Что вы знаете о роли белков в организме: В чём заключается роль белков в организме?

Содержание

Белки. Роль белков в организме человека — Фитнесомания для каждого!

Белок (от греческого protos означает «первый», «наиважнейший») – это главный строительный материал нашего организма. Все ткани, органы и клетки человеческого организма имеют белковую природу. Мышцы, волосы, ногти, кожа – это все БЕЛОК, поэтому роль белков в жизнедеятельности каждого из нас просто колоссальная. И сегодня я хочу поговорить именно о роли белков в питании человека, как об одном из самых важных факторов крепкого здоровья и иммунитета.

Как устроен белок?

Молекула белка представляет собой спираль, которая состоит из аминокислотных остатков (аминокислот). Всего в природе насчитывают около 80 аминокислот, но для человеческого организма интересны всего 22 аминокислоты, из которых 12 – это заменимые аминокислоты и 10 – незаменимые. Так вот именно незаменимые аминокислоты представляет для нас наибольший интерес. Сейчас объясню почему.

Для человека очень важно, чтобы с пищей он потреблял все незаменимые аминокислоты, так как они не синтезируются в нашем организме самостоятельно! В этом и есть их главное отличие от заменимых аминокислот. Если наш организм не получает хоть одну незаменимую аминокислоту, то это может стать причиной многих проблем со здоровьем, из-за чего роль белков в организме человека не стоит недооценивать.

В первую очередь нам интересны белки, которые по своему аминокислотному составу являются полноценными. Полноценные белки – это белки, в составе которых присутствуют все незаменимые аминокислоты. Если же в белке отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота или она представлена в недостаточном количестве, то такой белок считается уже неполноценным.

Итак, какие же продукты представлены полноценным белком, а какие нет?

Полноценные белки – это в первую очередь белки животного происхождения: яйца, мясо животных, мясо рыбы, морепродукты, молочные продукты и соя (единственный растительный белок, который полностью полноценный).

Неполноценные белки – это белки растительного происхождения: орехи, бобовые, крупы и некоторые овощи.

Чтобы наш организм работал, как часы, а наша иммунная система была крепкой, нам нужно так выстроить свой суточный рацион питания, чтоб 60% всех потребляемых белков за день были ПОЛНОЦЕННЫМИ, а именно ЖИВОТНОГО происхождения!

А теперь давайте рассмотрим основные функции белков в нашем организме.

Функции белков

Основная роль белков, как я уже говорила выше, – это строительная. Каждая мембрана наших клеток состоит из белка, через эти мембраны в клетки проникают все нужные полезные вещества и витамины, способствуя их росту, восстановлению и защищая их от разрушения. Если у вас ломкие волосы и ногти, то это может быть следствие недостаточного потребления белка, а не из-за того, что у вас нехватка кальция в организме – задумайтесь над этим.
Транспортная – белки-переносчики участвуют в транспортировке гормонов, кислорода, питательных веществ и лекарственных препаратов по крови к клеткам.
Следующая функция – это гормональная. Все наши гормоны и ферменты включают в себя белок.
Защитная. Антитела иммунной системы (иммуноглобулины) имеют белковую структуру, и если организм недополучает в нужном количестве полноценного белка, то снижается уровень образования антител, что приводит к снижению иммунитета и уменьшению устойчивости организма к разным инфекционным заболеваниям.

Это были основные функции белка, о которых я не могла не сказать. Но для людей, занимающихся профессионально каким-либо спортом, или просто ведущих спортивные образ жизни, роль белков в питании умножается ровно в 2 раза.

Если ваша цель – иметь красивое подтянутое спортивное тело (я не говорю уже о серьезном наборе мышечной массы), то содержанию белков в вашем суточном рационе питания, а также их качеству, вы должны отдавать особое внимание.

Белок является основным источником питания для наших мышц, а мышцы – это главный и самый большой потребитель калорий в нашем организме. Выходит, что если мы будем потреблять недостаточно белка и при этом заниматься силовым тренингом или любым другим видом физической активности, то мышцы будут лишены их «пищи», и они начнут просто-напросто «поедать» сами себя! Перспектива не из лучших, согласитесь, и уж точно не этого хочет человек, который посвящает занятиям в зале немалое время, и выкладывается на каждой тренировки на все 100%. Поэтому запоминаем самое главное правило в питании любого здорового человека, и тем более активно занимающегося:

БЕЛОК – ЭТО ОСНОВА ЗДОРОВОГО РАЦИОНА ПИТАНИЯ, ЗАЛОГ КРЕПКОГО ИММУНИТЕТА и КРАСИВОГО СПОРТИВНОГО ТЕЛА!

Следующая информация будет интересна в первую очередь для девушек, желающих похудеть, так как сейчас мы рассмотрим свойства и роль белков в снижении жировой массы.

Роль белков при похудении

Итак, ни для кого, я надеюсь, не секрет, что белковые продукты имеют относительно низкий гликемический индекс по сравнению с углеводными.

Потребляя пищу, богатую белками, вы тем самым застраховываете себя от жиронакопления и набора лишнего веса, минуя резкий подъем сахара в крови и выброса большого количества инсулина.

Также белковые продукты разгоняют обмен веществ в состоянии покоя, поддерживая и питая вашу мышечную массу, а это приводит к большему потреблению калорий вашим организмом в целом. То есть, простыми словами, регулярно потребляя такие продукты как: мясо животных, рыбу, молочные продукты, яйца и другие источники полноценного белка, – вы расходуете больше калорий, чем ваша подруга Маша, которая питается тортиками и булочками.

Еще белковые продукты требуют больше времени на переваривание в отличие от углеводов, что помогает долгое время не ощущать чувство голода и оставаться сытыми, а это в свою очередь спасает от переедания и частых вредных перекусов в течение дня.

Продукты, содержащие белки, жиры и углеводы. Список плохих и хороших продуктов для стройной фигуры

Белковые продукты зачастую имеют среднюю либо низкую калорийность. Если вы в процессе похудения, то выбирайте мяса нежирных сортов птицы и животных: индейка, курица, постная говядина, телятина, кролик. Это поможет вам всегда быть в форме, при этом получая все незаменимые аминокислоты и витамины, содержащиеся в этих продуктах. Также отдавайте предпочтение маложирным молочным продуктам: творог 0-5% жирности, сметана до 15% жирности, сыр до 25%, молоко и кефир до 2,5%.

Нормы белка

В разных источниках норма потребления белка всегда разная, мнения на этот счет разделились. Одна группа считает, что нужно потреблять 1 г белка на 1 кг веса тела, не больше и не меньше; другая группа думает, что человеку нужно не менее 1,5 г белка на 1 кг веса тела; третья группа — 2 г и четвертая — 2,5- 3 г.

Лично мое мнение таково:

1. Если вы обычный человек, не занимающийся никаким видом спорта и ведущий, по большему счету, малоподвижный образ жизни, то ваша суточная норма белка — от 1 до 1,2 г на 1 кг веса тела.

2. Если же вы ведете активный образ жизни: занимаетесь танцами, посещаете фитнес клуб 3-5 раз в неделю, играете в волейбол/футбол/теннис и т.д. при этом еще и работаете, то ваша суточная норма белка должна составлять 1,5-2,5 г на 1 кг вашего веса.

3. И последний вариант: если ваша работа связана с тяжелым физическим трудом, вы профессионально занимаетесь спортом или вы готовитесь к соревнованиям, то ваша норма по белку может быть более 2,5 г, но этот момент нужно оговаривать с вашим тренером или наставником.

Давайте теперь рассмотрим, что же ожидает человека, если в его организм поступает недостаточное количество белка.

Низкое потребление белка и последствия

При нехватке белка:

Процессы старения идут в два раза быстрее.
Организм начинает синтезировать белок, расщепляя собственные мышцы и ткани органов, в первую очередь страдает сердце.
Замедляется обмен веществ из-за потери мышечной массы, и начинает увеличиваться жировая масса тела.
Страдает иммунная функция: организм слабеет и становится уязвим к различным заболеваниям.
Понижается кровяное давление, так как стенки сосудов растягиваются.
Развивается малокровие, а как следствие этого появляется синдром хронической усталости.
Нарушается работа желудочно-кишечного тракта, так как стенки органов пищеварения становятся вялыми.
Нарушаются функции печени, поджелудочной железы, увеличивается риск развития ишемической болезни сердца.

Как вы видите роль белков в организме человека достаточно велико. Эти доводы дают веские основания полагать, что белки должны составлять как минимум 40% вашего рациона питания, а если вы регулярно тренируетесь или занимаетесь каким-либо видом спорта, то эта цифра автоматически увеличивается до 50% .

Я надеюсь, что данная статья была для вас полезной. Теперь вы знаете, что недооценивать

роль белков в питании не стоит. И если вы до этого потребляли мало белковых продуктов и не понимали, почему у вас нет результатов от занятий в тренажерном зале или выпадают волосы, то сейчас у вас появился хороший шанс пересмотреть ваш рацион питания и устранить изъяны.

С вами была искренне Ваша, Скрипник Янелия!

Функции белков

Урок 7. Введение в общую биологию и экологию 9 класс ФГОС

Из этого урока вы узнаете о разнообразии функций, выполняемых белками в живых организмах. Приводятся примеры конкретных белков, влияющих на различные процессы жизнедеятельности. Основные понятия: биологические катализаторы, ферменты

Конспект урока “Функции белков”

Перед подробным изучением роли белков, давайте вспомним функции углеводов и липидов.

Углеводы: структурная, энергетическая и запасающая. Итого три.
У липидов побольше: те же энергетическая, запасающая и структурная. Плюс специфические: защитная, теплоизоляционная и регуляторная. Итого шесть.

А что с белками? Забегая вперёд, скажем, что у белков их около десяти. Почему так много? Нетрудно догадаться.

Из предыдущих уроков вы знаете, что белки имеют более сложное строение и отличаются огромным разнообразием. А поэтому и выполняют в живых организмах чрезвычайно важные и многообразные функции.

Итак, проследим за работой этих трудяг и выясним, почему же именно они являются незаменимыми составляющими жизни.

Начнём с самой основополагающей и солидной функции – строительной, или структурной.

Белки являются неотъемлемой составляющей всех клеток, всех тканей всех живых организмов. Как вы помните, вместе с фосфолипидами они входят в состав цитоплазматических мембран. Из белков построен цитоскелет клетки, о котором подробнее вы узнаете совсем скоро, мышечные волокна также представлены белками. Белок

коллаген является основным элементом хрящей и сухожилий. Кстати, коллаген – лидер среди белков у млекопитающих. Его содержание в организме может достигать до 35% от всех белков.
Кератин – важнейший структурный компонент перьев, ногтей, рогов, волос, копыт у животных.

В составе связок, лёгких, в стенках артерий мы обнаружим белок эластин.

Следующая функция по важности мало уступает первой. Но если структурная не таит в себе каких-либо особых секретов, то ферментативная, или каталитическая – и сегодня загадка для учёных. Здесь речь идёт о тех белках, которые способны ускорять химические реакции, выступая в роли

катализаторов. Или точнее – биологических катализаторов. Называются они ферментами и способны увеличивать скорость протекания химической реакции в миллионы и миллиарды раз. Только вдумайтесь! Неорганическим катализаторам такие способности и не снились. Их эффективность ограничивается сотнями и тысячами раз.

Подробнее с теорией, которая описывает механизм работы ферментов, вы познакомитесь немножко позже.

Далее транспортная функция. Многие белки обладают способностью легко присоединять к себе различные вещества, переносить и легко отдавать в нужном месте. Первым примером такого белка, который мы сразу вспомним, будет, конечно же, гемоглобин эритроцитов позвоночных животных. Он связывает и переносит кислород. Ну и немножко углекислый газ.
Жирные кислоты в организме транспортируются альбуминами крови.

Глобулины переносят ионы металлов и гормоны.
Белки цитоплазматической мембраны обеспечивают транспорт веществ в клетку и из неё.

Сократительная, или двигательная функция. Мы знаем, что одним из признаков живых существ является способность к движению. Передвигаться могут отдельные клетки, ткани, органы и целые организмы. В основе работы мышц, а также внутриклеточных сокращений лежит способность изменять свои размеры белков актина и миозина. А белок тубулин обеспечивает перемещение хромосом при делении клетки, движение ресничек и жгутиков эукариотических клеток.

Пептиды и белки могут выполнять и роль гормонов, изменяя скорость протекания различных физиологических процессов. Выполняя регуляторную функцию.
Как вы помните из восьмого класса, инсулин и глюкагон поддерживают постоянную концентрацию глюкозы в крови.

А гормон роста соматотропин отвечает, соответственно, за рост и физическое развитие вашего организма.

Сигнальная функция. Некоторые белки, входящие в состав плазмалеммы, могут изменять свою структуру под действием различных внешних факторов. Тем самым они обеспечивают приём сигналов из внешней среды и передают полученную информацию в клетку. Помните, как работает наше зрение? При попадании света на светочувствительный пигмент родопсин, он распадается. В ответ на появление продуктов распада родопсина возникает нервный импульс, который и формирует зрительные ощущения. Так вот, составляющая пигмента родопсина – белок опсин.

Существуют белки, которые стоят на страже целостности организмов. Они способны защищать внутреннюю среду от повреждений и вторжения чужеродных тел. Любой живой организм постоянно подвержен проникновению незваных объектов (антигенов). Но в здоровом организме незваные гости быстро нейтрализуются при помощи лейкоцитов.

Последние вырабатывают специальные белки – иммуноглобулины (антитела), которые подавляют деятельность антигенов. Тем самым обеспечивая иммунный ответ. Например, от вирусных инфекций защищает белок интерферон. А от чрезмерной потери крови – фибриноген, тромбопластин и тромбин. Обеспечивая её свёртывание.

Токсическая функция. Белки могут не только защищаться, но и нападать. Хотя защита – это тоже нападение.
Многие живые существа способны вырабатывать и выделять белки-токсины. Это характерно для ряда животных, а особенно грибов, растений, микроорганизмов. Например, пептидную природу имеет дифтерийный токсин. Возможно, вы слышали о нём. Вырабатывается бактерией Corynebacterium diphtheriae (бацилла Лёффлера) и нарушает синтез белков.
В ответ на проникновение белков-токсинов, некоторые организмы способны вырабатывать антитоксины, подавляющие действие ядов. А если такие антитоксины не вырабатываются, то их можно ввести. При укусе той же змеи спасают жизнь человеку, вводя специфический антитоксин. Но только специфический. То есть для каждой змеи свой.

Запасающая функция. В первую очередь эту функцию выполняют, как мы уже сказали, углеводы и жиры. Но в семенах растений запасаются именно резервные белки. Зачем? Для прорастания зародыша нужен азот. А углеводы и липиды азота, как известно, не содержат. Вот почему семена некоторых растений (бобовые) содержат даже полноценные белки, заменяющие мясо.

Энергетическая функция. Несмотря на свою ценность, в крайних случаях белки могут выступать и всего лишь источником энергии для организма. Но происходит это только тогда, когда расходовались все углеводы и жиры. Как и углеводы, белки при расщеплении 1 грамма дают 17,6 кДж энергии.

Предыдущий урок 6 Состав и строение белков

Следующий урок 8 Нуклеиновые кислоты: строение и функции

Получите полный комплект видеоуроков, тестов и презентаций Введение в общую биологию и экологию 9 класс ФГОС

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт

Роль белка и аминокислот в поддержании и повышении производительности — Комитет по исследованиям в области питания для военных

По мере того, как американские военные сталкиваются с тысячелетием и изменяющимся характером современной войны, они должны предвидеть физические и психические проблемы, с которыми раньше не сталкивались. Более длительные периоды интенсивных физических нагрузок и возможное голодание; передовое вооружение, требующее максимального внимания, точности и способности принимать решения; и более серьезные угрозы заражения, травм и воздействия стрессоров окружающей среды быстро становятся реальностью, с которой сталкиваются солдаты. Военные ученые, ответственные за поддержание и оптимизацию здоровья и работоспособности своего персонала, изучают роль, которую питание может играть в этом процессе, и проявляют особый интерес к совокупности текущих исследований, предполагающих важность белков и аминокислот.

Белки катализируют практически все химические реакции в организме, регулируют экспрессию генов, составляют основные структурные элементы всех клеток, регулируют иммунную систему и образуют основные компоненты мышц. Отдельные аминокислоты, составляющие белки, также служат нейротрансмиттерами, гормонами и модуляторами различных физиологических процессов. Каждый аспект физиологии связан с белками. Взаимосвязь между диетическим белком и белковым обменом в организме является основным направлением исследований. Кроме того, продолжается изучение влияния генетических факторов, гормонов, физической активности, травм и инфекционных процессов, а также стрессов окружающей среды на белковый обмен и потребности в белке.

Запрос на этот обзор поступил от ученых USARIEM, которые были обеспокоены уникальными потребностями солдат в питании во время боя. Их особенно беспокоила роль, которую диетический белок может играть в контроле мышечной массы и силы, реакции на травмы и инфекции, а также в когнитивных функциях.

В нескольких предыдущих отчетах CMNR основное внимание уделялось белковому питанию и продуктивности. В 1992 году CMNR отметил в оценке подготовки армейских рейнджеров, что стажеры испытывали значительную потерю мышечной массы в периоды интенсивных физических нагрузок (IOM, 19).92б). В последующем отчете (IOM, 1993b) было обнаружено, что увеличение потребления энергии лишь частично предотвращает такие потери. В отчете «Пищевые компоненты для повышения работоспособности » (IOM, 1994b) кратко рассмотрено влияние белка и аминокислот на физическую и когнитивную работоспособность и реакцию на стресс. В самом последнем отчете CMNR « Военные стратегии поддержания питания и иммунной функции в полевых условиях » (IOM, 1999) рассматривается влияние диеты, включая белок и отдельные аминокислоты, такие как глютамин, на иммунный ответ. В этом отчете более подробно рассматривается множество вопросов, касающихся оптимального уровня потребления белка в полевых условиях с высоким уровнем стресса. Как измерить белковый баланс и точно оценить потребность в белке; как на эти потребности влияют физическая активность, пол, гормональные факторы и стресс; и влияет ли потребление белка и отдельных аминокислот на мышечную функцию и познание – все это активные области исследований.

CMNR решил, что лучший способ оценить состояние знаний в этой области – это семинар. Цель этого семинара заключалась в том, чтобы собрать вместе ведущих ученых в области белкового обмена, чтобы получить их оценку современного состояния знаний и определить, на основе этих оценок, внимательного чтения литературы и опыта специалистов. сами члены комитета, должны ли быть изменены рекомендуемые нормы потребления белка или отдельных аминокислот для солдат.

В мае 1996 года сотрудники CMNR и USARIEM встретились, чтобы задать ряд вопросов, составить план семинара и определить квалифицированных докладчиков. В январе 1997 г. было проведено последующее совещание по планированию, в котором приняли участие несколько членов Подкомитета по составу тела, питанию и здоровью женщин-военнослужащих. Приглашенным спикерам семинара было предложено подготовить доклад для презентации и публикации, описывающий ключевые вопросы белкового обмена. Ученые USARIEM также приняли участие в семинаре, в результате чего была сформирована всесторонняя группа. На однодневном семинаре, состоявшемся в Вашингтоне, округ Колумбия, 13 марта 19 г.97 каждый спикер представил официальную презентацию, за которой последовали вопросы и краткое обсуждение. Процесс был записан на магнитофон и профессионально расшифрован. По окончании каждой группы докладов проводилось общее обсуждение общей темы. Сразу после семинара CMNR собрался на исполнительную сессию, чтобы рассмотреть вопросы, составить резюме презентаций и дать ответы на рабочие вопросы спонсора. Впоследствии члены комитета встретились с персоналом 19 июня.97 и работали отдельно и вместе, используя авторские документы, дополнительные справочные материалы, предоставленные персоналом в результате ограниченного поиска литературы, а также личный опыт и знания для составления обзора, резюме, выводов и рекомендаций.

Основные вопросы, на которые CMNR и BCNH (и, в свою очередь, докладчики) должны были ответить, были следующими:

1.: Увеличиваются ли потребности в белке в связи со стрессовыми факторами, включая высокую рабочую нагрузку и/или дефицит энергии?
2.: Каково оптимальное содержание белка (отношение белка к энергии) для стандартных оперативных пайков и, в частности, какова Военная рекомендуемая диетическая норма (MRDA) белка в операционных пайках (100 г/сутки для мужчин и 80 г/день для женщин) подходит? Подходит ли MRDA для женщин во время беременности и кормления грудью?
3.: Имеются ли доказательства того, что добавки со специфическими аминокислотами (АК) оптимизируют боевые показатели (когнитивные функции) при высокой рабочей нагрузке, психологическом стрессе и/или дефиците энергии? (См. резюме докладчиков) Существует ли риск использования определенных добавок АК во время беременности, особенно в первом триместре (т. е. органогенеза)?
4.: Существуют ли гендерные различия в потребностях в белке при упражнениях на выносливость, и если да, то как они могут повлиять на эффективность в военных операциях? Каковы доказательства, если таковые имеются, что белок способствует наращиванию мышечной массы?

Комитеты встретились после семинара на исполнительной сессии, как указано выше, чтобы подготовить первоначальные ответы на эти вопросы, а также на восемь дополнительных подвопросов, которые, по мнению CMNR и BCNH, необходимо рассмотреть.

Как было рекомендовано в более ранних отчетах IOM (IOM, 1992a, 1995a), солдатам следует подчеркивать важность адекватного потребления питательных веществ (с достаточным количеством энергии, чтобы соответствовать выходу и избежать потери веса) как основного средства поддержания мышечной массы. масса.
Военные исследователи и врачи должны уделять пристальное внимание гражданским исследованиям влияния лечения анаболическими гормонами на восстановление после ожогов и других травм. Там, где это уместно, должны разрабатываться специальные военные модели.
Текущие MRDA для белка должны быть сохранены. При условии адекватного потребления энергии нет необходимости в увеличении MRDA у беременных или беременных. кормящая женщина.
При достаточном питании солдаты не должны использовать белковые добавки для наращивания мышечной массы.
Белок, поступающий в рабочие рационы, должен быть высокого качества и усвояемости.
Потребление энергии должно быть адекватным, и источник энергии должен быть потреблен в течение 2 часов после интенсивной тренировки на выносливость, чтобы восполнить истощенный мышечный гликоген.
Добавки с отдельными аминокислотами не следует использовать для изменения когнитивных функций из-за потенциальной токсичности и недостаточности доказательств эффективности.
Военные должны проверить способность добавок глютамина и аргинина усиливать иммунный ответ и снижать уровень инфекции в полевых условиях и у госпитализированных пациентов с тяжелыми травмами.
Учитывая высокое содержание белка в рабочих рационах, следует уделять особое внимание достаточному потреблению жидкости, как это рекомендовано Доктриной жидкости (IOM, 1994).

<><><><><><><><><><><>

Ответы комитета на вопросы, выводы и рекомендации из этого отчета включены в Приложение M.

Функции белков в организме – питание человека [УСТАРЕЛО]

Глава 6. Белки

Белки являются «рабочими лошадками» организма и участвуют во многих функциях организма. Белки бывают всех размеров и форм, и каждый из них специально структурирован для выполнения своей конкретной функции.

Структура и движение

Рисунок 6.9 Структура коллагена

Collagen Triple Helix by Nevit Dilmen / CC BY-SA 3.0

В организме человека было обнаружено более ста различных структурных белков, но наиболее распространенным на сегодняшний день является коллаген, который составляет около 6 процентов от общей массы тела. Коллаген составляет 30 процентов костной ткани и содержит большое количество сухожилий, связок, хрящей, кожи и мышц. Коллаген — это прочный волокнистый белок, состоящий в основном из глицина и пролина. В его четвертичной структуре три пептидных нити закручиваются друг вокруг друга, как канат, а затем эти коллагеновые канаты перекрываются с другими. Эта высокоупорядоченная структура даже прочнее, чем стальные волокна того же размера. Коллаген делает кости крепкими, но гибкими. Коллагеновые волокна в дерме кожи придают ей структуру, а сопутствующие фибриллы белка эластина делают ее гибкой. Сожмите кожу на руке, а затем отпустите; Белки коллагена и эластина в коже позволяют ей вернуться к своей первоначальной форме. Клетки гладкой мускулатуры, которые секретируют белки коллагена и эластина, окружают кровеносные сосуды, придавая сосудам структуру и способность растягиваться после того, как по ним прокачивается кровь. Еще одним сильным волокнистым белком является кератин, из которого состоят кожа, волосы и ногти. Плотно расположенные коллагеновые фибриллы в сухожилиях и связках обеспечивают синхронные механические движения костей и мышц и способность этих тканей пружинить после завершения движения.

Ферменты

Хотя белки в наибольшем количестве содержатся в соединительных тканях, таких как кости, их наиболее необычной функцией является ферментация. Ферменты – это белки, которые проводят определенные химические реакции. Работа фермента состоит в том, чтобы обеспечить место для химической реакции и снизить количество энергии и время, необходимое для этой химической реакции (это известно как «катализ»). В среднем каждую секунду в клетках происходит более ста химических реакций, и для большинства из них требуются ферменты. Одна только печень содержит более тысячи ферментных систем. Ферменты специфичны и будут использовать только определенные субстраты, которые соответствуют их активному центру, подобно тому, как замок можно открыть только с помощью определенного ключа. Почти каждая химическая реакция требует определенного фермента. К счастью, фермент может выполнять свою роль катализатора снова и снова, хотя в конечном итоге он разрушается и восстанавливается. Все функции организма, включая расщепление питательных веществ в желудке и тонком кишечнике, преобразование питательных веществ в молекулы, которые клетка может использовать, и построение всех макромолекул, включая собственно белок, включают ферменты (см. рис. 6.10 «Роль ферментов в переваривании углеводов»). .

Рисунок 6.10 Роль ферментов в переваривании углеводов

Гормоны

Белки отвечают за синтез гормонов. Гормоны — это химические сообщения, производимые эндокринными железами. Когда эндокринная железа стимулируется, она выделяет гормон. Затем гормон транспортируется кровью к клетке-мишени, где он передает сообщение, чтобы инициировать специфическую реакцию или клеточный процесс. Например, после еды уровень глюкозы в крови повышается. В ответ на повышение уровня глюкозы в крови поджелудочная железа выделяет гормон инсулин. Инсулин сообщает клеткам организма, что глюкоза доступна, и что они могут брать ее из крови и хранить или использовать для производства энергии или построения макромолекул. Основная функция гормонов — включать и выключать ферменты, поэтому некоторые белки могут даже регулировать действие других белков. Хотя не все гормоны состоят из белков, многие из них.

Жидкость и кислотно-щелочной баланс

Правильное потребление белка позволяет основным биологическим процессам в организме поддерживать статус-кво в изменяющихся условиях. Баланс жидкости относится к поддержанию распределения воды в организме. Если слишком много воды из крови внезапно перемещается в ткани, это приводит к отеку и, возможно, к гибели клеток. Вода всегда течет из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. В результате вода движется к областям с более высокой концентрацией других растворенных веществ, таких как белки и глюкоза. Чтобы вода равномерно распределялась между кровью и клетками, в крови постоянно циркулируют белки в высоких концентрациях. Наиболее распространенным белком в крови является белок в форме бабочки, известный как альбумин. Присутствие альбумина в крови делает концентрацию белка в крови близкой к таковой в клетках. Следовательно, обмен жидкостью между кровью и клетками не является экстремальным, а сводится к минимуму для сохранения статус-кво.

Рисунок 6.11 Белковый альбумин

PDB 1o9x EBI Джавахара Сваминатана и сотрудников MSD в Европейском институте биоинформатики / Public Domain Белок в форме бабочки, альбумин, выполняет множество функций в организме, включая поддержание водного и кислотно-щелочного баланса и транспортировку молекул.

Белок также необходим для поддержания надлежащего баланса pH (показатель того, насколько кислым или щелочным является вещество) в крови. pH крови поддерживается между 7,35 и 7,45, что является слегка щелочным. Даже незначительное изменение рН крови может повлиять на функции организма. Напомним, что кислые условия могут вызвать денатурацию белков, что останавливает их функционирование. В организме есть несколько систем, которые удерживают рН крови в пределах нормы, чтобы этого не произошло. Одним из них является циркулирующий альбумин. Альбумин слегка кислый, и поскольку он заряжен отрицательно, он уравновешивает многие положительно заряженные молекулы, такие как протоны (H+), кальций, калий и магний, которые также циркулируют в крови. Альбумин действует как буфер против резких изменений концентрации этих молекул, тем самым уравновешивая рН крови и поддерживая статус-кво. Белок гемоглобин также участвует в кислотно-щелочном балансе, связывая и высвобождая протоны.

Транспорт

Альбумин и гемоглобин также играют роль в молекулярном транспорте. Альбумин химически связывается с гормонами, жирными кислотами, некоторыми витаминами, необходимыми минералами и лекарствами и транспортирует их по кровеносной системе. Каждый красный кровяной тельце содержит миллионы молекул гемоглобина, которые связывают кислород в легких и транспортируют его ко всем тканям организма. Плазматическая мембрана клетки обычно непроницаема для больших полярных молекул, поэтому для доставки необходимых питательных веществ и молекул в клетку в клеточной мембране существует множество транспортных белков. Некоторые из этих белков являются каналами, которые позволяют определенным молекулам входить и выходить из клеток. Другие действуют как такси с односторонним движением и требуют энергии для работы.

Защита

Рисунок 6.12 Белки антител

Абаговомаб (моноклональное антитело) Blake C/CC BY-SA 3.0

Рисунок 6.13 Антигены

Цепи антител от Fred the Oyster / Public Domain

Белок антитела состоит из двух тяжелых цепей и двух легких цепей. Вариабельная область, которая отличается от одного антитела к другому, позволяет антителу распознавать соответствующий ему антиген.

Ранее мы обсуждали, что прочные коллагеновые волокна в коже обеспечивают ее структуру и поддержку. Плотная сеть коллагеновых волокон кожи также служит барьером против вредных веществ. Функции атаки и разрушения иммунной системы зависят от ферментов и антител, которые также являются белками. Фермент под названием лизоцим выделяется в слюне и атакует стенки бактерий, вызывая их разрыв. Определенные белки, циркулирующие в крови, могут быть направлены на создание молекулярного ножа, который пронзает клеточные мембраны чужеродных захватчиков. Антитела, выделяемые белыми кровяными тельцами, исследуют всю систему кровообращения в поисках вредоносных бактерий и вирусов, которые нужно окружить и уничтожить. Антитела также запускают другие факторы иммунной системы для поиска и уничтожения нежелательных злоумышленников.

Заживление ран и регенерация тканей

Белки участвуют во всех аспектах заживления ран, процесса, который протекает в три этапа: воспалительный, пролиферативный и ремоделирующий. Например, если вы шили и укололи палец иголкой, ваша кожа покраснела и воспалилась. Через несколько секунд кровотечение остановится. Процесс заживления начинается с белков, таких как брадикинин, которые расширяют кровеносные сосуды в месте повреждения. Дополнительный белок, называемый фибрином, помогает защитить тромбоциты, которые образуют сгусток, чтобы остановить кровотечение. Затем, в пролиферативной фазе, клетки перемещаются и восстанавливают поврежденную ткань, устанавливая новообразованные коллагеновые волокна. Коллагеновые волокна помогают сблизить края раны. В фазе ремоделирования откладывается больше коллагена, образуя рубец. Рубцовая ткань лишь примерно на 80 процентов функционирует так же, как нормальная неповрежденная ткань. Если в рационе недостаточно белка, процесс заживления ран заметно замедляется.

В то время как заживление раны происходит только после получения травмы, в организме происходит другой процесс, называемый регенерацией тканей. Основное различие между заживлением ран и регенерацией тканей заключается в процессе регенерации точной структурной и функциональной копии утраченной ткани. Таким образом, старая, умирающая ткань заменяется не рубцовой, а совершенно новой, полностью функциональной тканью. Некоторые клетки (такие как кожа, волосы, ногти и клетки кишечника) имеют очень высокую скорость регенерации, в то время как другие (такие как клетки сердечной мышцы и нервные клетки) не регенерируют на сколько-нибудь заметном уровне. Регенерация тканей — это создание новых клеток (клеточное деление), для чего требуется множество различных белков, включая ферменты, синтезирующие РНК и белки, транспортные белки, гормоны и коллаген. В волосяном фолликуле клетки делятся, и волос растет в длину. Рост волос составляет в среднем 1 сантиметр в месяц, а ногтей — около 1 сантиметра каждые сто дней. Клетки, выстилающие кишечник, регенерируют каждые три-пять дней. Диета с недостаточным содержанием белка ухудшает регенерацию тканей, вызывая множество проблем со здоровьем, включая нарушение переваривания и всасывания питательных веществ и, что наиболее заметно, рост волос и ногтей.

Производство энергии

Некоторые аминокислоты в белках можно разобрать и использовать для производства энергии (рис.