме того, ферменты обычно проявляют специфичность по отношению к субстратам. Также ферментативная активность зависит от условий в организме и в клетках в частности. На их протекание влияет давление, кислая рН, температура, ионная сила раствора, то есть концентрация солей в цитоплазме.

Транспортная функция белков

В клетку должны постоянно поступать необходимые организму минеральные и органические вещества. Они нужны как строительные материалы и источники энергии в клетках. Но механизм их поступления достаточно сложен. Клеточные оболочки состоят не только из белков. Биологические мембраны строятся по принципу двойного слоя липидов. Между ними встроены различные белки. Очень важно, что гидрофильные участки находятся на поверхности мембраны, а гидрофобные — в ее толще. Таким образом, такая структура делает оболочку непроницаемой. Через нее не могут самостоятельно, без «помощи», пройти такие важные компоненты, как сахара, ионы метолов и аминокислоты. Через цитоплазматическую мембрану в цитоплазму их транспортируют специализированные белки, которые вмонтированы в слои липидов.

Транспорт веществ от одних органов к другим

Но транспортная функция белков осуществляется не только между межклеточным веществом и клеткой. Некоторые важные для физиологических процессов вещества приходится доставлять из одних органов в другие. Например, транспортный белок крови – сывороточный альбумин. Он наделен уникальной способностью сформировывать соединения с жирными кислотами, которые появляются при переваривании жиров, с лекарственными препаратами, а также со стероидными гормонами. Важными белками-переносчиками являются и гемоглобин (доставляющий молекулы кислорода), трансферрин (соединяющийся с ионами железа) и церуплазмин (формирующий комплексы с медью).

Сигнальная функция белков

Огромное значение в протекании физиологических процессов в многоклеточных сложных организмах имеют белки-рецепторы. Они вмонтированы в плазматическую мембрану. Служат они для восприятия и расшифровки различного рода сигналов, которые непрерывным потоком поступают в клетки не только от соседних тканей, но и из внешней среды. В настоящее время, пожалуй, самым исследованным белком-рецептором является ацетилхолин. Он находится в ряде межнейронных контактов на мембране клетки.

Но сигнальная функция белков осуществляется не только внутри клеток. Многие гормоны связываются со специфическими рецепторами на их поверхности. Такое сформировавшееся соединение и является сигналом, который активирует физиологические процессы в клетках. Примером таких белков является инсулин, действующий в аденилатциклазной системе.

Защитная функция

Функции белков в клетке различны. Некоторые из них участвуют в иммунных ответах. Это защищает организм от инфекций. Иммунная система способна отвечать на выявленные чужеродные агенты синтезом огромного количества лимфоцитов. Эти вещества способны выборочно повреждать эти агенты, они могут быть чужеродными для организма, например бактерии, надмолекулярные частицы, или это могут быть раковые клетки.

Одна из групп — «бета»-лимфоциты — вырабатывает белки, которые попадают в русло крови. Они имеют очень интересную функцию. Эти белки должны распознавать чужеродные клетки и макромолекулы. Затем они соединяются с ними, формируя комплекс, который подлежит уничтожению. Белки эти называются иммуноглобулинами. Сами чужеродные компоненты – это антигены. А иммуноглобулины, которые им соответствуют – антитела.

Структурная функция

В организме, помимо высокоспециализированных, существуют еще и структурные белки. Они необходимы, чтобы обеспечивать механическую прочность. Эти функции белков в клетке важны для поддержания формы и сохранения молодости организма. Самым известным является коллаген. Это основной белок внеклеточного матрикса соединительных тканей. У высших млекопитающих он составляет до 1/4 общей массы белков. Синтезируется коллаген в фибробластах, которые являются основными клеточками соединительных тканей.

Такие функции белков в клетке имеют огромное значение. Помимо коллагена, известен еще один структурный белок – эластин. Он также является составляющей внеклеточного матрикса. Эластин способен наделять ткани возможностью растягиваться в определенных пределах и легко возвращаться в исходную форму. Еще один пример структурного белка – фиброин, который обнаружен у гусениц шелкопрядов. Это основной компонент шелковых нитей.

Двигательные белки

Роль белков в клетке переоценить невозможно. Они принимают участие и в работе мышц. Мышечное сокращение является важным физиологическим процессом. В результате происходит превращение запасенного в виде макромолекул АТФ в химическую энергию. Непосредственными участниками процесса являются два белка – актин и миозин.

Эти двигательные белки представляют собой нитевидные молекулы, которые функционируют в сократительной системе скелетных мышц. Также они обнаруживаются в немышечных тканях у эукариотических клеток. Еще один пример двигательных белков – тубулин. Из него построены микротрубочки, являющиеся важным элементом жгутиков и ресничек. Также микротрубочки, содержащие тубулин, обнаруживают в клетках нервной ткани животных.

Антибиотики

Огромна защитная роль белков в клетке. Частично ее возлагают на группу, которую принято называть антибиотиками. Это вещества природного происхождения, которые синтезируются, как правило, в бактериях, микроскопических грибах и прочих микроорганизмах. Они нацелены на подавление физиологических процессов других конкурирующих организмов. Открыты антибиотики белкового происхождения были в 40-х годах. Они произвели революцию в медицине, дав ей мощный толчок к развитию.

По своей химической природе антибиотики — весьма разнообразная группа. Они различаются и по механизму действия. Одни препятствуют синтезу белка внутри клеток, вторые блокируют выработку важных ферментов, третьи подавляют рост, четвертые — размножение. Например, хорошо известный стрептомицин взаимодействуют с рибосомами бактериальных клеток. Таким образом, в них резко замедляется синтез белков. При этом данные антибиотики не взаимодействуют с эукариотическими рибосомами организма человека. Это значит, что для высших млекопитающих данные вещества не токсичны.

Это далеко не все функции белков в клетке. Таблица антибиотических веществ позволяет определить и другие узкоспециализированные действия, которые эти специфические природные соединения способны оказывать на бактерии и не только. В настоящее время ведутся изучения антибиотиков белкового происхождения, которые при взаимодействии с ДНК нарушают процессы, связанные с воплощением наследственной информации. Но пока такие вещества используют только при химиотерапии онкологических заболеваний. Примером такого антибиотического вещества является дактиномицин, синтезируемый актиномицетами.

Токсины

Белки в клетке выполняют функцию весьма специфическую и даже неординарную. У ряда живых организмов вырабатываются ядовитые вещества – токсины. По своей природе это белки и сложные низкомолекулярные органические соединения. В качестве примера можно привести ядовитую мякоть гриба бледная поганка.

Запасные и пищевые белки

Некоторые белки выполняют функцию по обеспечению питанием зародышей животных и растений. Таких примеров много. Значение белка в клетке семян злаковых заключено именно в этом. Они будут питать формирующийся зачаток растения на первых стадиях его развития. У животных пищевыми белками являются яичный альбумин и молочный казеин.

Неизученные свойства белков

Приведенные выше примеры — лишь та часть, что уже достаточно изучена. Но в природе остается много загадок. Белки в клетке многих биологических видов уникальны, и в настоящее время даже классифицировать их затруднительно. Например, монеллин — белок, обнаруженный и выделенный из африканского растения. На вкус он сладкий, но при этом не вызывает ожирения и не токсичен. В будущем это может быть превосходная замена сахару. Еще один пример — белок, обнаруженный у некоторых арктических рыб, он препятствует замерзанию крови, действуя как антифриз в буквальном смысле этого сравнения. У ряда насекомых в соединениях крыльев выявлен белок резилин, обладающий уникальной, практически идеальной эластичностью. И это далеко не все примеры веществ, которые только предстоит изучить и классифицировать.

fb.ru